这个系列只讲能归到一个专题的,不能归为一个专题的日后以其他方式尝试总结串线。我以前用过一种愚蠢的办法,就是我的笔记看完就删掉,强迫自己记忆,这个办法过于愚蠢,不像个地球人。所以这也催发了云端存储的必要性。很多东西你藏着掖着最后发现你就只剩那点儿东西了,我们还是年轻人,不至于抱着仅剩的那点文化知识固步自封,开放一些会激发更多创造力。
《费恩曼物理学讲义》1.原子
每一个原子都有它的确定位置。如果原子较少,密度足够低,那压力正比于密度。
缓慢压缩气体,气体的温度会升高。而缓慢膨胀,气体的温度会降低。
固体与液体的差别在于:在固体中,原子以晶体陈列的方式排列着。因此在冰内存在着一定的对称性,这就是为什么雪花的性状是六边形。
许多简单的物质在融化时都要膨胀,因为在固体的晶体结构中,原子密集堆积。当融化时,要有更多空间供源原子活动,但是像水那样,开放结构则会坍塌。
冰的原子是在不断地摇晃、振动着,当提高温度,振动幅度就越大,直到离开原来的位置,这称为熔解。当降低温度,振动越来越小。
一个分子能离开水面是由于它偶然多了一些能量,使它摆脱临近分子的吸引。
碳氧结合是非常剧烈的,所有靠近他们的原子都吸收能量,因此有了大量分子运动的能量——动能。这就是燃烧。某些情况下,热量太大而发出了光,这就产生了火焰。
微粒在不停地跳动,这是原子碰撞的结果,被称为布朗运动。
一切都由原子构成。
具有同类相斥异类相吸性质的就叫电荷。
化学性质取决于核外电子数。
把负电荷放到一个空间里,它就会感受到一个作用力,这种力的潜在可能性就是电场。于是,电荷产生电场;电荷在电场中受到力的作用。
电磁场能传送各种波,包括光波和电磁波,这些振荡的波可以有频率,不同的波区别就在于频率。
如果频率提高,我们即可见它。如果再高,就得到x射线,一种频率极高的光。再高,得到y射线。
量子力学有许多观点。一个定则是:不可能既知道某个粒子的位置又知道它运动得多快,动量的不确定性与位置的不确定性是并协的,两者的乘积是常数。
另一个观点是,想要预言一件事是不可能的。
我们通常视为作为波的那些事物也具有粒子的特性,而粒子具有波的特性,这样量子力学认为不存在粒子和波的区别。
核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
同位素:具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素
我们回顾一下,原子的数量是由电子数量而不是原子核质量决定的。
所有的酶都是蛋白质,但不是所有的蛋白质都是酶。蛋白质是一系列不同的氨基酸,它们能相互组成形成链。
星体是同地球上一样的原子组成的。
2、能量守恒及好多
一个物体的重力势能即:重量*高度
开普勒首先发现,每个行星沿一条椭圆曲线绕太阳运行,太阳是椭圆的焦。他的第二个发现是,行星并不匀速绕太阳运动,而是接近太阳较快,远离太阳较慢。第三个定律是,如果拿两个行星的轨道周期和轨道大小比较,则周期与轨道 的3\2次方成正比。
伽利略发现惯性定律,牛顿使它更明确。根据开普勒第三定律,行星越远,作用力越弱,那么他推断,每个行星都在用一个力拉住自己的月球,所以他提出了,每个物体都吸引任何其他物体。
潮汐的实际过程如下:月球对地球和水的吸引在中心是平衡的,但是靠近月球的水被拉的程度要比平均值大,而离月球较远的水比平均值小,此外,水能流动,地球却不能。
物体的重量正比于它的质量,这种质量是惯性的一种量度。对于较重的物体,重力作用应当正好以恰当的比例增加,所以两个物体仍将一起作圆周运动。如果一个物体包含另一个物体,那么它们将完全平衡,不会离开。
在爱因斯坦相对论中,任何具有能量的东西也具有质量——即使是光,由于它有能量,也具有质量。当一束带有能量的光经过太阳附近,它将受太阳吸引,所以光并不是沿直线,而是被弯曲了的。
简谐运动:随时间按余弦(或正弦)规律的振动
三体问题:假如有两个天体绕太阳运行,使天体总数是三个,那么分析法是无法得出运动公式的。
牛顿三大定律
作用力等于反作用力
合力=质量·加速度
用钢这样的高弹性材料制成一些碰撞物体,再用弹簧缓冲器,有可能使碰撞中产生的热和振动很小,于是弹回速度实际上等于初始速度,这称为弹性碰撞。我们可以说它们碰撞后的速度相等是动能守恒,速率相等是动量守恒。
法向力在物理学中,是一股垂直于物体接触面的力。
赝力(惯性力)永远与质量成正比,重力也如此。因此,可能重力就是一种赝力。或许说,引力就是由于我们没有正确的坐标系引起的。
引力场是变化的,在不同的地方引力场的方向和强度都不同。
在引力场中,环绕任何封闭路径运行一周所作的功为0.
