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读《宇宙的琴弦》

2016-04-13 eNet&Ciweek/小洁癖

一直对大自然、生命、宇宙这些存在感到震撼、好奇、敬仰又不可思议。没有科学家的专业技能,想要认识它们,我们除了靠生活去摸索感受之外,还可以借助专业人士的研究结果去开阔眼界,发现和认识它们,让各个领域的先锋带着我们去‘格物致知’。

这本书是物理学家写的一本科普读物。读到大量专业词汇和不认识的公式会稍感吃力,但是书中一句“就想我们想象自己浸在三维空间一样”,尽管这句不是书中的重点,但是给我开了脑洞,我们理所当然地以为自己处在三维空间,想象有一天我们理所当然地以为自己处在四维、五维......或者更多维的空间。好奇心驱使,而且相信这本科普书一定不是只写给资深研究人员看的,所以作者一定会用大家能理解的方式和言辞带领读者去格物“弦理论”。

该书一开始介绍了一些理解弦理论的基本资料和弦理论怎么发展来的:

一、牛顿提出了万有引力定律和定律公式,这个作用力和公式几乎解释了一切宇宙间星球、物体的运动现象。但是致命的第一缺点是:定律能高度精确的计算出物体在作用力下做什么运动,但牛顿无法解释这个作用力到底是什么。

二、爱因斯坦提出的狭义相对论的一个重要特征:没有东西能比光速更快。但是根据牛顿定律,假如太阳消失,地球瞬间飞离,所以“力”会先于“太阳光”消失,居然比光的速度还快,这是牛顿定律的第二缺点。爱因斯坦证明了,在所有的加速运动中,空间都是弯曲的,后来发现时间也是弯曲的,加速度越大,时间弯曲越剧烈,所以按照爱因斯坦的观点,他解释了牛顿所说的引力就是时间和空间的弯曲——解释了引力。爱因斯坦新理论解释了引力与狭义相对论矛盾:这个引力对时空进行弯曲扰动,且与光同步。——新理论:广义相对论。

三、后来从麦克斯韦发现新的力:电磁力——到由烤炉电磁波的能量这一例子得出的普朗克常数(波的能量是非常小的点一点跟着一点传播的,仿佛是光滑连续流动的)——再到后来通过实验证明光(光子流)是一种波,也是粒子(适用于光,也适用于物质),最后发展成量子力学。

四、很多证据说明,量子力学和广义相对论,没有到格物的最高层,没达到最深层认识。两者是相互抵触的,但是认识质量大尺度小的事物(eg:大爆炸时刻的宇宙)需要两个理论结合。但是结合两者的实验失败了,于是出现了弦理论。

随着物理的发展,发现支配宇宙的只有四种力:强核力、弱核力、电磁力、引力。量子力学可以解释前三种 ,广义相对论解释引力。弦理论尝试着重新构造一个世界,以和谐地容纳这四种力。

弦理论认为,物质是由一种被称作弦的东西构成。不同的弦有不同的 震动形式,不用的震动形式决定了该物质的质量和 力荷。弦理论构造了一个10维的宇宙,来解释宇宙的四种力。弦理论不止一个,但是超弦理论的到的M理论用10维的空间加上一维的时间成功概况了全部弦理论。M理论提出我们可以感知的三维空间只是十一维空间的一个膜。而其他的维度都蜷曲在普朗克常数的尺度范围内,时间也算作是一个维度,但是它是一个带有方向的维度,在普朗克尺度下与空间融合。

这之前,一直以为时间和空间只是个概念、名词,现在想象着他们是物质形态存在着,还会发生各种弯曲。

书中说弦理论很有可能是终极理论,只是很有可能,相信浩瀚的宇宙还会有更多的惊喜。现在的理论看似合理了,随着科学发展和进步,新的矛盾渐渐浮出水面,像之前不同阶段各种理论的形成、被证实一样,还会有新发现,会有深层认知,会有一场有一场场科学的变革。人类认识事物,格物到极致的能力还是有限的。谁担当地起“终极理论”这个称号,还未成定数。

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