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卡洛·罗韦利,意大利理论物理学家, 圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。他对科学哲学、科学史也颇有研究,长期在《24小时太阳报》《共和国报》等意大利报纸上发表文章。

核心内容:

本书利用诗一般简洁优美的语言向读者讲述了20世纪以来现代物理学的伟大理论发现。相对论、量子力学、宇宙的结构、空间的颗粒、时间的本质…在这七堂简单明了的物理课里,作者为我们打开了一个奇妙的物理学世界,也带我们轻盈地飞过重重障碍,窥见科学的深刻与美丽。没有繁琐的方程,只有诗意的讲述,即使没有科学背景的人也能轻松读懂。来源:https://www.atermamicrowave.com/bkjj/202412-57.html

第一课 最美的理论

爱因斯坦广义相对论:引力场不“弥漫”于空间,因为它本身就是空间。

该理论对宇宙做了惊人的简化:空间不再是一种有别于物质的东西,而是构成世界的“物质”成分之一,一种可以波动、弯曲、变形的实体。太阳会使其周围的空间发生弯曲,所以地球并不是在某种神秘力量的牵引下绕着太阳旋转,而是在一个倾斜的空间中行进,就好像弹珠在漏斗中滚动一样,空间在有物质的地方会发生弯曲。

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第二课 量子

普朗克:假设电磁场的能量都分布在一个个的“量子”上,也就是说能量是一包一包或一块一块的来源:https://www.atermamicrowave.com/xwzx/202412-73.html

爱因斯坦:假设光的能量在空间中的分布不是连续的。

玻尔:原子核内电子的能量跟光能一样,只能是特定值。而更重要的是,电子只有在特定的能量之下才能从一个原子轨道“跳跃”到另一个原子轨道上,并同时释放或吸收一个光子,这就是著名的“量子跃迁”。

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第三课 宇宙的构造

这片均匀无边的宇宙并不像看上去那么简单。空间不是一马平川的,而是弯曲的。宇宙布满了星系,所以我们想象它的纹理会想海浪一样起伏,激烈处还会产生黑洞空穴。

我们今天终于知道,这个布满星系、富有弹性的浩瀚宇宙是大约150亿年前优一个极热极密的小星云演化而来的。

第四课 粒子

质子和中子则由更小的粒子构成,美国物理学家Murray Gell-Mann为它们取名“夸克”(quark)。我们身边的所有物体都是由电子、夸克、光子和胶子组成的,它们就是粒子物理学中所讲的“基本粒子”。除此之外还有几种粒子,例如中微子——它布满了整个宇宙,但并不跟我们发生交互作用,还有希格斯玻色子。

量子力学定律:存在的每样东西都是不稳定的,永远都在从一种相互作用跃迁到另一种相互作用。

第五课 空间的颗粒

圈量子引力(Loop Quantum Gravity)试图把广义相对论和量子力学结合起来。

核心结论:空间是不连续的,不可被无穷分割,而是由细小的颗粒,或者说“空间原子”构成的。

圈量子引力理论的第二个结论更为极端:在“空间是连续的,物体存在其中”这个观念消失后,“时间不受事物影响、一直流逝”这个基本而又原始的想法也不复存在了。

第六课 概率、时间和黑洞的热

为什么热量会从热的物体跑到冷的物体上,而不是相反呢?原因惊人地简单:这完全是随机的。

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从统计学的角度看,一个快速运动的热物体的原子更有可能撞上一个冷物体的原子,传递给它一部分能量;而相反过程发生的概率则很小。在碰撞的过程中能量是守恒的,但当发生大量偶然碰撞时,能量倾向于平均分布。

尾声 我们 来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-434.html

生命正是因为短暂才宝贵。

金句:

1.丹麦物理学家玻尔曾经说过一句话:“物理学不告诉我们世界是什么,而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。”