定理:一个物体的动能变化率=作用于该物体的力所消耗的功率
生理上的描述:动物有两种肌肉,一种叫横纹肌和骨骼肌,例如手臂上的肌肉,可以控制。另一种称为平滑肌,如肠道的肌肉,在长时间负荷下,它仍可以保持一种姿势而不疲劳。
为什么我们要计算功?答案是因为作用于一个质点的合力对质点所作的功,恰好等于该质量动能的变化。
如果只受保守力的作用,则动能T+势能U=恒量。
3.相对论和各派物理
类空间隔:两事件之间不可能用低于光速的信息进行联系”
动量的三个分量和作为时间分量的能量一起变换,就构成一个“四维矢量”
两个结论,第一,假如外力为0,物体在真空中漂移,它可以做各种运动,但是它的质心将以一个恒定的速度运动。
波长在可变光谱中变化时,光明显从红色变到紫色。
为什么玻璃中有电荷的运动?我们知道所有的物质都由原子组成,当源的电场作用在这些原子上时,就驱动电子上下运动,因为对电子施加了作用力,而运动的电子就产生场——成为新的辐射子。
光通过角膜进入眼睛,在视网膜成像。然而视网膜不是绝对均匀的:在我们的视场中心有一个斑点,当我们要仔细地观察物体时就使用这个斑点,在这里我们有最大的视觉敏锐度,它叫做中央凹或者黄斑。视网膜上还有一个斑点,存在着输送各种信息的神经,那是盲点,没有视网膜的敏感部分。
密集在视网膜外周的感光细胞叫视杆细胞;靠近中央凹处,除了视杆细胞外,我们还看到视锥细胞。
解释下眼睛的暗适应:在亮光中,视杆细胞的灵敏度非常低,但在黑暗中,它们逐渐提高了光感知的能力。也就是在黑暗中,我们把看到光和色彩的视锥细胞转移到了适应黑暗的视杆细胞。而视杆细胞对蓝色的感光比视锥细胞好,视锥细胞能看到如深红色,视杆细胞却绝不可能看到。所以对视杆细胞来说,红色是黑色的。在黑暗中,蓝色比红色更亮一些。这就叫普尔基涅效应。
蜜蜂视觉是说花朵的颜色是为蜜蜂而设计的,蜜蜂所看到的颜色,其实花朵所反射给它的颜色。另一个有趣的方面的是,蜜蜂观察一小片蓝天,而不用看到太阳,就能知道太阳的方向。因为蜜蜂对偏振光相当敏感,而天空的散射光是偏振的。
光子携带的动量反比于它的波长。
我们希望强调经典力学和量子力学一个重要的差别:即是我们不可能精准预言要发生什么,只能预言可能性!
