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讀《宇宙的琴弦》

2016-04-13 eNet&Ciweek/小潔癖

一直對大自然、生命、宇宙這些存在感到震撼、好奇、敬仰又不可思議。沒有科學家的專業(yè)技能,想要認識它們,我們除了靠生活去摸索感受之外,還可以借助專業(yè)人士的研究結果去開闊眼界,發(fā)現(xiàn)和認識它們,讓各個領域的先鋒帶著我們去‘格物致知’。

這本書是物理學家寫的一本科普讀物。讀到大量專業(yè)詞匯和不認識的公式會稍感吃力,但是書中一句“就想我們想象自己浸在三維空間一樣”,盡管這句不是書中的重點,但是給我開了腦洞,我們理所當然地以為自己處在三維空間,想象有一天我們理所當然地以為自己處在四維、五維......或者更多維的空間。好奇心驅使,而且相信這本科普書一定不是只寫給資深研究人員看的,所以作者一定會用大家能理解的方式和言辭帶領讀者去格物“弦理論”。

該書一開始介紹了一些理解弦理論的基本資料和弦理論怎么發(fā)展來的:

一、牛頓提出了萬有引力定律和定律公式,這個作用力和公式幾乎解釋了一切宇宙間星球、物體的運動現(xiàn)象。但是致命的第一缺點是:定律能高度精確的計算出物體在作用力下做什么運動,但牛頓無法解釋這個作用力到底是什么。

二、愛因斯坦提出的狹義相對論的一個重要特征:沒有東西能比光速更快。但是根據牛頓定律,假如太陽消失,地球瞬間飛離,所以“力”會先于“太陽光”消失,居然比光的速度還快,這是牛頓定律的第二缺點。愛因斯坦證明了,在所有的加速運動中,空間都是彎曲的,后來發(fā)現(xiàn)時間也是彎曲的,加速度越大,時間彎曲越劇烈,所以按照愛因斯坦的觀點,他解釋了牛頓所說的引力就是時間和空間的彎曲——解釋了引力。愛因斯坦新理論解釋了引力與狹義相對論矛盾:這個引力對時空進行彎曲擾動,且與光同步?!吕碚摚簭V義相對論。

三、后來從麥克斯韋發(fā)現(xiàn)新的力:電磁力——到由烤爐電磁波的能量這一例子得出的普朗克常數(shù)(波的能量是非常小的點一點跟著一點傳播的,仿佛是光滑連續(xù)流動的)——再到后來通過實驗證明光(光子流)是一種波,也是粒子(適用于光,也適用于物質),最后發(fā)展成量子力學。

四、很多證據說明,量子力學和廣義相對論,沒有到格物的最高層,沒達到最深層認識。兩者是相互抵觸的,但是認識質量大尺度小的事物(eg:大爆炸時刻的宇宙)需要兩個理論結合。但是結合兩者的實驗失敗了,于是出現(xiàn)了弦理論。

隨著物理的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)支配宇宙的只有四種力:強核力、弱核力、電磁力、引力。量子力學可以解釋前三種 ,廣義相對論解釋引力。弦理論嘗試著重新構造一個世界,以和諧地容納這四種力。

弦理論認為,物質是由一種被稱作弦的東西構成。不同的弦有不同的 震動形式,不用的震動形式決定了該物質的質量和 力荷。弦理論構造了一個10維的宇宙,來解釋宇宙的四種力。弦理論不止一個,但是超弦理論的到的M理論用10維的空間加上一維的時間成功概況了全部弦理論。M理論提出我們可以感知的三維空間只是十一維空間的一個膜。而其他的維度都蜷曲在普朗克常數(shù)的尺度范圍內,時間也算作是一個維度,但是它是一個帶有方向的維度,在普朗克尺度下與空間融合。

這之前,一直以為時間和空間只是個概念、名詞,現(xiàn)在想象著他們是物質形態(tài)存在著,還會發(fā)生各種彎曲。

書中說弦理論很有可能是終極理論,只是很有可能,相信浩瀚的宇宙還會有更多的驚喜。現(xiàn)在的理論看似合理了,隨著科學發(fā)展和進步,新的矛盾漸漸浮出水面,像之前不同階段各種理論的形成、被證實一樣,還會有新發(fā)現(xiàn),會有深層認知,會有一場有一場場科學的變革。人類認識事物,格物到極致的能力還是有限的。誰擔當?shù)仄稹敖K極理論”這個稱號,還未成定數(shù)。

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