时间的形状

作者:汪洁文章来源:图书馆点击数:2388更新时间:2018-11-27

  

内容简介:

永恒流淌的时间,是真的摸不着看不见,还是有形状和终点?我们所处的空间,是三维四维还是五维?我们能不能穿越时空回到未来?

跟随这本书,你将轻松了解一个你以为深奥得无法捉摸的理论,你将进入一个你以为奇妙得永远理解不了的世界。这不是一本书,这是一个全新的宇宙观

本人人都能读懂的相对论,用轻松幽默的语言讲解深奥的科学道理

一本难得的国内科普前言佳作,权威性与趣味性兼具与《上帝掷骰子吗?》并称国内科普两大经典

第八届国家图书馆文津奖获奖图书

  

摘录:

波普尔是一个著名的科学哲学家,他阐明了一个被科学界广为接受的道理:所有的物理规律(或者说科学定律)都是无法真正完全“证实”的,通俗来讲就是科学规律永远不可能用摆事实讲道理的方法来给你证明,尤其是证明给那些伪哲学家们。

奥卡姆剃刀原理说的首先是这样一个道理:如果你发现一个很奇怪的现象,要对它进行解释就不得不做很多假设,可能不同的解释需要不同的假设,而根据奥卡姆剃刀原理,那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。

在物理学中,经常会遇到一些有趣的事情,这些事情一开始让你觉得不可能发生,但恰恰相反最后又被实验证明是千真万确的。

如果伽利略地下有知光速是30万千米/秒的话,他也只能用他的那句“追求科学需要特殊的勇气”来自嘲一下了。用煤油灯和钟摆计时器测量光速,无异于把比萨斜塔抱起来去测量细菌的长度,但我们仍然要向伽利略致敬,是他吹响了人类向光速测量进攻的号角。

我们总是会陷入不得不用时间来定义时间的逻辑怪圈。最后发现,借助一个外部衡量工具来描述时间,可能是一个避免落入逻辑怪圈的最好方法。

非常有趣的是,爱因斯坦虽然是相对论的创立者,但并非这个名称的创造者,他自己并不喜欢这个名称,完全是“被迫”接受。在他的这个新学说渐渐受到重视被越来越多的学者讨论时,也许是受到文章中无处不在的“相对”一词的影响,大家很自然地提出了“相对论”这个新词,并且普遍使用。时间一长,爱因斯坦也只好无奈地接受了这个新名词。

从侠义到广义是文字上的一小步,却是人类对我们这个宇宙认识的一大步,其意义绝不亚于阿姆斯特朗在月球上跨出的那一步。这一步,爱因斯坦整整跨了十年。

爱因斯坦:“惯性系。明白了吗?惯性系。上帝这个老头子不偏心,这个世界又回到了民主的世界,所有的参考系都是平等的。现在我们可以大声地宣布:在任何参考系中,所有物理规律保持不变。只要在这个前面加上一个等效原理的前提即可。

你乘着宇宙飞船飞离地球而去,只要你还在匀速飞行,你们兄弟两个都很欣慰,互相都知道对方跟自己相比是越来越年轻了,但是一旦你想返回地球,在返回掉头的那个时刻,时光开始飞逝,你的弟弟对你而言开始迅速地老去。

黑洞是广义相对论最重要的推论之一,一开始也是引起了巨大的争议,而且由于刚开始大家普遍认为的不可观测性,所以质疑其存在的人就更多了(还记得我们在第一章说过的奥卡姆剃刀原理吗,如果一样东西永远无法被检测到,那就跟没有一样)。但是时至今日,已经没有任何人怀疑黑洞的真实存在性了。黑洞已经成为广义相对论和天文学研究的标准对象。

虫洞这个洞太神奇了,不但可以连通相隔遥远的宇宙空间,让你能突然从一个地方跨越几百光年出现在另一个地方,而且,它还能连通时间,让你从一个时间突然出现在另外一个时间,不光是从现在到未来,也有可能是从现在到过去。虫洞成了现在关于宇宙旅行和时间旅行的科幻小说的标准化理论,也成了地球上发生的无数离奇古怪的失踪案件和穿越事件的元凶。反正一切不可思议的事情都能用虫洞来解释,简直“无所不能”。

虽然按照伽莫夫的说法,爱因斯坦认为宇宙学常数是他一生中的最大错误,然而富有戏剧性的是,在爱因斯坦去世多年后的最近几年,最新的理论却又让这个宇宙常数死而复生了。爱因斯坦原本人为加上的这个常数居然像是冥冥之中的谶言,在今日的宇宙学研究中起着举足轻重的作用。

时间旅行是广义相对论研究的课题,目前全世界确实有很多严谨的科学家在探讨方面的可能性。根据广义相对论,引力会使时空弯曲,引力强,则时空的弯曲程度越大。也就是说根据广义相对论的这个原理,我们会发现时不是平坦的,时空是有形状的。

我们人人都是生活在一个四维时空中,其中,空间有三个维度,时间是一个维度,我们在四维时空中的运动速度恒定为光速。

人类历史上,这是对EPR实验进行的首次严格的试验检测,这次实验被称为“阿斯派克特实验”,以这次实验的领导者阿斯派克特命名。这次实验总共进行了三个多小时,两个分裂的量子分离的距离达到了12米,积累了海量的数据。最后的结果与量子论的预言完全相符,爱因斯坦输得彻彻底底,从此EPR实验也被称之为“EPR佯谬”。

相对论是如此的简洁、优美,并且经受住了近百年的风霜洗礼,它俨然已成为人类智慧的丰碑。而量子理论,从一出生就很不遭人喜欢,所有的原理都是那么诡异,那么让人难以想象,然而正是这个诡异的理论造就了我们今天这个信息时代。不论喜欢还是不喜欢,凡是有芯片的东西,从手机到电脑,都离不开量子理论,离开量子理论我们根本不可能像今天这样通过互联网与整个世界联通。量子理论在实际生活中的应用程度是相对论的百倍、千倍。

现在要命的是,相对论和量子论这两位久经风霜、战功赫赫的“战士”,从本性上是水火不相容的,他们之间的鸿沟无法跨越。那么,有没有一个能兼容相对论和量子物理理论的崭新理论呢?物理学家坚信,这种理论是否存在无须争论,那是肯定存在的,我们要想的应该是如何找到它,而不是怀疑它的存在性。这个包容了牛顿理论、相对论、量子理论的新理论,物理学家给它起了一个名字,叫做“T.O.E”也就是英文“Theory  of  Everything”的首字母简写,中文叫做“万物理论”。这个T.O.E能够解释我们已知的所有尺度的物理现象,而且不管是牛顿物理还是相对论还是量子物理,都是这个万物理论的近似理论。

这个宇宙除了空间本身真的是什么也没有,你和我,世间万物,到头来,一切都是空。以上所说的一切都不是我的胡思乱想。这些正是最近30年在物理学界迅猛发展起来的“超弦理论”,也是谢耳朵的专业方向,它现在是万物理论的候选理论。

(摘编人:彭雪勤)

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