普朗克常数:在物理学中用以描述量子大小。
不确定性保护着量子力学,海森堡认识到,如果以更高的准确度同时测出动量与位置的话,量子力学大厦就将倒塌,所以他提出这一定是不可能的。
对一个短的波列,我们不可能规定一个唯一的波长。由于波列的长度有限,所以它的波数和东流都是不确定的。(波数是:原子、分子和原子核的光谱学中的频率单位。符号为σ或v)
物理学中,干涉:是两列及以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象
埃:是晶体学、原子物理、超显微结构等常用的长度单位,音译为"埃
多普勒效应:当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音越来越高;而车离去的时候声音越来越低。它的主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。
首先,当一个电子跑到离子内,它们就组合成一个原子。同样,每当一个原子受到碰撞后,就会分离为一个离子和一个电子。这两种比率应该相等。如果每单位体积的电子数或离子数增加,这种比率就一定增加。
电离:物理上的电离是指不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下,变成了带电的粒子的过程。例如地球的大气层中的电离层里的粒子就属于这种情况。电离层中的粒子在宇宙中的高能射线的作用下,电离成了带电的粒子。
4、热力学
热力学即起源于,工程师卡诺对如何制造最有效的热机,这个问题的分析。研究利用热量做功的方式,是热力学的开端。
热力学第一定律,能量守恒定律:如果对一个系统加热并做功,那么它的能量将由于吸收热量和对它做功而增加。
热力学第二定律,热量不能自动从冷的物体流到热的物体。
热力学第三定律,在绝对零度时任何物质的熵为0,即T=0时S值为0,因而我们可以得到其他任何点的熵。在可逆变化中,总熵不变。不可逆变化中,总熵不断增加。
不值得对每件事情都花双倍的精力——费曼
我们来讨论一下不可逆是从哪里来的:
我们知道一条定律指出熵始终是增加的。热量总是从热的物体流到冷的物体。
开始的排列在某种含义上是有序的,由于碰撞产生的混杂,它变成无序。从有序的排列到无序排列的变化是不可逆性的起源。
这样,对今天世界之所以高度有序的一个可能解释是,这恰恰是一种侥幸。或许宇宙碰巧在过去发生了某种涨落,使得各种事物得以分开,而现在它们正在重新混合。(这种理论认为不可逆性是偶然事件)
我们试图论证情况并非如此。
狄拉克曾语预言除电子外必定还有另一种称为正电子的粒子,它们都服从一定的对应法则:能量想等、质量相等、电荷相反。但是,当他们碰到一起时,就彼此湮没而把所有质量转化为能量。
正电子被称为粒子的反粒子。从狄拉克的论证可以看出,世界上所有粒子都有对应的反粒子。
5、电磁学及量子力学(数量之少反映了我作为一个文科生,的确是没怎么看懂)
简言之,电流和磁铁都会产生磁场。
静电学的两定律,一个为通量正比于内部电荷(高斯定律),另一个表明电场是势的梯度。
我们知道,电场线必须与等势面成直角。
物理学的一个基本定律:电荷是不灭的。我们说电荷是守恒的,如果有一个净电流从一个闭合面流出,则其内部的电荷就相应地减少。
流进任何一个节点的电流之和必须为0.
