事情應(yīng)該力求簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單到不能再簡(jiǎn)單為止。
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01 很喜歡讀宇宙進(jìn)化史的書籍。 既是因?yàn)?span style="color: rgb(216, 40, 33);font-family: 微軟雅黑, "Microsoft YaHei";">仰觀宇宙之浩蕩，在遼闊到138億光年的空間上，有著數(shù)以億計(jì)浩渺的星系，仰望著星辰大海，會(huì)讓人心潮澎湃，禁不住熱淚盈眶。 也是因?yàn)?span style="color: rgb(216, 40, 33);font-family: 微軟雅黑, "Microsoft YaHei";">俯察粒子之微納，在渺小到10 -33厘米的普朗克尺度上，卻涌動(dòng)著最動(dòng)聽的琴弦，奏響著構(gòu)成宇宙的最基礎(chǔ)的音符，想到這些轉(zhuǎn)瞬即逝的基礎(chǔ)粒子，會(huì)讓人心存敬畏，感嘆造物主的神奇。 所以，這里說(shuō)的宇宙探索，既是向外探索的星辰大海，也是向內(nèi)探索的微觀粒子世界，一個(gè)浩瀚，一個(gè)神秘，“一花一世界，一葉一如來(lái)”，此言不虛也。 閱讀這個(gè)領(lǐng)域的書籍，既能了解對(duì)宇宙演變無(wú)盡探索的科學(xué)之旅，也由此感悟一代一代科學(xué)家對(duì)人類命運(yùn)的哲學(xué)思考。 這兩年讀過(guò)的物理科普書籍里面，覺(jué)得還不錯(cuò)的，適合各種知識(shí)基礎(chǔ)的讀者閱讀的，有這幾本： 《奇妙量子世界》、《七堂極簡(jiǎn)物理課》、《NASA在忙什么》、《漫步到宇宙盡頭》，還有涉及弦理論的著作《宇宙的琴弦》。 如果說(shuō)在科普之中飽含物理學(xué)家對(duì)宇宙和人類命運(yùn)哲學(xué)思考的書籍，有著名天文學(xué)家卡爾·薩根的《暗淡藍(lán)點(diǎn)》、量子科學(xué)家薛定諤的《生命是什么》、加來(lái)道雄的《平行宇宙》、以及這本諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主維爾切克的《萬(wàn)物原理》。 讀書筆記鏈接： 這是一部視角新奇的科普書籍。 一位偉大的當(dāng)代科學(xué)家揭示了十項(xiàng)深刻的洞見，闡明了每個(gè)人都應(yīng)該了解的物理世界。
在《萬(wàn)物原理》一書中，諾貝爾獎(jiǎng)得主弗蘭克·維爾切克以現(xiàn)代科學(xué)的深刻啟示為基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單而深刻的探索。 世界是什么，它又是如何運(yùn)作的？ 維爾切克通過(guò)清晰準(zhǔn)確的敘述，加上一份富有感染力的愉悅感，引導(dǎo)我們探索了關(guān)于以上問(wèn)題的理解的基本概念。讀完這本書，我們將以一種新的方式來(lái)看待我們身處的現(xiàn)實(shí)——會(huì)發(fā)現(xiàn)，它比以前看起來(lái)更大、更完整、更陌生。 維爾切克不是從科學(xué)的歷史，也不是從宇宙的歷史來(lái)講解，而是從從很高的思維幫助我們理解什么是空間、時(shí)間？什么是物質(zhì)和能量？什么是場(chǎng)？從牛頓經(jīng)典力學(xué)到愛(ài)因斯坦相對(duì)論，再到量子力學(xué)，人類的認(rèn)知發(fā)生了什么變化？當(dāng)前研究的前言方向是什么？（暗物質(zhì)、希格斯玻色子、引力波，統(tǒng)一理論） 本書的前5章，從物理現(xiàn)實(shí)的基本成分：空間、時(shí)間、場(chǎng)、定律和動(dòng)態(tài)復(fù)雜性（Dynamic Complexity），來(lái)闡述“世界有什么”的問(wèn)題。 而書的后半部分，則是在討論“世界如如何變成這樣的”。 