作家系列《物理學篇》

這個系列只講能歸到一個專題的巧号,不能歸為一個專題的日后以其他方式嘗試總結(jié)串線。我以前用過一種愚蠢的辦法煎娇,就是我的筆記看完就刪掉二庵,強迫自己記憶贪染,這個辦法過于愚蠢,不像個地球人催享。所以這也催發(fā)了云端存儲的必要性杭隙。很多東西你藏著掖著最后發(fā)現(xiàn)你就只剩那點兒東西了,我們還是年輕人睡陪,不至于抱著僅剩的那點文化知識固步自封寺渗,開放一些會激發(fā)更多創(chuàng)造力。

《費恩曼物理學講義》1.原子

每一個原子都有它的確定位置兰迫。如果原子較少信殊,密度足夠低,那壓力正比于密度汁果。

緩慢壓縮氣體涡拘,氣體的溫度會升高。而緩慢膨脹据德,氣體的溫度會降低鳄乏。

固體與液體的差別在于:在固體中,原子以晶體陳列的方式排列著棘利。因此在冰內(nèi)存在著一定的對稱性橱野,這就是為什么雪花的性狀是六邊形。

許多簡單的物質(zhì)在融化時都要膨脹善玫,因為在固體的晶體結(jié)構(gòu)中水援,原子密集堆積。當融化時茅郎,要有更多空間供源原子活動蜗元,但是像水那樣,開放結(jié)構(gòu)則會坍塌系冗。

冰的原子是在不斷地搖晃奕扣、振動著,當提高溫度掌敬,振動幅度就越大惯豆,直到離開原來的位置,這稱為熔解涝开。當降低溫度循帐,振動越來越小。

一個分子能離開水面是由于它偶然多了一些能量舀武,使它擺脫臨近分子的吸引拄养。

碳氧結(jié)合是非常劇烈的,所有靠近他們的原子都吸收能量,因此有了大量分子運動的能量——動能瘪匿。這就是燃燒跛梗。某些情況下,熱量太大而發(fā)出了光棋弥,這就產(chǎn)生了火焰核偿。

微粒在不停地跳動,這是原子碰撞的結(jié)果顽染,被稱為布朗運動漾岳。

一切都由原子構(gòu)成。

具有同類相斥異類相吸性質(zhì)的就叫電荷粉寞。

化學性質(zhì)取決于核外電子數(shù)尼荆。

把負電荷放到一個空間里,它就會感受到一個作用力唧垦,這種力的潛在可能性就是電場捅儒。于是,電荷產(chǎn)生電場振亮;電荷在電場中受到力的作用巧还。

電磁場能傳送各種波,包括光波和電磁波坊秸,這些振蕩的波可以有頻率麸祷,不同的波區(qū)別就在于頻率。

如果頻率提高褒搔,我們即可見它摇锋。如果再高,就得到x射線站超,一種頻率極高的光。再高乖酬,得到y(tǒng)射線死相。

量子力學有許多觀點。一個定則是:不可能既知道某個粒子的位置又知道它運動得多快咬像,動量的不確定性與位置的不確定性是并協(xié)的算撮,兩者的乘積是常數(shù)。

另一個觀點是县昂,想要預言一件事是不可能的肮柜。

我們通常視為作為波的那些事物也具有粒子的特性,而粒子具有波的特性倒彰,這樣量子力學認為不存在粒子和波的區(qū)別审洞。

核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。

同位素:具有相同質(zhì)子數(shù)待讳,不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素

我們回顧一下芒澜,原子的數(shù)量是由電子數(shù)量而不是原子核質(zhì)量決定的仰剿。

所有的酶都是蛋白質(zhì),但不是所有的蛋白質(zhì)都是酶痴晦。蛋白質(zhì)是一系列不同的氨基酸南吮,它們能相互組成形成鏈。

星體是同地球上一樣的原子組成的誊酌。

2部凑、能量守恒及好多

一個物體的重力勢能即:重量*高度

開普勒首先發(fā)現(xiàn),每個行星沿一條橢圓曲線繞太陽運行碧浊,太陽是橢圓的焦涂邀。他的第二個發(fā)現(xiàn)是,行星并不勻速繞太陽運動辉词,而是接近太陽較快必孤,遠離太陽較慢。第三個定律是瑞躺,如果拿兩個行星的軌道周期和軌道大小比較敷搪,則周期與軌道 的3\2次方成正比。

伽利略發(fā)現(xiàn)慣性定律幢哨,牛頓使它更明確赡勘。根據(jù)開普勒第三定律,行星越遠捞镰,作用力越弱闸与,那么他推斷,每個行星都在用一個力拉住自己的月球岸售,所以他提出了践樱,每個物體都吸引任何其他物體。

潮汐的實際過程如下:月球?qū)Φ厍蚝退奈谥行氖瞧胶獾耐雇瑁强拷虑虻乃焕某潭纫绕骄荡罂叫希x月球較遠的水比平均值小,此外屎慢,水能流動瞭稼,地球卻不能。

物體的重量正比于它的質(zhì)量腻惠,這種質(zhì)量是慣性的一種量度环肘。對于較重的物體,重力作用應當正好以恰當?shù)谋壤黾蛹啵詢蓚€物體仍將一起作圓周運動悔雹。如果一個物體包含另一個物體,那么它們將完全平衡,不會離開荠商。