我在豆瓣上对《费恩曼物理学奖讲义》的短评是:虽然只看懂了30%,但我看懂的这30%,却足以撼动世界。
《存在之轻》维尔切克
普通的错误只是把人引入死胡同,而深刻的错误才导致知识的进一步发展。任何人都会犯普通错误,只有天才才会犯深刻错误。
牛顿第零定律假设,质量既不创生也不会被消灭,即质量守恒。
《大众天文学》
闪烁现象是由于我们头顶的空气流动,干扰了恒星发出的光,使它们看起来美妙都微微位移了几次。
北极星是天空中不变的点,夜夜皆然。
天空的运动是地球自转的反射。
地球每天绕着轴线旋转,但轴线本身会摇晃,它会花上26000年完成一圈,这种误差就是岁差。两千年的岁差,导致我们的星座和太阳实际位置不符。
太阳在空中走过的路径被称为黄道,它经过的一系列星座被称为十二宫。这些都是地球公转运动的映射,其他行星也大致沿黄道运动。
行星中面朝太阳的一面称为日照面或亮面,背对太阳的一面称夜面或暗面。
月相指的是在我们看来月亮是什么形状,即从地球上看被照亮的部分有多少。明暗面的分界线,我们称之为昼夜线。
月球大致每月环绕地球一周。
朔月:日、月、地三点一线;朔月时,月亮靠近太阳,所以它在日出时升起,日落时落下,导致月亮很难被看到。
→凸满月→满月→凹月→下弦→残月→朔月(离太阳最近的点,而月球视角的所有地相与此相反)
《千亿个太阳》
1.序章
所以我们只要看到一颗大质量的主序星,就知道它一定还没有衰老。识别它到一个标志是它的光度强;由于它的表面温度高,它的光呈蓝色。它们的年龄可能还不到100万年。
各个分立星团都在绕它们的中心运动,这种自转持久不衰,并在星际气体云团和尘埃云团形成恒星时反而会增强。紧缩造成自转加快,离心力增大。后者使云团赤道区的引力减弱,使紧缩的云团形状变扁,最后变成一个旋转圆盘。
运动速度在视线方向的分量称为视向速度,测量视向速度所依据的原理是多普勒效应。
如果恒星的光线穿过一个玻璃棱镜,就会由于不同频率的光折射发生色散。频率较高的蓝光比频率较低的红光折射的更厉害。
恒星光谱的重要性在于恒星大气中的原子吸收特定频率这一特性。被吸收的光就在光谱线中表现为空缺,这些暗线称为吸收线。
光是电磁波。光线所过中,电场强度周期性变化。
2.恒星
恒星的三种类型
正常恒星:平均密度每立方厘米0-10克
白矮星:表面温度很高,辐射白光,直径很小,叫做白矮星。内部物质比太阳大100万倍,每立方厘米1000公斤
超巨星:每立方厘米百万分之一克
恒星两个重要的、可测量的特性,即恒星的表面温度和光度,根据它们可以确定恒星的大小。因为通过光度可以知道恒星每平方厘米表面积辐射出多少能量,而光度可以给出恒星的总辐射能量。从而得出辐射面积和恒星的半径。
冷星的光为红色,热星的光为白色或蓝色。
恒星的质量越大,它的光度也越大,这就是质光关系。
质量小的主序星处于主序的下端,质量大的则位于主序的上段。沿着主序由下往上,质量慢慢地增大,同时光度也是由下往上增大。由此可知,光度越大的恒星、其质量也越大。如果我们知道两颗主序谁的广度更大,则就推知谁有较大的质量。
《上帝与新物理学》
1.上帝与天体物理
热力学第二定律告诉我们,物质、恒星、乃至宇宙,都不会有这种周而复始的乃至无尽的循环。恒星燃烧的物质永远也不会进入循环。燃烧所用的能量,以星光的形式消散在太空里,要在太空中发散几百亿年。还有一些恒星的物质进入黑洞,再也出不来了。
有人说,今天的宇宙是由一种原初的“卵”爆炸而成的。各星系都是爆炸的碎片,至今仍在空间里飞扬。但是,这个“宇宙卵”模型会遇到形象化的问题。假如到处有星系,那么从前就不可能有过一个体积有限、又有外壳,而且外壳之外没有物质的宇宙卵。因此,宇宙卵模型行不通。
