《七堂極簡物理課》——如詩般優(yōu)美雋永的科普書

“無論是欣賞藝術(shù),還是領(lǐng)悟科學(xué),我們最終得到的將是美的享受和看待世界的全新視角?!?/i>

印象中,自己第一次認(rèn)真思索宇宙問題,是在小學(xué)三年級。

那時候,老師要求同學(xué)們每天寫一篇日記。有一天,吃飽飯后坐在院子里發(fā)呆的我,抬頭望見無比深邃遙遠(yuǎn)的星空,突然覺得神秘極了!奇妙極了!“宇宙好大好大啊……”我暗想著:“可是到底有多大呢?能大的沒有邊際嗎?宇宙之外是什么呢?”

于是,我把這些疑問寫在了日記本上,滿心期盼老師能給我一個答案……

結(jié)果,第二天,老師在我的日記本上寫下一個大大的——

“閱”

……

再后來,我明白了,這些問題不要說是我的小學(xué)語文老師,就是全世界最厲害的科學(xué)家們,還沒弄明白呢。

好吧,那我也就不去想了。

不過,對宇宙、物質(zhì)、時間、空間等等那些深奧而神秘的問題,我,也相信還有許許多多人,都在心底留有一份不湮滅的好奇……


前幾天,在當(dāng)當(dāng)網(wǎng)上無意間發(fā)現(xiàn)了這本《七堂極簡物理課》,被“極簡”吸引,又隱約記得朋友提及過,遂買入。


拿到手就被吸引:黑色的精裝書皮,印著金色的點(diǎn)點(diǎn)繁星,封底是一段優(yōu)美如詩的文字:

“在科學(xué)的前沿,在人類認(rèn)知能夠抵達(dá)的邊界,科學(xué)變得愈發(fā)迷人了,它閃耀在對原初想法的鍛造中,在直覺和嘗試?yán)?,在那些被選擇又被放棄的道路上,在不斷產(chǎn)生的熱情中,在于努力想象那些從未被想象過的事?!?/p>

怎樣?它的氣質(zhì)是不是與你讀過的、印象中的科普讀物都不同?

這本書的作者是意大利物理學(xué)家卡洛·羅韋利,圈量子引力理論的開創(chuàng)者之一(人家可是“嚴(yán)肅正經(jīng)”的科學(xué)家)。此書,就是他專門寫給那些對現(xiàn)代科學(xué)一無所知或知之甚少的朋友們。

用簡明的語言,詩意的講述,將相對論、量子力學(xué)、宇宙的結(jié)構(gòu)、空間的顆粒、時間的本質(zhì)……這些20世紀(jì)以來現(xiàn)代物理學(xué)的偉大理論發(fā)現(xiàn),放入七堂簡潔動人的物理課中,讓我們得以窺見科學(xué)的深刻與美麗,告訴我們?nèi)绾胃钊氲乩斫膺@個世界,也向我們展示了未知的世界有多么廣闊。

不到100頁,可以一口氣讀完。

書中具體內(nèi)容就我就不過多透露了,僅從每一課中摘錄部分我喜歡的文字,分享給大家。

第一課 最美的理論

少年時代的愛因斯坦曾讀過一年無所事事的時光。很可惜,現(xiàn)在很多青少年的父母經(jīng)常會忘記這樣一個道理:一個沒有“浪費(fèi)”過時間的人終將一事無成。

世界上有許多感人至深、無與倫比的偉大作品,比如莫扎特的《安魂曲》、荷馬的《奧德賽》、西斯廷禮拜堂的穹頂畫、莎士比亞的《李爾王》……想要領(lǐng)悟這些作品的妙處,都要經(jīng)歷一個從頭學(xué)起的過程,但最終獲得的回報將是百分之百美的享受。其實(shí),除了美感之外,這些作品還能為我們提供一個觀察世界的全新視角。廣義相對論,這顆愛因斯坦的明珠,正是這樣一件杰作。

這是一個驚世駭俗的理論,對宇宙做了驚人的簡化:空間不再是有別于物質(zhì)的東西,而是構(gòu)成世界的“物質(zhì)”成分之一,一種可以波動、彎曲、變形的實(shí)體。

無論是欣賞藝術(shù),還是領(lǐng)悟科學(xué),我們最終得到的將是美的享受和看待世界的全新視角。

第二課 量子

從一個軌道到另一個軌道的“量子躍遷”是它們現(xiàn)身的唯一方式:一個電子就是相互作用下的一連串跳躍……似乎上帝設(shè)計現(xiàn)實(shí)時沒有重重地畫上一筆,而只是用點(diǎn)隱約描出了輪廓一樣。