在愛因斯坦相對論中寂恬,任何具有能量的東西也具有質(zhì)量——即使是光,由于它有能量莱没,也具有質(zhì)量初肉。當一束帶有能量的光經(jīng)過太陽附近,它將受太陽吸引饰躲,所以光并不是沿直線牙咏,而是被彎曲了的。

簡諧運動:隨時間按余弦(或正弦)規(guī)律的振動

三體問題:假如有兩個天體繞太陽運行嘹裂,使天體總數(shù)是三個妄壶,那么分析法是無法得出運動公式的。

牛頓三大定律

作用力等于反作用力

合力=質(zhì)量·加速度

用鋼這樣的高彈性材料制成一些碰撞物體寄狼,再用彈簧緩沖器丁寄,有可能使碰撞中產(chǎn)生的熱和振動很小,于是彈回速度實際上等于初始速度泊愧,這稱為彈性碰撞伊磺。我們可以說它們碰撞后的速度相等是動能守恒,速率相等是動量守恒删咱。

法向力在物理學中,是一股垂直于物體接觸面的力屑埋。

贗力(慣性力)永遠與質(zhì)量成正比,重力也如此痰滋。因此摘能,可能重力就是一種贗力∏媒郑或許說团搞,引力就是由于我們沒有正確的坐標系引起的。

引力場是變化的多艇,在不同的地方引力場的方向和強度都不同莺丑。

在引力場中,環(huán)繞任何封閉路徑運行一周所作的功為0.

定理:一個物體的動能變化率=作用于該物體的力所消耗的功率

生理上的描述:動物有兩種肌肉墩蔓,一種叫橫紋肌和骨骼肌,例如手臂上的肌肉萧豆,可以控制奸披。另一種稱為平滑肌,如腸道的肌肉涮雷,在長時間負荷下阵面,它仍可以保持一種姿勢而不疲勞。

為什么我們要計算功?答案是因為作用于一個質(zhì)點的合力對質(zhì)點所作的功样刷,恰好等于該質(zhì)量動能的變化仑扑。

如果只受保守力的作用,則動能T+勢能U=恒量置鼻。

3.相對論和各派物理

類空間隔:兩事件之間不可能用低于光速的信息進行聯(lián)系”

動量的三個分量和作為時間分量的能量一起變換镇饮,就構(gòu)成一個“四維矢量”

兩個結(jié)論,第一箕母,假如外力為0储藐,物體在真空中漂移,它可以做各種運動嘶是,但是它的質(zhì)心將以一個恒定的速度運動钙勃。

波長在可變光譜中變化時,光明顯從紅色變到紫色聂喇。

為什么玻璃中有電荷的運動辖源?我們知道所有的物質(zhì)都由原子組成,當源的電場作用在這些原子上時希太,就驅(qū)動電子上下運動克饶,因為對電子施加了作用力,而運動的電子就產(chǎn)生場——成為新的輻射子跛十。

光通過角膜進入眼睛彤路,在視網(wǎng)膜成像。然而視網(wǎng)膜不是絕對均勻的:在我們的視場中心有一個斑點芥映,當我們要仔細地觀察物體時就使用這個斑點洲尊,在這里我們有最大的視覺敏銳度,它叫做中央凹或者黃斑奈偏。視網(wǎng)膜上還有一個斑點坞嘀,存在著輸送各種信息的神經(jīng),那是盲點惊来,沒有視網(wǎng)膜的敏感部分丽涩。

密集在視網(wǎng)膜外周的感光細胞叫視桿細胞;靠近中央凹處裁蚁,除了視桿細胞外矢渊,我們還看到視錐細胞。

解釋下眼睛的暗適應:在亮光中枉证,視桿細胞的靈敏度非常低矮男,但在黑暗中,它們逐漸提高了光感知的能力室谚。也就是在黑暗中毡鉴,我們把看到光和色彩的視錐細胞轉(zhuǎn)移到了適應黑暗的視桿細胞崔泵。而視桿細胞對藍色的感光比視錐細胞好,視錐細胞能看到如深紅色猪瞬,視桿細胞卻絕不可能看到憎瘸。所以對視桿細胞來說,紅色是黑色的陈瘦。在黑暗中幌甘,藍色比紅色更亮一些。這就叫普爾基涅效應甘晤。

蜜蜂視覺是說花朵的顏色是為蜜蜂而設計的含潘,蜜蜂所看到的顏色,其實花朵所反射給它的顏色线婚。另一個有趣的方面的是遏弱,蜜蜂觀察一小片藍天,而不用看到太陽塞弊,就能知道太陽的方向漱逸。因為蜜蜂對偏振光相當敏感,而天空的散射光是偏振的游沿。

光子攜帶的動量反比于它的波長饰抒。

我們希望強調(diào)經(jīng)典力學和量子力學一個重要的差別:即是我們不可能精準預言要發(fā)生什么,只能預言可能性诀黍!