人的直觉是力不从心的向导。科学以数学为语言,就能够描述人类想象之外的东西。
总而言之,一派人认为宇宙是无始无终的。另一派人认为宇宙的年龄是有限的,其过去的边界是奇点。
从物理学上看,宇宙永生的困难就是热力学第二定律。有人提出物质是在极长的时间里逐渐地,或是零星地在多次小爆炸中出现的。于是,众星系离散形成的空地方就被新创生的星系弥补了。
宇宙论论证的目的有两个
一个是确立“第一推动者”的存在
另一个目的就是确认第一推动者就是上帝
由相互依赖的实在物构成的无限序列,不那么严格的说就是一个无限的因果链,它的存在需要有个解释。罗素冷哼一生:“每个人都有一个母亲,但人类显然没有一个母亲。”
“集合的集合”这个题目是相当难对付的。
现代宇宙学提出,宇宙的出现牵涉到时间本身的出现。通常公认,原因在时间上总是先于结果。这样,在因果意义上谈论上帝创造宇宙是无意义的。
事实上,正如我们看到的那样,上帝创造宇宙本身,就指的是一个发生在时间之中的行动。
在某些极端的物理条件下,时空可能分离开来,暴露出其内部构件。在该事件中,那些“齿轮”紧密地结合起来组成一种外表看来是连续的时空。根据这种观点,大爆炸是空间、时间及物质的开端,但不是物理学的界限。在大爆炸之外(而不是之前,因为没有之前),存在着一些没有装配起来的“齿轮”,一些形而下的东西,但不在时空之中。
“繁殖宇宙模型”:一块胶皮上有块凸起,然后凸起膨胀起来,慢慢演化成了一个气球,而这气球又可以无限膨胀。需要的话,这气球本身也可以生出其他的气球。套用这个模型,我们的宇宙是被创造的,创造的本源在母胶皮中。而母胶皮在我们的时空之外,因此我们不能在我们的宇宙中找到它存在的原因。
因此,宇宙可能只是一不连续的时空片段。假如这么定义宇宙,那么对我们的宇宙的解释就不在宇宙之中,而在宇宙之外。
于是这里有了两种上帝,一种是时间之中的上帝,他创造了宇宙(这种被称为自然神论而不是有神论)。另一种是超脱时间的上帝,他控制着宇宙,控制着事件之中的因果。
宇宙物质都受到宇宙引力场的影响,即受到宇宙其他部分累加引力的影响。有了引力,就开通了通过引力场将有序状态注入宇宙物质的影响。
我们知道,假如有外部能量供给,就可以在一个系统中以无序为代价,在另一个系统中造出有序。于是,自太阳流入的光合热造成了地球高度复杂的有序,但这是不可逆的。同样,膨胀宇宙也能在宇宙中造成有序。
辐射热(电磁能量)温度的降低与典型空间区域的膨胀尺度成比例,空间区域扩大一半,温度就减半。另一方面,如氢气这类冷却快得多,它与尺度的平方成比例。
假如宇宙原初时有一个高度有序的、低熵的引力场,那么这个引力场就是平稳均匀的。
霍金提出了一个“无知原理”,即说奇点最终是不可知的,因而也该是完全无信息的(信息大概等同有序,即负熵)。因此,从奇点出来的东西都是无序的、混沌的。这倒很符合认为宇宙原初是无序值最大(热平衡)的观点。
2.灵魂
人们不必先相信有灵魂,才相信有自我。
机能主义似乎是双刃剑,一方面它否认精神是人类独有的,声称机器也能思想。而传统的观念认为,上帝将灵魂赋予人,于是机能主义与宗教难以相容。另一方面,机能主义把精神从肉体的牢笼中解放出来,从而挑战了永生问题。
精神是“整体性的”,这比传统的二元论(精神肉体分属不同的实在)和唯物论(精神不存在)是很大的进步。多层面描述如今是一门哲学。因为人们思考的途径多了,所以科学家们在思考问题时比以往更模糊。
跟别人交往时,我们把肉身看作是别人;看待自己时,肉体是我们的所有物,精神才是主体。于是,精神就被看作是体验合感情的所有者,是思想的中心。
然而,想要理解永生,那么就必须讨论。假如我死后继续存在,那么我指望存在的是什么呢?