作者從上述10個(gè)主題進(jìn)行展開。 其中第一個(gè)主題是“豐富”，包括豐富的空間（外在的宇宙和人體的內(nèi)在），也包括豐富的時(shí)間，充滿了科學(xué)家浪漫的哲思。 世界很大，但我們并不小?！坝谖⒓{處天地寬”，我們每個(gè)人也是有原子組成的，數(shù)量達(dá)到10 28次方，比宇宙中恒星的數(shù)量還要打100萬(wàn)倍，我們大腦中的神經(jīng)元數(shù)量，幾乎也和宇宙中恒星的數(shù)量相當(dāng)。 所以說(shuō)，無(wú)論尺度放大還是縮小，都存在豐富的空間。我們大到足以將整個(gè)宇宙置于人類的思維之中。 我們學(xué)習(xí)的過(guò)程就是有用的連接模式得到加強(qiáng)，而無(wú)用的連接模式被削弱的過(guò)程，我們所學(xué)到的很多東西都是通過(guò)這些連接的強(qiáng)弱來(lái)編碼的。連接的數(shù)量在我們2歲到3歲之間達(dá)到頂峰，但是復(fù)雜性的峰值則出現(xiàn)在大量連接被選擇性地削弱之后。 這個(gè)原理和人工智能中的CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如出一轍。 時(shí)間是什么？ 看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，卻往往很難給出準(zhǔn)確的答案。 作者的定義也很有意思：時(shí)間是表達(dá)世界變化的速度的變量。 “不管在生理學(xué)還是天文學(xué)，有很多不同的變化過(guò)程是同步的。它們都踩著同樣的鼓點(diǎn)前進(jìn)，我們能觀察到一個(gè)共同的、普遍的速度，這是我們了解的關(guān)于物理世界運(yùn)作方式的一個(gè)深刻事實(shí)。為了表達(dá)這個(gè)速度，這個(gè)東西就被定義為時(shí)間”。 在廣義相對(duì)論的架構(gòu)下，我們對(duì)時(shí)間的認(rèn)知，要突破牛頓體系中“時(shí)間是線性的”這個(gè)局限，我們能測(cè)量的實(shí)際上是事件之間的間隔。事件總是發(fā)生于空間和時(shí)間的某處。事件的幾何特征不能只構(gòu)建于空間的框架之中，而必須構(gòu)建于更大的時(shí)空之中。 一講到時(shí)間，自然就從牛頓演變到了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。 在愛(ài)因斯坦的世界里，光速恒定，時(shí)間和空間可以互相轉(zhuǎn)換，引力不僅由質(zhì)量引起，任何的能量都可能產(chǎn)生萬(wàn)有引力。 從牛頓到愛(ài)因斯坦到量子力學(xué)，物理學(xué)界將宇宙中各種力分別歸納為四種力，分別是電磁力、強(qiáng)力、引力和弱力。
四大基本力各不相同，但它們每一個(gè)都至關(guān)重要：
科學(xué)家通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非凡的成果：在極短的距離內(nèi)，這四種力實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，它們的大小在極短的距離上變得相同。這意味著人類關(guān)于統(tǒng)一場(chǎng)的模型變得具體。 是否真的存在平行世界？ 人類的感知是有限的，視覺(jué)350納米～700納米的波長(zhǎng)范圍（可見光），聽覺(jué)2000～20000Hz（聽不見超聲波），意味著我們感知到的世界，僅僅是世界的一小部分。 我們的后代，隨著科技和認(rèn)知的進(jìn)步，會(huì)比我們感受到更多比例的真實(shí)世界。但會(huì)不會(huì)真的找到平行宇宙？如果我是上帝，我會(huì)讓你們?nèi)祟愑肋h(yuǎn)找不著。 兩個(gè)試圖突破人類認(rèn)知極限的項(xiàng)目 1） 希格斯粒子 又被稱為上帝粒子，它通過(guò)希格斯場(chǎng)的作用，賦予了其他粒子質(zhì)量。這也是宇宙質(zhì)量的來(lái)源。這個(gè)希格斯玻色子的預(yù)言在2012年被確認(rèn)證實(shí)，補(bǔ)全了物理學(xué)粒子模型的最后一塊版圖。