普朗克常數(shù):在物理學中用以描述量子大小。

不確定性保護著量子力學眯勾,海森堡認識到枣宫,如果以更高的準確度同時測出動量與位置的話,量子力學大廈就將倒塌吃环,所以他提出這一定是不可能的也颤。

對一個短的波列,我們不可能規(guī)定一個唯一的波長郁轻。由于波列的長度有限翅娶,所以它的波數(shù)和東流都是不確定的。(波數(shù)是:原子好唯、分子和原子核的光譜學中的頻率單位竭沫。符號為σ或v)

物理學中,干涉:是兩列及以上的波在空間中重疊時發(fā)生疊加從而形成新的波形的現(xiàn)象

埃:是晶體學、原子物理骑篙、超顯微結(jié)構(gòu)等常用的長度單位,音譯為"埃

多普勒效應:當一輛救護車迎面駛來的時候输吏,聽到聲音越來越高;而車離去的時候聲音越來越低替蛉。它的主要內(nèi)容為物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化贯溅。

首先,當一個電子跑到離子內(nèi)躲查,它們就組合成一個原子它浅。同樣,每當一個原子受到碰撞后镣煮,就會分離為一個離子和一個電子姐霍。這兩種比率應該相等。如果每單位體積的電子數(shù)或離子數(shù)增加典唇,這種比率就一定增加镊折。

電離:物理上的電離是指不帶電的粒子在高壓電弧或者高能射線等的作用下,變成了帶電的粒子的過程介衔。例如地球的大氣層中的電離層里的粒子就屬于這種情況恨胚。電離層中的粒子在宇宙中的高能射線的作用下,電離成了帶電的粒子炎咖。

4赃泡、熱力學

熱力學即起源于,工程師卡諾對如何制造最有效的熱機乘盼,這個問題的分析升熊。研究利用熱量做功的方式,是熱力學的開端绸栅。

熱力學第一定律级野,能量守恒定律:如果對一個系統(tǒng)加熱并做功,那么它的能量將由于吸收熱量和對它做功而增加粹胯。

熱力學第二定律蓖柔,熱量不能自動從冷的物體流到熱的物體。

熱力學第三定律矛双,在絕對零度時任何物質(zhì)的熵為0渊抽,即T=0時S值為0,因而我們可以得到其他任何點的熵议忽。在可逆變化中懒闷,總熵不變。不可逆變化中栈幸,總熵不斷增加愤估。

不值得對每件事情都花雙倍的精力——費曼

我們來討論一下不可逆是從哪里來的:

我們知道一條定律指出熵始終是增加的。熱量總是從熱的物體流到冷的物體速址。

開始的排列在某種含義上是有序的玩焰,由于碰撞產(chǎn)生的混雜,它變成無序芍锚。從有序的排列到無序排列的變化是不可逆性的起源昔园。

這樣蔓榄,對今天世界之所以高度有序的一個可能解釋是,這恰恰是一種僥幸默刚∩#或許宇宙碰巧在過去發(fā)生了某種漲落,使得各種事物得以分開荤西,而現(xiàn)在它們正在重新混合澜搅。(這種理論認為不可逆性是偶然事件)

我們試圖論證情況并非如此。

狄拉克曾語預言除電子外必定還有另一種稱為正電子的粒子,它們都服從一定的對應法則:能量想等、質(zhì)量相等剩膘、電荷相反儿普。但是,當他們碰到一起時,就彼此湮沒而把所有質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。

正電子被稱為粒子的反粒子。從狄拉克的論證可以看出概说,世界上所有粒子都有對應的反粒子。

5嚣伐、電磁學及量子力學(數(shù)量之少反映了我作為一個文科生糖赔,的確是沒怎么看懂)

簡言之,電流和磁鐵都會產(chǎn)生磁場轩端。

靜電學的兩定律放典,一個為通量正比于內(nèi)部電荷(高斯定律),另一個表明電場是勢的梯度基茵。

我們知道奋构,電場線必須與等勢面成直角。

物理學的一個基本定律:電荷是不滅的拱层。我們說電荷是守恒的弥臼,如果有一個凈電流從一個閉合面流出,則其內(nèi)部的電荷就相應地減少根灯。

流進任何一個節(jié)點的電流之和必須為0.

我在豆瓣上對《費恩曼物理學獎講義》的短評是:雖然只看懂了30%径缅,但我看懂的這30%,卻足以撼動世界烙肺。

《存在之輕》維爾切克

普通的錯誤只是把人引入死胡同纳猪,而深刻的錯誤才導致知識的進一步發(fā)展。任何人都會犯普通錯誤桃笙,只有天才才會犯深刻錯誤氏堤。

牛頓第零定律假設,質(zhì)量既不創(chuàng)生也不會被消滅搏明,即質(zhì)量守恒鼠锈。

《大眾天文學》

閃爍現(xiàn)象是由于我們頭頂?shù)目諝饬鲃由撩剩蓴_了恒星發(fā)出的光,使它們看起來美妙都微微位移了幾次购笆。

北極星是天空中不變的點谬以,夜夜皆然。

天空的運動是地球自轉(zhuǎn)的反射由桌。

地球每天繞著軸線旋轉(zhuǎn),但軸線本身會搖晃邮丰,它會花上26000年完成一圈行您,這種誤差就是歲差。兩千年的歲差剪廉,導致我們的星座和太陽實際位置不符娃循。

