怎么也不会想到,合上一本科普书的那刻,最强烈的情绪,竟然是感动。或许是被宇宙的博大浩渺震撼,或许是被人类孜孜以求的执着触动,或许是被作者真诚单纯的热爱感染。
如果你对物理的印象还停留在一堆公式的眩晕或者某次做题的抓耳挠腮,那就试着再给自己一次机会,让吉姆·阿尔当向导带你游历一遍物理学,这次你将发现一个全然不同的世界,一个有全世界最深沉、玄妙之美的世界。
让我们从物理学的三大支柱,来看看它的美:
光,这个宇宙中可能达到的最快速度,将空间和时间编织在一起。三维空间+一维时间组成的四维世界其实就像一整个吐司面包,从外部看,过去、现在和将来同时并存且凝结不变,时间,变为坐标轴上的距离。在这个吐司面包里的两只蚂蚁感受到第三只蚂蚁在时间和空间的差异,只是因为它们在面包的不同地点。如图3。
物质和能量会创造出引力场,时空只是这个场的“结构性质”,因此物质和能量决定了时空的形状。引力的强度,正是对其周围时空形状(曲率)的衡量。
一面连续的墙是由相连的原子组成的,但原子内部不再连续:围绕质子转的电子就像围绕恒星的行星一样——微观的虚空构成宏观的连续已经是神奇了,但更神奇的是微观粒子不但不连续而且具有不确定的两种形态:我们只知道观测时它是粒子还是波,却永远无从知晓未观测时它到底是怎样,就像那只“薛定谔的猫”。
如果拔掉时间之箭的箭矢,如果我们迷失在时间里,那么别忘了它的方向由热力学定律决定的:熵递增的方向就是时间箭矢的方向。
在相对论的时间是可被引力拉伸或扭曲的一个维度;量子力学的时间是一个代入方程式的参数;热力学的时间是熵增的方向——这就是独属于物理学的浪漫。
这些还都是已经探测到的部分,未探测到的更开脑洞:
暗物质只受引力束缚却感受不到电磁力,这意味着什么如果你由暗物质组成,不但不会被人看到,还可以毫无障碍的穿过墙壁。
在永恒暴胀理论中,我们的宇宙只是一个小泡泡,处在一个更高维的多重宇宙中。所有的宇宙泡泡都服从相同的物理规律,但是每个都有自己的一套基本物理常数。
——这不是摘自科幻小说,而是来自《欢迎来到物理学的世界》,一本科普书。
最玄妙的梦境,原来是现实。
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