由此人類向下一個(gè)“萬(wàn)有理論”進(jìn)發(fā)，以期用一個(gè)簡(jiǎn)單的模型和公式，統(tǒng)一現(xiàn)在的四種力。 2）引力波 大質(zhì)量物體時(shí)空彎曲相互影響而形成的漣漪。
探測(cè)引力波的測(cè)試裝置精妙、有趣。 人類第一次測(cè)量到引力波時(shí)，在地球上一個(gè)L形的裝置，相對(duì)長(zhǎng)度發(fā)生了變化，證實(shí)了愛(ài)因斯坦關(guān)于引力波預(yù)言的正確性。 我們這一代人是幸運(yùn)的，人類科學(xué)家第一次測(cè)量到引力波，不過(guò)是短短9年前（2015年，激光干涉引力波天文臺(tái)LIGO）的事情，未來(lái)幾十年還會(huì)出現(xiàn)什么重大的發(fā)現(xiàn)？讓人充滿期待。 時(shí)空也是物質(zhì)的一種形式。 把許多創(chuàng)造性的想法壓縮到一個(gè)人的生命中是可能的。那我們.多可以把多少想法壓縮到一生中呢？ 引力的不穩(wěn)定性是宇宙的復(fù)雜性產(chǎn)生的關(guān)鍵，這種不穩(wěn)定性是馬太效應(yīng)的一種體現(xiàn)。 我們需要改變我們從孩提時(shí)代就習(xí)以為常的思維方式。只有這樣，我們才能超越法律的概念，逐步理解物理定律的含義。 生物學(xué)暗示了物質(zhì)未來(lái)的另一個(gè)方向。生物學(xué)上的細(xì)胞遠(yuǎn)不是簡(jiǎn)單的物理學(xué)上的物體，我們不用完全模仿生物結(jié)構(gòu)，也能從中獲得啟發(fā)。 【互補(bǔ)性原理】 人類的謙遜與自尊之間的互補(bǔ)性，則是基本原理的核心理念。 這個(gè)世界既簡(jiǎn)單又復(fù)雜，既邏輯森嚴(yán)又怪誕不經(jīng)，既秩序井然又混亂不堪。如我們所見，對(duì)基本原理的理解并不能解決這些二元性，反而還會(huì)突出并深化它們的影響。如果不把互補(bǔ)性牢記在心，你就無(wú)法完整地描述物理現(xiàn)實(shí)。 人類同樣也被二元性裹挾。我們既渺小又龐大，既轉(zhuǎn)瞬即逝又長(zhǎng)盛不衰，既知識(shí)淵博又懵懂無(wú)知。如果不把互補(bǔ)性牢記在心，你就無(wú)法完整地描述人類的狀況。 【海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理】 書中通俗得解釋了海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理：一個(gè)微觀粒子的位置和速度不可能同時(shí)被準(zhǔn)確測(cè)量。我忽然對(duì)世界是否是唯物的這個(gè)結(jié)論產(chǎn)生了動(dòng)搖。 因?yàn)闀r(shí)間和空間可以相互轉(zhuǎn)換，能量和質(zhì)量也可以相互轉(zhuǎn)換，薛定諤的貓也好、王陽(yáng)明的花也好。 當(dāng)宇宙中90%的物質(zhì)或者說(shuō)90%的時(shí)空，我們是看不見的，這個(gè)宇宙還是唯物嗎？ 這本《萬(wàn)物原理》中很少有公式，看得出來(lái)，作者希望能盡量用感性的語(yǔ)言、哲理的思想，來(lái)闡述從物理的視角來(lái)如何感知我們所處的這個(gè)世界。 但仍然有一些術(shù)語(yǔ)、理論、原理，需要一定的知識(shí)背景和基礎(chǔ)，但它并不妨礙不同知識(shí)層次的感興趣的讀者從中吸取到自己需要的營(yíng)養(yǎng)。 雖然仍然有許多困惑，但不能否認(rèn)這本書的閱讀過(guò)程仍然是一次美妙的體驗(yàn)，這是一本科學(xué)家寫給普通人的神作，關(guān)乎萬(wàn)物之謎，關(guān)乎人類命運(yùn)。 值得一讀。 三個(gè)石頭 2024.9.23 |
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