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讀書隨筆:柔軟的宇宙

從學(xué)校到現(xiàn)在,一直是見相對論、宇宙物理普及讀物就必看。

這本里頭倒是揭示了大革命和拿破侖法國時期的三大牛人,拉普拉斯、拉格朗日、拉瓦錫。拉普拉斯的天體運動論,煌煌五大卷,把牛頓體系運用到了極致,極致到什么程度?拉普拉斯居然計算出了類似黑洞這樣星體的存在,當(dāng)然,狂傲聰明如拉普拉斯這樣的人,自己也居然被這個結(jié)果嚇到,還是考慮刪去了這個部分。

要知道,后人如史瓦西能在戰(zhàn)壕里計算出黑洞,前提是依托廣義相對論,而非牛頓體系。拉普拉斯能算到這個地步,確實是后無來者。因而他才有那么強大的自信和狂妄,在拿破侖問在他的體系里,上帝在哪里時,他拉普拉斯可以回答,老弟咱不需要那個假設(shè)。

拉普拉斯:告訴我宇宙現(xiàn)在的全部狀態(tài),我可以告訴你它全部的過去和未來

拉格朗日也是那樣的牛,除了高等數(shù)學(xué)里的拉格朗日,其他我不記得,唯獨記得他的朗格朗日點,一個小星體在兩個大星體之間的引力平衡點,如月亮在太陽和地球之間的平衡點。他也是個受拿破侖重視的學(xué)者。

拉瓦錫的強大也毋庸置疑,遺憾的是科學(xué)家參與政治,卻又不懂權(quán)術(shù),得罪了著名的馬拉,最后居然還被砍了頭。但這位偉人也夠狠,砍頭之前還在跟劊子手談科學(xué),要求劊子手充當(dāng)他的實驗員,砍頭之后,立刻沖他的頭喊話,如果他聽見了就會眨眼。劊子手照做了,據(jù)說拉瓦錫的頭眨了十幾次眼。

這跟傳授中阿基米德在死前對前來殺他的羅馬士兵說,等我算完這個再殺吧,差不多。

拉瓦錫的夫人是巴黎社交圈里的絕色美女

愛因斯坦的廣義相對論提出之后,第一個計算出黑洞存在可能性的,是史瓦西,一個小教師。他是作為一戰(zhàn)德軍士兵,躲在戰(zhàn)壕里,計算彈道的時候,順手算的,拿出來了個史瓦西半徑。這樣的人才成了炮灰,象征了研究到極細微地步的科學(xué)家們,在政治面前的脆弱。

相對論的產(chǎn)生過程當(dāng)然已經(jīng)不用再說。

史瓦西半徑

上世紀30年代加州理工的玆威基在測量后發(fā)星座系團的質(zhì)量時,采用光度測量法和動力學(xué)質(zhì)量測量法,發(fā)現(xiàn)用動力學(xué)方法測量的結(jié)果,比用光度測量的結(jié)果,要大出了整整四百倍——玆威基于是認為,星系的質(zhì)量,絕大部分是由我們看不見的物質(zhì)構(gòu)成的——暗物質(zhì)。

三十多年后,又有人計算銀河系邊緣恒星的旋轉(zhuǎn)速度時,發(fā)現(xiàn),觀測到的恒星速度比計算出來的又要大很多,而按照實際的速度,這些恒星應(yīng)該被甩出去很遠了,為啥沒有呢?——看不見的東西把他們吸引住了。

總之,看到的,比用萬有引力測算的,要小很多——肯定是有看不到的東西,充當(dāng)了這大部分的質(zhì)量。暗物質(zhì)是個有趣的東西。

再就是時間,永遠只聽到大家說要看時間簡史,但很少聽到有人解釋其中的觀點——你也就知道現(xiàn)在的人有多浮躁。時間這個東西,應(yīng)該是相對論問世以來,最沒有成功改變?nèi)祟惞逃杏^念的一個領(lǐng)域,牛頓的絕對時間概念到現(xiàn)在依然盛行。而同時期,萊布尼茨,乃至后來的馬赫,從理念主義哲學(xué)觀出發(fā)而提出的時間相對概念,卻一直處于潛伏狀態(tài)。

其實,只要用理性思維仔細思考一下,就可以知道絕對時間的問題所在——到秒級以下,真的無所謂同時性,畢竟,光都是需要時間來傳播的,何況時間本身。萊布尼茨說的很到位,時間的本質(zhì)就是一系列事件的羅列,并沒有一個實質(zhì)性的東西被叫做時間。

換個高維度看,說不定在我們這個維度里看不見摸不著的時間,就變成了某種可見體——就像《星際穿越》里展示的一樣。

史瓦西半徑里的視界。在這個視界邊緣和內(nèi)部,時間停滯了。從光速的角度來看,當(dāng)前宇宙最外延的部分,其實從大爆炸到現(xiàn)在,無所謂時間過去了多久,在那里,時間也是停滯的。

在星系級的尺度上,時間與空間具有等效性——我們所觀測的黑洞γ射線,中子星發(fā)出的引力波,實際上都是十億年級時間單位的事件,這種我們概念中的過去式,實際上已被宇宙換算成了空間位置。

人類過去一千年都在致力于壓縮空間,現(xiàn)在的野心就是控制時間,而時間本身,就是目前這個維度下宇宙最大的奧秘所在。我們只能通過身邊的各種變化來感知時間,卻無法捉摸透時間本身——這方面,其實佛經(jīng)中有一些有趣的解答,敝號在一系列佛經(jīng)隨筆中都有介紹。

還有個趣事,愛因斯坦年邁之后,與羅森一起合作研究引力波問題,遇到了數(shù)學(xué)上的一個難解,之后得出結(jié)論認為引力波并不存在。論文投給了物理學(xué)雜志。

雜志主編并沒有因為愛因斯坦這種級別的人物就立馬刊發(fā),而是與其他論文一樣進行匿名評審。結(jié)果匿名評審這篇論文的專家,提了一大堆疑問和意見,認為這篇文章不對路,有巨大的問題。雜志主編發(fā)回給愛因斯坦,轉(zhuǎn)述意見。愛因斯坦比較怒,你愛發(fā)不發(fā),我投別的雜志去。

引力波之所以重要,就在于這也是解開時間之謎的一把鑰匙

之后,愛因斯坦再經(jīng)過幾個月思考,突然之間發(fā)現(xiàn)了之前論文中數(shù)學(xué)架構(gòu)里的一個問題,著手進行修正,突然就解出來了——引力波是存在的!這下他趕緊聯(lián)系下一家正準(zhǔn)備刊發(fā)論文的雜志社,要求撤回。同時,趕緊給物理學(xué)雜志主編打電話,問那個匿名評審是誰,我得見見他!于是去拜見,并且由此引出了引力波研究的一波科學(xué)家。

這種學(xué)術(shù)品質(zhì)。

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