太陽在空中走過的路徑被稱為黃道,它經(jīng)過的一系列星座被稱為十二宮斗蒋。這些都是地球公轉(zhuǎn)運動的映射捌斧,其他行星也大致沿黃道運動。

行星中面朝太陽的一面稱為日照面或亮面泉沾,背對太陽的一面稱夜面或暗面捞蚂。

月相指的是在我們看來月亮是什么形狀,即從地球上看被照亮的部分有多少跷究。明暗面的分界線姓迅,我們稱之為晝夜線

月球大致每月環(huán)繞地球一周俊马。

朔月:日丁存、月、地三點一線柴我;朔月時解寝,月亮靠近太陽,所以它在日出時升起艘儒,日落時落下聋伦,導致月亮很難被看到。

→凸?jié)M月→滿月→凹月→下弦→殘月→朔月(離太陽最近的點彤悔,而月球視角的所有地相與此相反)

《千億個太陽》

1.序章

所以我們只要看到一顆大質(zhì)量的主序星嘉抓,就知道它一定還沒有衰老。識別它到一個標志是它的光度強晕窑;由于它的表面溫度高抑片,它的光呈藍色。它們的年齡可能還不到100萬年杨赤。

各個分立星團都在繞它們的中心運動敞斋,這種自轉(zhuǎn)持久不衰截汪,并在星際氣體云團和塵埃云團形成恒星時反而會增強。緊縮造成自轉(zhuǎn)加快植捎,離心力增大衙解。后者使云團赤道區(qū)的引力減弱,使緊縮的云團形狀變扁焰枢,最后變成一個旋轉(zhuǎn)圓盤蚓峦。

運動速度在視線方向的分量稱為視向速度,測量視向速度所依據(jù)的原理是多普勒效應济锄。

如果恒星的光線穿過一個玻璃棱鏡暑椰,就會由于不同頻率的光折射發(fā)生色散。頻率較高的藍光比頻率較低的紅光折射的更厲害荐绝。

恒星光譜的重要性在于恒星大氣中的原子吸收特定頻率這一特性一汽。被吸收的光就在光譜線中表現(xiàn)為空缺,這些暗線稱為吸收線低滩。

光是電磁波召夹。光線所過中,電場強度周期性變化恕沫。

2.恒星

恒星的三種類型

正常恒星:平均密度每立方厘米0-10克

白矮星:表面溫度很高监憎,輻射白光,直徑很小昏兆,叫做白矮星枫虏。內(nèi)部物質(zhì)比太陽大100萬倍,每立方厘米1000公斤

超巨星:每立方厘米百萬分之一克

恒星兩個重要的爬虱、可測量的特性隶债,即恒星的表面溫度和光度,根據(jù)它們可以確定恒星的大小跑筝。因為通過光度可以知道恒星每平方厘米表面積輻射出多少能量死讹,而光度可以給出恒星的總輻射能量。從而得出輻射面積和恒星的半徑曲梗。

冷星的光為紅色赞警,熱星的光為白色或藍色。

恒星的質(zhì)量越大虏两,它的光度也越大愧旦,這就是質(zhì)光關系。

質(zhì)量小的主序星處于主序的下端定罢,質(zhì)量大的則位于主序的上段笤虫。沿著主序由下往上,質(zhì)量慢慢地增大,同時光度也是由下往上增大琼蚯。由此可知酬凳,光度越大的恒星、其質(zhì)量也越大遭庶。如果我們知道兩顆主序誰的廣度更大宁仔,則就推知誰有較大的質(zhì)量。

《上帝與新物理學》

1.上帝與天體物理

熱力學第二定律告訴我們峦睡,物質(zhì)翎苫、恒星、乃至宇宙榨了,都不會有這種周而復始的乃至無盡的循環(huán)拉队。恒星燃燒的物質(zhì)永遠也不會進入循環(huán)。燃燒所用的能量阻逮,以星光的形式消散在太空里,要在太空中發(fā)散幾百億年秩彤。還有一些恒星的物質(zhì)進入黑洞叔扼,再也出不來了。

有人說漫雷,今天的宇宙是由一種原初的“卵”爆炸而成的瓜富。各星系都是爆炸的碎片,至今仍在空間里飛揚降盹。但是与柑,這個“宇宙卵”模型會遇到形象化的問題。假如到處有星系蓄坏,那么從前就不可能有過一個體積有限价捧、又有外殼,而且外殼之外沒有物質(zhì)的宇宙卵涡戳。因此结蟋,宇宙卵模型行不通。

人的直覺是力不從心的向?qū)в嬲谩嵌屎?茖W以數(shù)學為語言,就能夠描述人類想象之外的東西恍涂。

總而言之宝惰,一派人認為宇宙是無始無終的。另一派人認為宇宙的年齡是有限的再沧,其過去的邊界是奇點尼夺。

從物理學上看,宇宙永生的困難就是熱力學第二定律。有人提出物質(zhì)是在極長的時間里逐漸地汞斧,或是零星地在多次小爆炸中出現(xiàn)的夜郁。于是,眾星系離散形成的空地方就被新創(chuàng)生的星系彌補了粘勒。

宇宙論論證的目的有兩個

一個是確立“第一推動者”的存在

另一個目的就是確認第一推動者就是上帝

由相互依賴的實在物構(gòu)成的無限序列竞端,不那么嚴格的說就是一個無限的因果鏈,它的存在需要有個解釋庙睡。羅素冷哼一生:“每個人都有一個母親事富,但人類顯然沒有一個母親〕伺悖”