假如一个人没有连续性特征,我们通常就不能把他看成是一个“个人”。于是相信灵魂永生的二元论者面临着困难。假如灵魂得靠大脑存储记忆,那么肉体死后,大脑怎么还能记事呢?有人为了攻破这个难题,主张灵魂超越时间。
有人认为,精神的主要成分是信息。使我们成为我们的,是大脑内的模式,而不是大脑本身。同样,把大脑的信息转移到别处之后,精神依然可以存在。
假如一个人不为量子论感到困惑,那他就是没有明白量子论——玻尔
大多数科学家在玻尔的率领下认为原子的测不准是内在于自然的。但爱因斯坦却宣称“上帝不掷骰子”,事情无法预测,是因为我们知识不够。
玻尔-爱因斯坦之争,涉及量子论的整个概念结构——原子是一个东西,还是一种抽象的想象?假如原子是物质,那么至少应当有确定位置和运动。但量子论认为原子只能二者有其一,而不能二者都有。这就是海森堡不确定性原理。即你不可能知道一个原子/电子在什么位置,同时又知道它如何运动。
玻尔认为,原子只在受观察时才变成物质。没有观察,原子就是一个幽灵。
我们来看,电子打到屏幕形成了光脉冲,所以有了影像。画面清晰是因为放射的电子数目极大。根据平均律,很多电子的累加结果可以预测,但任何电子都有内在的不可预测性,因而不可能出现在荧光屏的任何特定位置上。
爱因斯坦提出了一个幽灵理论,认为大量幽灵不是独自行动,而是共同行动的。假如一个粒子一分为二,其两半碎片可以不受干扰的作相反运动,运动到相当远处。如果A被测量了,B就没有选择地要使A成为实在。这实际上是偏振光子的整体论。它们会显示出百分百的合作。所以如果A被阻挡消失了,B也被阻挡消失。就造成了海森堡不确定性的现象。
爱因斯坦对玻尔的挑战在二战之后被验证,约翰·贝尔证明爱因斯坦失败,粒子的协作程度并没有那么高。
波粒二象性:一个像电子/光子这样的微观实体有时像个粒子,有时像波。粒子是极小的物质,波是无定形的运动,一个东西怎么可能既是粒子又是波呢?这又联系到并协性。波相当于软件、或信息,量子波是一种或然率的波,因此,它也包含了量子的测不准性和不可预测。托马斯·杨的双缝实验是验证波粒二象性的最好实验。
传统上认为光是电磁波。然而1900年,普朗克从数学上证明,光是粒子。爱因斯坦指出,这些光子微粒子把原子的电子轰出原子。但是,当两道光线合并,即两个波重叠,就发生了干涉。一些区域两个波运动的相位一致,于是波动放大。一些区域波动相位不同,于是就相互抵销了。同理,用光来照射屏幕上的两个缝,两个缝的光波扩散,形成了干涉条纹。不同的明暗区域,标明了哪些地方光波是同步的,哪些地方光波是不同步的。
如果按照粒子来看, 每一个光子都是打到照片底板上的一个点。大群光子如万箭齐发打到底板上,形成了成百上千的光点,于是形成了影像。假如我们降低照明度,使每次只有一个光子通过,那么只要时间够长,由众多光子累加的斑点仍然造成干涉条纹。这很奇怪,经过实验,任何粒子都现出条纹,表明他们都具有波与粒子的特征。这就是双缝实验。
玻尔提出,这可能是两个可能的世界的混合物,就像两束电影光打到一块荧屏上。爱因斯坦继续论战。
薛定谔的猫:如果一只猫被描述为一个量子系统,那么即在一个人去观察猫之前,猫处于一种“活-死”皆可的状态。
威格纳认为,量子系统的信息进入了观察者的精神,使得量子波崩溃了,并且将那种混合的幽灵状态转变为实在。那么,假如没有一个威格纳的精神使宇宙一体化,宇宙似乎就注定这么不死不活的延续下去,是多种可能的混合又叠加,其中哪一个也不是实在。那么,为什么我们感受到实在呢?
于是,休·艾弗利特1957年创立平行宇宙理论。该理论认为所有的量子世界都平行存在。如果进行测量,宇宙就一分为二,一个有死猫一个有活猫。每个世界的观察者都只能察觉到他们所在的宇宙。
很多人提出,量子论为我们了解自由意志开辟了道路,因为量子论是以非常基本的方式与精神相联系。先前人们用决定论看宇宙,认为因果都是由宇宙的结构决定好的。现在这被量子因素扫除了。那么,自由意志呢?
