宇宙|倾听宇宙的琴音——读《宇宙的琴弦》


 宇宙|倾听宇宙的琴音——读《宇宙的琴弦》
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万物都是音乐。
当人们考虑宇宙有关的一些问题的时候,音乐总是我们选择的方向。自弦理论发现以来,音乐的幻想成为了惊人的现实,这个理论认为,微观世界里不再是一个一个的点粒子,而到处是小小的琴弦,它们不同的振动便合奏出宇宙演化的交响曲。
——B·格林《宇宙的琴弦》
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1
引子
《宇宙的琴弦》
这是一本介绍宇宙弦理论的科普书。前几章浅显,适合初步理解相对论的读者,后几章明显难度提升,适合专业人士阅读。可以根据自己的兴趣爱好和理解能力选择章节阅读。
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《宇宙的琴弦》
读这本书最大的收获是再次复习了经典力学到狭义相对论,广义相对论到量子力学的发展过程,也初步了解了弦理论的基本概念。
如果说前7章是科普系列,那么第7章之后介绍到超弦理论就是玄之又玄,看起来还是比较吃力的,比如讲到宇宙的多维空间,说弦理论认为宇宙有10维或11维的空间,很难去感性地轻易理解。但作者尝试将这样复杂的理论用尽量浅显易懂的语言或者一些类比的比喻来阐述,已经相当难得了。
2
矛盾是事物发展的源泉
——马老师克思先生语
马老师克思先生说矛盾是事物发展的源泉。人类科学家在探寻宇宙起源和物理学终极奥秘的道路上,也是一样的道理。
这本书说是讲理论,但实际上也介绍了从经典力学到狭义相对论,再到广义相对论以及量子力学的发展历程。在对世界认知物理理论的不断发展过程中,当每一阶段人类的观察或实验与之前的物理理论发生了冲突或矛盾的时候,就会迸发出新的理论。
我们都知道科学史上有两个“奇迹之年”,一个是1666年,一个是1905年,前一个光环属于牛顿,后一个荣耀归于爱因斯坦。
1666年,科学史上第一个奇迹年。人类史上第一科学奇才,发现了牛顿三大定律、万有引力定律,并在推导这些物理定律的过程中,顺便“发明”了微积分。一举奠定了其后数百年经典力学的理论体系,改变了人类此前“天地不仁,万物为刍狗”的时代。
而在1905年,爱因斯坦在高速、大质量的物理环境的观测、实验和计算中,否定了牛顿经典力学的绝对时空观,抛出了相对论,引入了引力场对时空的作用,揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性,在宏观的物理世界取得了登峰造极的成就,成为科学史上第二个奇迹年。
但其后随着量子理论的发展,科学家们又发现在微观世界里,又出现了和相对论不一致的现象。相对论认为时空应该是连续的、平滑的,但是由于量子力学的本质是微观粒子的不确定性,所以量子力学的时空观是间断、起伏、不断涨落的,这种现象被称为量子涨落,它是指在空间任意位置对于能量的暂时变化,这种能量的暂时变化会出现在空间中的任何一个地方,所以说相对论是一种绝对论理论,而量子力学的不确定性原理则更像是一种概率学(这也是爱因斯坦名言“上帝是不会掷骰子的”出处所在)。
3
可能的统一理论(弦理论)
弦理论/超弦理论
在Bing上找到一张图片,比较直观地表述了人类在寻找四维乃至多维时空的统一所有作用力(强力、弱力、电磁力、引力)的理论过程中,弦理论和超弦理论的基本概念,核心观点就是“物质世界是由多维时空构成,其基本单元是弦,我们观察到的粒子,是弦振动所表现出来的激发态”。
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物理问题的终极目标其实是哲学问题。