“集合的集合”這個題目是相當難對付的统台。

現(xiàn)代宇宙學提出,宇宙的出現(xiàn)牽涉到時間本身的出現(xiàn)啡邑。通常公認贱勃,原因在時間上總是先于結(jié)果。這樣谤逼,在因果意義上談論上帝創(chuàng)造宇宙是無意義的贵扰。

事實上,正如我們看到的那樣流部,上帝創(chuàng)造宇宙本身戚绕,就指的是一個發(fā)生在時間之中的行動。

在某些極端的物理條件下枝冀,時空可能分離開來舞丛,暴露出其內(nèi)部構(gòu)件。在該事件中果漾,那些“齒輪”緊密地結(jié)合起來組成一種外表看來是連續(xù)的時空球切。根據(jù)這種觀點,大爆炸是空間绒障、時間及物質(zhì)的開端欧聘,但不是物理學的界限。在大爆炸之外(而不是之前端盆,因為沒有之前)怀骤,存在著一些沒有裝配起來的“齒輪”,一些形而下的東西焕妙,但不在時空之中蒋伦。

“繁殖宇宙模型”:一塊膠皮上有塊凸起,然后凸起膨脹起來焚鹊,慢慢演化成了一個氣球痕届,而這氣球又可以無限膨脹韧献。需要的話,這氣球本身也可以生出其他的氣球研叫。套用這個模型锤窑,我們的宇宙是被創(chuàng)造的,創(chuàng)造的本源在母膠皮中嚷炉。而母膠皮在我們的時空之外渊啰,因此我們不能在我們的宇宙中找到它存在的原因。

因此申屹,宇宙可能只是一不連續(xù)的時空片段绘证。假如這么定義宇宙,那么對我們的宇宙的解釋就不在宇宙之中哗讥,而在宇宙之外嚷那。

于是這里有了兩種上帝,一種是時間之中的上帝杆煞,他創(chuàng)造了宇宙(這種被稱為自然神論而不是有神論)魏宽。另一種是超脫時間的上帝,他控制著宇宙决乎,控制著事件之中的因果湖员。

宇宙物質(zhì)都受到宇宙引力場的影響,即受到宇宙其他部分累加引力的影響瑞驱。有了引力,就開通了通過引力場將有序狀態(tài)注入宇宙物質(zhì)的影響窄坦。

我們知道唤反,假如有外部能量供給,就可以在一個系統(tǒng)中以無序為代價鸭津,在另一個系統(tǒng)中造出有序彤侍。于是,自太陽流入的光合熱造成了地球高度復雜的有序逆趋,但這是不可逆的盏阶。同樣,膨脹宇宙也能在宇宙中造成有序闻书。

輻射熱(電磁能量)溫度的降低與典型空間區(qū)域的膨脹尺度成比例名斟,空間區(qū)域擴大一半,溫度就減半魄眉。另一方面砰盐,如氫氣這類冷卻快得多,它與尺度的平方成比例坑律。

假如宇宙原初時有一個高度有序的岩梳、低熵的引力場,那么這個引力場就是平穩(wěn)均勻的。

霍金提出了一個“無知原理”冀值,即說奇點最終是不可知的也物,因而也該是完全無信息的(信息大概等同有序,即負熵)列疗。因此滑蚯,從奇點出來的東西都是無序的、混沌的作彤。這倒很符合認為宇宙原初是無序值最大(熱平衡)的觀點膘魄。

2.靈魂

人們不必先相信有靈魂,才相信有自我竭讳。

機能主義似乎是雙刃劍创葡,一方面它否認精神是人類獨有的,聲稱機器也能思想绢慢。而傳統(tǒng)的觀念認為灿渴,上帝將靈魂賦予人,于是機能主義與宗教難以相容胰舆。另一方面骚露,機能主義把精神從肉體的牢籠中解放出來,從而挑戰(zhàn)了永生問題缚窿。

精神是“整體性的”棘幸,這比傳統(tǒng)的二元論(精神肉體分屬不同的實在)和唯物論(精神不存在)是很大的進步。多層面描述如今是一門哲學倦零。因為人們思考的途徑多了误续,所以科學家們在思考問題時比以往更模糊。

跟別人交往時扫茅,我們把肉身看作是別人蹋嵌;看待自己時,肉體是我們的所有物葫隙,精神才是主體栽烂。于是,精神就被看作是體驗合感情的所有者恋脚,是思想的中心腺办。

然而,想要理解永生糟描,那么就必須討論菇晃。假如我死后繼續(xù)存在,那么我指望存在的是什么呢蚓挤?

假如一個人沒有連續(xù)性特征磺送,我們通常就不能把他看成是一個“個人”驻子。于是相信靈魂永生的二元論者面臨著困難。假如靈魂得靠大腦存儲記憶估灿,那么肉體死后崇呵,大腦怎么還能記事呢?有人為了攻破這個難題馅袁,主張靈魂超越時間域慷。

有人認為,精神的主要成分是信息汗销。使我們成為我們的犹褒,是大腦內(nèi)的模式,而不是大腦本身弛针。同樣叠骑,把大腦的信息轉(zhuǎn)移到別處之后,精神依然可以存在削茁。