3.时间之谜
我总是听到在我身后,有翼的时间之车在迅速驶近——马维尔
过去合将来若无区别,经验就不会有意义——魏泽克
两场大革命促成了新物理学的诞生,一场是量子论,一场是相对论。后者几乎完全是爱因斯坦一人的成就。相对论关于时间,是有史以来对传统最具挑战性的,因为时间是各大宗教所永恒关心的话题。
爱因斯坦的《狭义相对论》发表于1905年,起源于爱因斯坦试图消除物体运动和电磁扰动之间的矛盾。它的第一个受害者是时间——时间是绝对的,普遍的。爱因斯坦证明,时间是有弹性的,可以被运动伸长或拉缩。在我们自己的时间尺度/参照系当中,时间不会有什么异常。然而每个人的时间尺度/参照系会发生不同的错乱,使得我们有可能进行时空旅行。从某种意义上说,我们都是时间旅行者,都在奔向未来,但时间的弹性使得一些人能更早的到达将来。
高速运动使你能够减慢自己的计时器的旋转,好像是让自己冲在时间的前面。然而,要得到可观的时空弯曲,就必须有每秒几万英里的高速。时间膨胀的关键是光速。相对论禁止任何人超光速,因为超光速就会出现时光倒流。
相对论也使空间受到了重大损害,使空间具有弹性。时间被伸长,空间就被缩短。
双生子佯谬:一个孪生子以接近光速飞向一个邻星,他的孪生兄弟等了10年,终于等到他返回地球。他兄弟发现,10年里他只长了1岁,而地球上已经过了10年。
狭义相对论进一步推广,包括了引力,就变成了广义相对论。在广义相对论中,引力不是一种力,而是时空几何中的扭曲。
引力使时间减慢。在太空中时间走得要快些,因为地球引力比较弱。
引力越强,时空弯曲也越明显。现在知道,有些恒星的引力十分强大。它们处于某种临界值的边缘,一过了临界值,时空弯曲就开始成倍增长。假如这样的恒星再大几倍,时空弯曲就会升级。最后,在引力的每一临界值上,时间就开始停下来。从地球上看来,这恒星的表面就是冻结住了。不过,我们是看不到这种时间停止的,因为光也被冻结了。这恒星发出的光的频率被移到了光谱的可见区域之外,它看上去就是黑的。
理论告诉我们,这种恒星会在强大的引力压迫下坍缩成一个奇点,在宇宙中留下一个空洞,即黑洞。原先的时空弯曲仍在黑洞里留有痕迹。
因此,黑洞代表着通向永恒的近路。因此,宇航员可以借此一瞬间到达时间的终点!一旦进入了黑洞,黑洞外的一切就成为“过去”了。他就会被锁定在一种时空弯曲之中,在时间和湮没的边缘,宇宙终结之地。
有些科学家提出时间流。
夸克理论的基本预设是,夸克是真正浑然一体的基本粒子,没有内部成分。
4.
玻尔兹曼的观点提出了一个重要问题。我们所感知到的宇宙必然是由我们选择的,因为生命合意识起码要在合适的物理条件下才能诞生。明确地说,我们不可能观察一个无人居住的宇宙。选择这个低熵宇宙的是我们,不是上帝。
因而,假如承认大爆炸,那么必然是一种少见的有序方式的爆炸。这个悖论引发了几个反应。
一、理所当然论
二、多宇宙论
三、宇宙来自混沌论
古斯在早起的暴涨理论中提出,宇宙很可能经历过一个所谓过冷的时期。
新物理学在这里提出了一个有趣的意见。假如有足够的能量合资源,那么,人类也能够积累起足够的引力物质,制造出一个黑洞。在这黑洞的中心,在奇点处,时间和空间都被毁灭了。于是连我们都能毁灭时空。
然而,创造时空比毁灭时空要难得多。
对生命的起源有两种解释,一种是生命来自一个超级智能者,一种是生命是盲目的自组织过程的终端产物。但这两种解释都有难以说得通的地方。
传统的观点认为,经过一个长期的变化,逐渐增加物质的组织程度以后,智能才会作为终端产物出现。简单说即是物质第一,精神在后。现在更普遍的观点是,精神和生命都不必局限于物质。