2.只有存在能量(热量发生转移)的时候,过去和未来才有区别。能将过去和未来区分开来的基本现象就是热量总是从热的物体跑到冷的物体上。

什么是时间曲率

按照爱因斯坦那个著名的能量质量关系式E=mc2,穿越时间隧道从现在回到过去完全是可能的。1905年,爱因斯坦在“狭义相对论”中这样解释一个“奇异”世界:我们所处的宇宙可以看成是一个四维时空,随着物体运动的速度增快,时间流程将会变慢,空间尺度将会缩短。1915年,爱因斯坦进一步提出他的引力理论,叫作“广义相对论”。同样在这个“奇异”世界中,在大质量物体(即强大的引力场)作用之下,时空结构会发生弯曲,时间流程也会变慢。一维时间可以像三维空间一样发生弯曲。1974年在美国杜兰大学的提普勒(Frank J Tipler)就曾做过计算,一个质量很大、无限长的圆柱体,若沿着轴心以接近光速自转,便可让航天员造访他自己的过去;同样的,这也是拖着光线绕着轴,以封闭曲线运动。1991年,美国普林斯顿大学的戈特(Richard Gott)则预测,宇宙弦(宇宙学家认为这种结构是在宇宙大爆炸初期形成)可以造成相似的结果。科学家们研究发现:当宇宙飞船经过重力场时,把重力场的拉力转换成推力,宇宙飞船在那段时间内,便可以以光速甚至超光速飞行。美国航空航天局(NASA)的专家们已经创立了“时空场共振理论”,这是以爱因斯坦和德国物理学家海森堡的“统一场论”为基础建立的。其要旨是:借助电磁、重力、光速和时空共同演变的伸缩性,瞬间跨越时光。但是,就算真能超光速,狭义相对论也提到物体运动速度越快、长度变得越短,越趋近光速、越为显着,此为“罗伦兹收缩”;而“广义相对论”也提到,趋近光速会受到强大潮汐重力场的作用。当到达光速时,换作是人的话,恐怕早已不成人形了,不用说超光速了。

所以说,另一方面“虫洞”就显得更为合理了。

在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”(multiply connected space)。但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论:虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出;再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中。并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩(Kip Thorne)教授还提出:光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应(Casimir effect)等量子方式向“虫洞”里灌输反物质(Otone),这样就可以延长虫洞开启的时间。并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究:一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论:虫洞的超强(引)力场,也一样可以通过反物质来中和。(“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量。)而实际建造一个虫洞要分3步:第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步,使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202412-11.html。假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去。这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。

甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度(约10-33公分)这种极微的尺度下自然存在。虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-326.html。因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多。塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里。也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为(时间通道入口的)最大嫌疑对象。 来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-195.html

(事实上,此处也的确发生过多起时空扭曲事件:1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪,却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上,船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异;1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场,其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁,但他看起来只有40出头;1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪,经多方查找,仍无下落。1990年春在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……)

假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决。举个例子来说,如果一个人真的“返回过去”,并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母,那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢?对于“外祖母谬论”,现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个,而是有许多平行的世界。1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”,认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上,如分叉路般不断地分裂为二,歧异点是某件关键事件引起的量子转移,而分出的世界便产生差异,成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”。(迄今为止,在理论上又可分为三类:量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系。)并且,近年来物理学家Stephen Hawking 又指出:无数个宇宙通过“虫洞”相互连结来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-425.html。你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的等次元宇宙。这样,即便你打死了自己的外祖母,她在那个世界也的确死了,但当你回到未来时,她依然活得好好的。但是,如果真是这样的话,那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了。要解决此矛盾,需要创造一个全新的假设——“照镜原理”。打个比方:我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位,但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生(自己)视觉感观的物质基础的(自身的)头部,之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制。同样道理,所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”;而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己(作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础)。也就是说,通过“时间倒流”,时间旅行者的确能够回到真的历史中,但由于受到了时空上的限制,时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的。谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在。因此:由于过去的物质,现在的物质,将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的。时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触,那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失,就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样,而只能存在于“平行宇宙”中。

这样,既解决了“外祖母谬论”,同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础。

正因为此,在许多古代人类文明中都存在着这样一个非常惊人而奇怪的规律:凡是基因残余量越少的文明(譬如印度的摩亨佐·达罗、新大洲的阿兹特克、玛雅文明等),其出现异常性超高度文明迹象的概率往往越大,而像亚特兰蒂斯这样被彻底毁灭的古文明其所存在的神秘性以及超常发展状况甚至可以堪称世界古文明之冠;反之,能够发展延续并于日后能对全球文明施之以重要影响力或是对现代以及未来世界的人类基因库提供了重要贡献的文明体系(譬如华夏文明以及欧洲古文明)受这方面的影响往往却是微乎其微!

从更多方面可以表明的确是未来文明影响过古埃及,而并非是所谓的外星人。

1979年,英籍考古学家韦斯在埃及东北部荒芜沙漠中的Abydos古庙(Abydos temple)遗址内的浮雕壁画中,发现一个奇怪现象,就是看见与现今飞机形状极之相同的浮雕,以及一系列类似飞行物体。有一图案状似今日直升机,有图案状似潜艇或飞船,甚至还有“UFO” 却出现于三千年前的古埃及。还有至少三至四个飞行物与今日的飞机形状极为相同,飞机在十九世纪才开发,但竟然在三千年前的古埃及的壁画中出现。在世界历史中,不少远古民族在发展语言和文字之初,均以壁画记载历史。出现在庙宇中的浮雕,也应该是古埃及人用以记载某一件事或表达某一种意思,但三千年前的人可以预言到今日的文明产物吗?在三千年前,即使是外星文明曾经降临过古埃及,当时的人亦未必有直升机和潜艇这些概念。并且,如果壁画内的“UFO”是外星人的,又为何要与现代文明的飞机画于同处?