假如一個人不為量子論感到困惑宙枷,那他就是沒有明白量子論——玻爾

大多數(shù)科學家在玻爾的率領下認為原子的測不準是內(nèi)在于自然的。但愛因斯坦卻宣稱“上帝不擲骰子”茧跋,事情無法預測慰丛,是因為我們知識不夠。

玻爾-愛因斯坦之爭瘾杭,涉及量子論的整個概念結(jié)構(gòu)——原子是一個東西诅病,還是一種抽象的想象?假如原子是物質(zhì)粥烁,那么至少應當有確定位置和運動贤笆。但量子論認為原子只能二者有其一,而不能二者都有页徐。這就是海森堡不確定性原理。即你不可能知道一個原子/電子在什么位置银萍,同時又知道它如何運動变勇。

玻爾認為,原子只在受觀察時才變成物質(zhì)贴唇。沒有觀察搀绣,原子就是一個幽靈。

我們來看戳气,電子打到屏幕形成了光脈沖链患,所以有了影像。畫面清晰是因為放射的電子數(shù)目極大瓶您。根據(jù)平均律麻捻,很多電子的累加結(jié)果可以預測纲仍,但任何電子都有內(nèi)在的不可預測性,因而不可能出現(xiàn)在熒光屏的任何特定位置上贸毕。

愛因斯坦提出了一個幽靈理論郑叠,認為大量幽靈不是獨自行動,而是共同行動的明棍。假如一個粒子一分為二乡革,其兩半碎片可以不受干擾的作相反運動,運動到相當遠處摊腋。如果A被測量了沸版,B就沒有選擇地要使A成為實在。這實際上是偏振光子的整體論兴蒸。它們會顯示出百分百的合作视粮。所以如果A被阻擋消失了,B也被阻擋消失类咧。就造成了海森堡不確定性的現(xiàn)象馒铃。

愛因斯坦對玻爾的挑戰(zhàn)在二戰(zhàn)之后被驗證,約翰·貝爾證明愛因斯坦失敗痕惋,粒子的協(xié)作程度并沒有那么高区宇。

波粒二象性:一個像電子/光子這樣的微觀實體有時像個粒子,有時像波值戳。粒子是極小的物質(zhì)议谷,波是無定形的運動,一個東西怎么可能既是粒子又是波呢卧晓?這又聯(lián)系到并協(xié)性。波相當于軟件逼裆、或信息,量子波是一種或然率的波胜宇,因此,它也包含了量子的測不準性和不可預測桐愉。托馬斯·楊的雙縫實驗是驗證波粒二象性的最好實驗

傳統(tǒng)上認為光是電磁波从诲。然而1900年,普朗克從數(shù)學上證明靡羡,光是粒子系洛。愛因斯坦指出俊性,這些光子微粒子把原子的電子轟出原子。但是碎罚,當兩道光線合并磅废,即兩個波重疊,就發(fā)生了干涉荆烈。一些區(qū)域兩個波運動的相位一致拯勉,于是波動放大。一些區(qū)域波動相位不同憔购,于是就相互抵銷了宫峦。同理,用光來照射屏幕上的兩個縫玫鸟,兩個縫的光波擴散导绷,形成了干涉條紋。不同的明暗區(qū)域屎飘,標明了哪些地方光波是同步的妥曲,哪些地方光波是不同步的。

如果按照粒子來看钦购, 每一個光子都是打到照片底板上的一個點檐盟。大群光子如萬箭齊發(fā)打到底板上,形成了成百上千的光點押桃,于是形成了影像葵萎。假如我們降低照明度,使每次只有一個光子通過唱凯,那么只要時間夠長羡忘,由眾多光子累加的斑點仍然造成干涉條紋。這很奇怪磕昼,經(jīng)過實驗卷雕,任何粒子都現(xiàn)出條紋,表明他們都具有波與粒子的特征票从。這就是雙縫實驗漫雕。

玻爾提出,這可能是兩個可能的世界的混合物纫骑,就像兩束電影光打到一塊熒屏上九孩。愛因斯坦繼續(xù)論戰(zhàn)。

薛定諤的貓:如果一只貓被描述為一個量子系統(tǒng)煤墙,那么即在一個人去觀察貓之前,貓?zhí)幱谝环N“活-死”皆可的狀態(tài)铣减。

威格納認為葫哗,量子系統(tǒng)的信息進入了觀察者的精神球涛,使得量子波崩潰了亿扁,并且將那種混合的幽靈狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵲凇D敲唇蠹海偃鐩]有一個威格納的精神使宇宙一體化擎浴,宇宙似乎就注定這么不死不活的延續(xù)下去呐赡,是多種可能的混合又疊加链嘀,其中哪一個也不是實在。那么茫藏,為什么我們感受到實在呢霹琼?

于是枣申,休·艾弗利特1957年創(chuàng)立平行宇宙理論忠藤。該理論認為所有的量子世界都平行存在。如果進行測量尖阔,宇宙就一分為二,一個有死貓一個有活貓谴供。每個世界的觀察者都只能察覺到他們所在的宇宙桂肌。

很多人提出永淌,量子論為我們了解自由意志開辟了道路仰禀,因為量子論是以非常基本的方式與精神相聯(lián)系饺蚊。先前人們用決定論看宇宙污呼,認為因果都是由宇宙的結(jié)構(gòu)決定好的⊙嗫幔現(xiàn)在這被量子因素掃除了苗缩。那么,自由意志呢酱讶?