我们可以设想,自宇宙创生就有一个超精神,它包含着大自然的各种基本场,把无条件的大爆炸转化为现在这个复杂有序的宇宙;这精神不是超自然,而是一个施行指导的普遍精神,一个自观察、自组织的系统。人的精神可以被看作是宇宙精神中一些局部的意识“孤岛”。
数学是诗体的逻辑。
《相对论的意义》爱因斯坦
孤独是人格的老师。孤独是爱因斯坦的独立人格的显著体现,也是他的科学研究、政治取向、道德和感情的需要。
他称孤独:这种解脱方式实在是真正的文化赋予人们的无价珍宝。孤独使他在物欲横流的社会和麻木不仁的人海中独善其身,保持了知识分子的科学良心和社会良知。
他在一封信中这样写道:“千万记住,所有那些品质高尚的人都是孤独的——而且必然如此。因为只有这样,他们才能享受自身环境中那种一尘不染的纯结。”
在他看来,国家至上的概念正是煽起战争的强烈因素,很少有人逃脱。用爱国主义伪装的国家主义就是军国主义和侵略。爱因斯坦的态度很明确,“国家是为人而建立起来的,而人不是为国家而生存。”“国家应当是我们都勤务员,我们不应该是国家的奴隶。”
他是一位伟大的人道主义者。
他深谙“批判是科学的生命”的真谛。
《天文学》
1、引力
质量告诉我们一个物体对运动变化的抗性。
任何有质量的物体都有引力。你所感觉道的物体,比如行星的引力大小取决于三件事
它的质量
你的质量
你和它的距离。
其中距离起主导作用,引力随距离的平方而减弱。
力使物体加速。所以力施加的时间越长,物体的速率改变就越多。
两个有质量的物体会相互吸引,质量大的会把质量小的拉向自己。当物体在引力作用下自由移动时,我们称它们处在轨道运动中。最简单的轨道运动像是一条直线。
你扔出一块石头,如果石头有足够的速度,而引力减弱太快,不足以使它停止,石头就会逃逸。这就是逃逸速度。恒星或行星的逃逸速度取决于星球的质量和大小。地球的逃逸速度大概是11公里每秒。太阳即高达600公里美妙。
逃逸轨道是开房的,轨道中的物体不会再回来。这是条抛物线。
如果扔的更用力,石头会以更快的速度离开。这是条双曲线,
你站在地面时,地面对你有反作用力,地面对你的反作用力才是你有重量的原因。而在自由落体中没有反作用力,也没有重量,这就是失重。
光子没有质量,然而也受引力影响。在经过大质量物体时,光子的方向会发生扭曲。
引力可以弯曲空间本身,光线在空间结构中穿行。
2、潮汐
由于距离造成的引力改变被天文学家称为,引潮力。它取决于几个因素
第一个物体的引力:引力越强,作用在另一个物体上的引潮力越强
取决于被影响的物体有多宽,越宽引力的变化就越大,引潮力越大
它们距离多远,距离越远引潮力越弱
引潮力的总体效果是让物体拉伸。地球面向月亮的一面比另一面受到的月球引力更大,所以地球会被拉伸,略微变成橄榄球状。引潮力在地球面对和背对月亮的两端最强,在两端中点的位置最弱。
地球大部分被水覆盖,而水受到这种变化的力的影响被拉伸。在引潮力强的位置,即地球相对的两两端,水会形成凸起。引潮力弱的位置,水就会退下。
地球的自转导致了每天两次涨潮两次落潮,大致上海洋的潮汐会使海平面每天升落1~2米,固态部分被拉伸大约30cm。
就像人们说的,风大的时候,猪都能飞。(上升的浪潮能托起一切)
自转还有另一个作用,即水有一定延迟。
很久以前,月亮离地球更近,自转也更快,月球由于引潮力而产生了凸起。当月球变远时,它绕地球公转的时间就变长。
潮汐锁定:它们所围绕的行星产生的引潮力师德它们的自转与公转一致。这些卫星都以同一面朝向它们环绕的行星。