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《果壳中的宇宙》霍金 -读书笔记

  • 如果我们已经抵达科学终点,则人类精神将枯萎死亡。
  • 犹如在攀登高山一样,开阔的视野仿佛九叠画屏般在眼前渐次展开。

这一书名出自于莎士比亚名剧《哈姆雷特》。哈姆雷特认为,即便把他关在果壳中,仍然自以为是无限空间之王。何以从卷帙浩繁的莎士比亚剧作中特地将其挑选出作为书名呢?这当然要归功于其敏锐的洞察力。

教授们不喜欢他好辩的性格以及对权威的蔑视,他们中无人愿意雇他为助手,而这恰恰是进入学术生涯的正常途径。

爱因斯坦推翻了19世纪科学的两个绝对物:以太代表的绝对静止和所有钟表都测量的绝对或普适时间。

在相对论中每位观察者都具有自身的时间测度。这会导致所谓的孪生子佯谬。孪生子中的一位(a)出发进行空间航行,其航行速度接近于光速(c),而他的兄弟(b)留在地球上。因为他的运动,从地面上的孪生子看来,在航天飞船上的时间流逝得较慢。这样在航天者返回时(a2)将会发现他的兄弟(b2)比他较衰老。

无论是粒子或者航天飞船,实际上发生的是,它的质量增加,使得对它进一步加速更加困难。因为要把一个粒子加速到光速要消耗无限大能量,所以是不可能的。

爱因斯坦的著名公式E=mc2证明质量和能量是等效的。这也许是物理学中唯一的妇孺皆知的公式。它的一项后果是意识到,如果铀原子核裂变成总质量稍小的两个核,就会释放出巨大的能量。正是这一势能的释放产生了核武器的毁灭性的爆炸力。

世界大战已迫在眉睫,众多意识到这些含义的科学家说服爱因斯坦克服其和平主义原则,以他的权威给罗斯福总统写一封信,要求美国开始核研究计划。日本的广岛和长崎爆炸的原子弹。有人将原子弹归咎于爱因斯坦发现了质能关系;但是这和把飞机失事归咎于牛顿发现了引力很类似。

窗外云雾晴岚、朝晖夕霞瞬息变幻。奇峰异壑、飞瀑流泉间遍布着王羲之、慧远、陶潜、李白、白居易、苏轼和王阳明的遗迹,这一切予人以无限的想象空间。在这种氛围中思索宇宙是再惬意不过的了。

虽然相对论和制约电磁学的定律配合得天衣无缝,它却不能和牛顿的引力定律相协调。牛顿引力定律说,如果人们在空间的一个区域改变物质分布,在宇宙其他任何地方的引力场改变就会瞬刻觉察到。这不仅意味着人们可以发送比光还快的信号(这是相对论禁止的事物);为了知道瞬刻在这里的含义,它还需要存在绝对或普适时间。这正是那种被相对论抛弃了的,并用个人时间取代的时间。

如果地球是平坦的,人们既可以说苹果因为引力而落到牛顿头上,也可以等效地说因为牛顿和地面被往上加速。他灵感奔涌,意识到如果时空几何是弯曲的,而不像迄今所假定的那样是平坦的,则等效成立。他的思想是质量和能量以一种还未被确定的方式弯曲时空。诸如苹果或者行星的物体在通过时空时企图沿着直线运行,但是因为时空是弯曲的,所以它们的轨道显得被引力场弯折了。

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