在开罗博物馆的22室,陈列着一架木制“飞机模型”,是1898年在埃及萨卡拉(Saqqara)的一座4000多年前的古墓中发现的,编号为“物种登记”第6347号。这个模型与现代飞机非常相似,成功通过“风洞”实验鉴定完全符合空气动力学原理,可以飞行相当长的距离。近100年以来,此类模型在埃及共发现过14架。要知道直到1903年,世界上才有第一架飞机。(1954年,哥伦比亚共和国在美国的博物馆展出过古代金质飞机模型。考古学家在南美洲地下约780英尺的深处,也曾挖掘出一架用黄金铸造的古飞机模型,与美国B-52轰炸机极其相似。此类飞机模型在南美多国均有发现,某些飞机的机尾部分甚至还带有明显的希伯莱字母,仿佛标明了它们出自中东地区。)试问:现代文明的飞机与外星人又有何关联?

1964年初,一个由法国考古学家组成的考古工作队在尼罗河畔最早出现人类活动的地区发现了一座距今已有4000年历史的太阳神庙废墟。他们在一块古老的石碑下,发现了一枚深埋在地下的银币。奇怪的是,这不是一枚古埃及银币,而是一枚美国银币;更加奇怪的是,这又不是一枚美国古银币,而是一枚现代银币。最不可思议的是:这是一枚已经铸造好、准备在1997年才进入市场流通、面值25美分、尚在警戒森严的美国金库中"留守"的未流通银币。美国的现代银币,为何"跑到"4000年前的古埃及庙宇中?

时间的本质是什么?

按照广义相对论的解释,在引力场中,时空的性质是由物体的“质量”分布决定的,物体“质量”的分布状况使时空性质变得不均匀,引起了时空的弯曲。大致上讲,物质密度大的地方,曲率也就大。也就是说,“时空曲率”产生了引力,当光线经过一些“大质量”的天体时,它的路线是弯曲的,它将沿着“大质量”物体所形成的“时空曲面”前进来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-334.html。就像放在软床上的重球使床面弯曲一样。一旦知道时空曲率,位处时空中的物体其一旦知道时空曲率,位处时空中的物体其运动轨迹也就可以计算出来;也就是说,物体运动得遵循曲率的指示。以地球绕太阳来说,太阳的质量决定它附近时空的曲率,地球受此曲率的影响就会以近乎椭圆形的轨道绕日运行。曲率如果不大,爱因斯坦理论与古典牛顿重力论的结果大致相同。两者若有差异,观测数据都站在广义相对论这一边。尤其是当曲率很大时,牛顿理论就完全不适用。广义相对论的一项重要预测就是时空曲率的振动会造成重力波的存在,牛顿理论就没有这项概念来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-293.html

时间的本质是物理量,时间(Time)是物质的永恒运动、变化的持续性、顺序性的表现,包含时刻和时段两个概念。时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数,确定时间,是靠不受外界影响的物质周期变化的规律。

时间是地球(其他天体理论上也可以)上的所有其他物体(物质)三维运动(位移)对人的感官影响形成的一种量。就21世纪的物理理论来说,时间是连续的、不间断的,也没有量子特性。一些至今还没有被证实的,试图将相对论与量子力学结合起来的理论,如量子重力理论、弦理论、M理论等,预言时间是间断的,有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。来源:https://www.atermamicrowave.com/cshi/202501-371.html

时间的特点:

时间有大,也有小,大至一年四季节,小到一天二十四小时,都是一种时间的体现。但是,不论是哪一种体现,都有其自己的固定性。如何理解这一种固定性呢?比如,每年四季的更替;比如,每个月之间的衔接;比如,每一天二十四小时的轮回,这些都是固定的。

比如春去了夏天到,秋去又冬来,冬去又春来等等;比如这个一天二十四小时,从0点到24点,又重新开始,诸如此类,都是十分固定的,每年是这样,每个月是这样,每一天是这样,每一个小时也是这样。这就是时间规律的固定性,实质上也就是周易里面的不易,不易者,即有不变的基础、规律、不变的特点、轨迹。

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