3.時間之謎

我總是聽到在我身后泻肯,有翼的時間之車在迅速駛近——馬維爾

過去合將來若無區(qū)別慰照,經(jīng)驗就不會有意義——魏澤克

兩場大革命促成了新物理學的誕生毒租,一場是量子論,一場是相對論。后者幾乎完全是愛因斯坦一人的成就噩斟。相對論關于時間,是有史以來對傳統(tǒng)最具挑戰(zhàn)性的沛简,因為時間是各大宗教所永恒關心的話題椒楣。

愛因斯坦的《狹義相對論》發(fā)表于1905年捧灰,起源于愛因斯坦試圖消除物體運動和電磁擾動之間的矛盾毛俏。它的第一個受害者是時間——時間是絕對的饲窿,普遍的逾雄。愛因斯坦證明鸦泳,時間是有彈性的,可以被運動伸長或拉縮徒仓。在我們自己的時間尺度/參照系當中掉弛,時間不會有什么異常殃饿。然而每個人的時間尺度/參照系會發(fā)生不同的錯亂乎芳,使得我們有可能進行時空旅行。從某種意義上說吭净,我們都是時間旅行者寂殉,都在奔向未來友扰,但時間的彈性使得一些人能更早的到達將來村怪。

高速運動使你能夠減慢自己的計時器的旋轉(zhuǎn)甚负,好像是讓自己沖在時間的前面审残。然而维苔,要得到可觀的時空彎曲介时,就必須有每秒幾萬英里的高速。時間膨脹的關鍵是光速循衰。相對論禁止任何人超光速会钝,因為超光速就會出現(xiàn)時光倒流迁酸。

相對論也使空間受到了重大損害奸鬓,使空間具有彈性掸读。時間被伸長,空間就被縮短澡罚。

雙生子佯謬:一個孿生子以接近光速飛向一個鄰星,他的孿生兄弟等了10年更胖,終于等到他返回地球催式。他兄弟發(fā)現(xiàn)荣月,10年里他只長了1歲哺窄,而地球上已經(jīng)過了10年萌业。

狹義相對論進一步推廣生年,包括了引力抱婉,就變成了廣義相對論桌粉。在廣義相對論中铃肯,引力不是一種力,而是時空幾何中的扭曲步藕。

引力使時間減慢挑格。在太空中時間走得要快些恕齐,因為地球引力比較弱。

引力越強仪或,時空彎曲也越明顯》渡荆現(xiàn)在知道到旦,有些恒星的引力十分強大。它們處于某種臨界值的邊緣采呐,一過了臨界值斧吐,時空彎曲就開始成倍增長仲器。假如這樣的恒星再大幾倍乏冀,時空彎曲就會升級辆沦。最后,在引力的每一臨界值上端三,時間就開始停下來郊闯。從地球上看來蛛株,這恒星的表面就是凍結(jié)住了。不過欢摄,我們是看不到這種時間停止的怀挠,因為光也被凍結(jié)了。這恒星發(fā)出的光的頻率被移到了光譜的可見區(qū)域之外闷畸,它看上去就是黑的佑菩。

理論告訴我們殿漠,這種恒星會在強大的引力壓迫下坍縮成一個奇點,在宇宙中留下一個空洞绞幌,即黑洞啊奄。原先的時空彎曲仍在黑洞里留有痕跡。

因此琼富,黑洞代表著通向永恒的近路。因此薯鼠,宇航員可以借此一瞬間到達時間的終點出皇!一旦進入了黑洞郊艘,黑洞外的一切就成為“過去”了纱注。他就會被鎖定在一種時空彎曲之中胆胰,在時間和湮沒的邊緣蜀涨,宇宙終結(jié)之地。

有些科學家提出時間流佑颇。

夸克理論的基本預設是挑胸,夸克是真正渾然一體的基本粒子茬贵,沒有內(nèi)部成分。

4.

玻爾茲曼的觀點提出了一個重要問題老充。我們所感知到的宇宙必然是由我們選擇的啡浊,因為生命合意識起碼要在合適的物理條件下才能誕生胶背。明確地說,我們不可能觀察一個無人居住的宇宙廷粒。選擇這個低熵宇宙的是我們坝茎,不是上帝嗤放。

因而次酌,假如承認大爆炸厨喂,那么必然是一種少見的有序方式的爆炸蜕煌。這個悖論引發(fā)了幾個反應斜纪。

一、理所當然論

二腺劣、多宇宙論

三籍铁、宇宙來自混沌論

古斯在早起的暴漲理論中提出癌幕,宇宙很可能經(jīng)歷過一個所謂過冷的時期顾彰。

新物理學在這里提出了一個有趣的意見。假如有足夠的能量合資源同云,那么炸站,人類也能夠積累起足夠的引力物質(zhì)武契,制造出一個黑洞释液。在這黑洞的中心误债,在奇點處妄迁,時間和空間都被毀滅了寝蹈。于是連我們都能毀滅時空登淘。

然而箫老,創(chuàng)造時空比毀滅時空要難得多。

對生命的起源有兩種解釋黔州,一種是生命來自一個超級智能者耍鬓,一種是生命是盲目的自組織過程的終端產(chǎn)物阔籽。但這兩種解釋都有難以說得通的地方。

傳統(tǒng)的觀點認為牲蜀,經(jīng)過一個長期的變化笆制,逐漸增加物質(zhì)的組織程度以后,智能才會作為終端產(chǎn)物出現(xiàn)涣达。簡單說即是物質(zhì)第一在辆,精神在后。現(xiàn)在更普遍的觀點是,精神和生命都不必局限于物質(zhì)完残。

