柔软的宇宙

月半弯SS
2017-12-05 看过

01 听前思考

爱因斯坦、霍金……这些天才的大脑,是如何一步步发现驾驭宇宙的基本力量,苦苦寻找人类社会未来答案的?

宇宙大爆炸、黑洞、引力波这些匪夷所思的物理学知识,是如何一步步发展并被验证的?

02 书中金句

科学家也是人,他们也有七情六欲,也有喜怒哀乐,也有错综复杂的人际关系。有人的地方就有江湖,这话说得一点儿不假。

科学家并非生活在真空中,伟大的发现不是科学家们开脑洞开出来的,每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。

03 精华笔记

我们为什么要读科学史?

科学史其实就是人类的认知史,人类的认知历程是个非常曲折而又充满悬念的过程,而科学发现的历程就是不断解决老问题,发现新问题的过程。人类的历程就像无尽的远征,研读一段历史就好比偶尔回过头去,看看身后那一串长长的脚印。本书想要试图讲述的内容,就是在相对论这条道路上,我们到底走过了哪些路,在可望见的前方,还有哪些道路。

作者从两个角度解读科学史,第一个角度,科学家并非生活在真空中。每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。第二个角度,科学家也是人。他们也有七情六欲,也有喜怒哀乐,也有错综复杂的人际关系。在他的书中,人是第一主角。这本书的第一主角当然是爱因斯坦,作者给我们呈现的是一个丰满的、有血有肉的爱因斯坦,但是他记述的这些事情都有史料佐证,并不是随意编造。

狭义相对论&广义相对论

相对论的发展有两个阶段,第一个阶段是狭义相对论,第二个阶段叫广义相对论。相对论的创立者就是大名鼎鼎的爱因斯坦。但是相对论不是横空出世的,它的诞生是科学发展的必然。

狭义相对论彻底颠覆了我们对时间的认知,时间并不是均匀流逝的,它是相对的,在不同参考系中,时钟的频率是不同的。广义相对论告诉我们时空是有形状的,它不是硬邦邦的一块铁板,而是可以被掰成任意形状,是软软的。

虽然都叫相对论,但广义相对论与狭义相对论有很大差别。

第一,狭义相对论的适用范围是惯性系,也可以看成是一种理想公式,只存在于想象中的理想状态下。而广义相对论则彻底扔掉了惯性系,使得数学方程式成为了一个普适的公式。

第二,狭义相对论只研究时间、空间、运动这三者的关系,而广义相对论在此基础上又增加了一个对象,那就是引力,这四个物理对象被统一在了同一个数学方程式中。

第三,广义相对论是对宇宙时空结构的数学描述,比狭义相对论前进了一大步,是质的飞跃。

广义相对论下的宇宙学研究

宇宙大爆炸:宇宙开始于一个点。然后经过了漫长的时间,膨胀成了我们今天这个样子。

俄裔美国物理学家伽莫夫提出宇宙的早期是一个温度非常高的状态,这个原始的核火球砰的一下炸开,不断地膨胀,从而形成我们今天见到的宇宙。虽然当时他的理论没有得到太多的支持,但到今天,按照宇宙大爆炸模型推算出来很多预言都被一一证实,伽莫夫的理论被科学界广泛接受。大爆炸理论既有坚实的广义相对论作为数学基础,又有众多观测证据的支撑,成为了今天宇宙学中最牢靠的模型。

黑洞:第一种被发现的黑洞被称为史瓦西黑洞,如果恒星塌缩到一个临界半径,其实不光是恒星,任何物体只要小于史瓦西半径,都会变成一个连光都无法逃脱的黑洞。黑洞还分很多种,但无论是哪种类型的黑洞,都不是物理学家们靠哲学思辨想出来的,全都是靠数学计算出来的,而这些数学公式都是来自于爱因斯坦方程。

除了我前面重点讲到的宇宙大爆炸和黑洞,几乎所有的宇宙学研究的数学基础都是广义相对论。我们今天的宇宙学和天文学基本上就是建立在广义相对论这个理论框架下的,爱因斯坦为现代的宇宙学奠定了基础。

阅读《柔软的宇宙》我们能获得两个收获:第一个收获就是近距离地接触一位位血肉丰满的大师;第二个收获就是在轻松幽默的氛围中吸收了丰富的物理学知识。

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