我們可以設想扎拣,自宇宙創(chuàng)生就有一個超精神,它包含著大自然的各種基本場,把無條件的大爆炸轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在這個復雜有序的宇宙;這精神不是超自然,而是一個施行指導的普遍精神刻像,一個自觀察帝火、自組織的系統(tǒng)。人的精神可以被看作是宇宙精神中一些局部的意識“孤島”冕广。

數(shù)學是詩體的邏輯溯饵。

《相對論的意義》愛因斯坦

孤獨是人格的老師跪者。孤獨是愛因斯坦的獨立人格的顯著體現(xiàn),也是他的科學研究星掰、政治取向蜀踏、道德和感情的需要。

他稱孤獨:這種解脫方式實在是真正的文化賦予人們的無價珍寶沸停。孤獨使他在物欲橫流的社會和麻木不仁的人海中獨善其身倒淫,保持了知識分子的科學良心和社會良知六剥。

他在一封信中這樣寫道:“千萬記住店诗,所有那些品質(zhì)高尚的人都是孤獨的——而且必然如此。因為只有這樣彤灶,他們才能享受自身環(huán)境中那種一塵不染的純結(jié)≈煳郑”

在他看來,國家至上的概念正是煽起戰(zhàn)爭的強烈因素,很少有人逃脫逗扒。用愛國主義偽裝的國家主義就是軍國主義和侵略叉袍。愛因斯坦的態(tài)度很明確艺配,“國家是為人而建立起來的赠法,而人不是為國家而生存侧纯∪”“國家應當是我們都勤務員,我們不應該是國家的奴隸懒豹。”

他是一位偉大的人道主義者。

他深諳“批判是科學的生命”的真諦。

《天文學》

1崖飘、引力

質(zhì)量告訴我們一個物體對運動變化的抗性躏筏。

任何有質(zhì)量的物體都有引力芝囤。你所感覺道的物體瘩扼,比如行星的引力大小取決于三件事

它的質(zhì)量

你的質(zhì)量

你和它的距離。

其中距離起主導作用询吴,引力隨距離的平方而減弱藕赞。

力使物體加速均芽。所以力施加的時間越長,物體的速率改變就越多肛搬。

兩個有質(zhì)量的物體會相互吸引,質(zhì)量大的會把質(zhì)量小的拉向自己。當物體在引力作用下自由移動時痹屹,我們稱它們處在軌道運動中足画。最簡單的軌道運動像是一條直線蔬将。

你扔出一塊石頭滞时,如果石頭有足夠的速度,而引力減弱太快拂募,不足以使它停止庭猩,石頭就會逃逸窟她。這就是逃逸速度。恒星或行星的逃逸速度取決于星球的質(zhì)量和大小蔼水。地球的逃逸速度大概是11公里每秒震糖。太陽即高達600公里美妙。

逃逸軌道是開房的趴腋,軌道中的物體不會再回來吊说。這是條拋物線。

如果扔的更用力优炬,石頭會以更快的速度離開颁井。這是條雙曲線,

你站在地面時蠢护,地面對你有反作用力雅宾,地面對你的反作用力才是你有重量的原因。而在自由落體中沒有反作用力葵硕,也沒有重量眉抬,這就是失重。

光子沒有質(zhì)量懈凹,然而也受引力影響蜀变。在經(jīng)過大質(zhì)量物體時,光子的方向會發(fā)生扭曲介评。

引力可以彎曲空間本身库北,光線在空間結(jié)構(gòu)中穿行。

2们陆、潮汐

由于距離造成的引力改變被天文學家稱為寒瓦,引潮力。它取決于幾個因素

第一個物體的引力:引力越強棒掠,作用在另一個物體上的引潮力越強

取決于被影響的物體有多寬孵构,越寬引力的變化就越大,引潮力越大

它們距離多遠烟很,距離越遠引潮力越弱

引潮力的總體效果是讓物體拉伸颈墅。地球面向月亮的一面比另一面受到的月球引力更大,所以地球會被拉伸雾袱,略微變成橄欖球狀恤筛。引潮力在地球面對和背對月亮的兩端最強,在兩端中點的位置最弱芹橡。

地球大部分被水覆蓋毒坛,而水受到這種變化的力的影響被拉伸。在引潮力強的位置,即地球相對的兩兩端煎殷,水會形成凸起屯伞。引潮力弱的位置,水就會退下豪直。

地球的自轉(zhuǎn)導致了每天兩次漲潮兩次落潮劣摇,大致上海洋的潮汐會使海平面每天升落1~2米,固態(tài)部分被拉伸大約30cm弓乙。

就像人們說的末融,風大的時候,豬都能飛暇韧。(上升的浪潮能托起一切)

自轉(zhuǎn)還有另一個作用勾习,即水有一定延遲。

很久以前懈玻,月亮離地球更近巧婶,自轉(zhuǎn)也更快,月球由于引潮力而產(chǎn)生了凸起酪刀。當月球變遠時粹舵,它繞地球公轉(zhuǎn)的時間就變長。

潮汐鎖定:它們所圍繞的行星產(chǎn)生的引潮力師德它們的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)一致骂倘。這些衛(wèi)星都以同一面朝向它們環(huán)繞的行星。

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