愛因斯坦去世的時候,玻爾——他最強(qiáng)勁的對手——表達(dá)了對他的敬仰之情,感人至深。幾年后,當(dāng)玻爾也去世的時候,有人拍下了他書房黑板的照片。黑板上畫著一幅圖,是愛因斯坦思想實(shí)驗(yàn)中那個“充滿光的盒子”。直到生命的最后一刻,他仍在挑戰(zhàn)自己,仍然想要知道的更多。直到最后一刻,他仍未停止懷疑。

第三課 宇宙的構(gòu)造

在實(shí)驗(yàn)、測量、計算和嚴(yán)格的推導(dǎo)之前,科學(xué)首先是視覺活動。科學(xué)思想得益于以新的方式“看”事物的能力。

銀河系本身也只是眾多星系間浩瀚星云中的一粒塵埃。這些星系一直蔓延到我們最強(qiáng)大的天文望遠(yuǎn)鏡也看不到的地方。世界現(xiàn)在成了一片均勻的、沒有盡頭的疆域。

空間不是一馬平川,而是彎曲的。宇宙布滿了星系,所以我們想象它的紋理會像海浪一樣起伏,激烈處還會產(chǎn)生黑洞空穴。

第四課 粒子

但這些粒子并不多,只有不到十種。這少量的基本原料,如同大型樂高玩具中的小積木,靠它們建造出了我們身邊的整個物質(zhì)世界。

量子力學(xué)和粒子實(shí)驗(yàn)告訴我們,世界是物體連續(xù)的、永不停歇的涌動,是稍縱即逝的實(shí)體不斷地出現(xiàn)和消失,是一系列的振蕩,就像20世紀(jì)60年代時髦的嬉皮世界,一個由事件而非物質(zhì)構(gòu)成的世界。

親愛的讀者,天空和大地上存在著超出我們的哲學(xué)或物理學(xué)想象的東西,這也不是什么新鮮事了。就在不久之前,我們還在懷疑無線電波和中微子的存在,盡管它們充滿了整個宇宙。

如今,這就是我們對物質(zhì)的認(rèn)識:屈指可數(shù)的幾種基本粒子,不斷地在存在和不存在之間振動、起伏,充斥在似乎一無所有的空間中。它們就像宇宙字母表里的字母,以無窮無盡的組合,講述星系、繁星、陽光、山川、森林、田地,以及節(jié)日里孩子臉上的笑容和星光璀璨的夜空的漫長歷史。

第五課 空間的顆粒

物理學(xué)已經(jīng)不是第一次面對兩個看起來完全對立的偉大理論了。而過去每一次成功地將相互矛盾的兩個理論統(tǒng)一時,我們的世界觀都產(chǎn)生了巨大的飛躍。

這些空間的量子在哪里?它們不存在于任何地方,也不在“空間之中”,因?yàn)樗鼈儽旧砭褪强臻g??臻g就是一個個引力量子相互勾連而成的。世界又一次顯得更接近關(guān)系的集合,而非物質(zhì)的集合。

這個理論描述的世界和我們熟知的那個相去甚遠(yuǎn)。這里不再有“包含”著世界的空間,也不再有事件發(fā)生“于其中”的時間。這里只有空間和物質(zhì)的量子持續(xù)相互作用的基本物理過程。

物理開闊了人類的眼界,我們看到的東西不斷地讓我們驚異。我們意識到人類滿腦子都是偏見,我們對世界本能的認(rèn)識是片面的、狹隘的、不合時宜的。

第六課 概率、時間和黑洞的熱

物理學(xué)另有一座與眾不同的偉大城堡,它提出了一個讓人始料不及的問題,那就是:“什么是熱?”

這是一個關(guān)鍵的問題,因?yàn)樗P(guān)系到時間的本質(zhì)。在所有不發(fā)生熱交換,或熱交換可以忽略不計的情況下,我們看到的未來和過去是一模一樣的。

為什么熱量會從熱的物體跑到冷的物體上,而不是相反呢?玻爾茲曼發(fā)現(xiàn)其中的原因驚人地簡單:這完全是隨機(jī)的。

物理學(xué)家和哲學(xué)家們得出結(jié)論:全宇宙共有同一個“現(xiàn)在”的觀念是種幻覺,時間在宇宙中同步“流逝”這種概括也是行不通的。

歷史已經(jīng)多次證明,我們的直覺是不準(zhǔn)確的……直覺建立在我們有限的經(jīng)驗(yàn)之上。當(dāng)我們能夠看得更遠(yuǎn)時,我們會發(fā)現(xiàn)世界并不是原先看上去那樣。相信直覺而罔顧科學(xué)家們理性、嚴(yán)謹(jǐn)、智慧的集體驗(yàn)證,是不明智的。

但是,由于我們意識的局限性,我們只能看到一幅模糊的世界圖景,并棲居于時間之中。

看不清的比看得清的更廣闊。

尾聲 我們

在現(xiàn)代物理學(xué)為世界描繪的這幅宏大畫卷中,我們這些能夠感知和決斷,有著七情六欲的人類究竟扮演了什么角色?如果世界是一大團(tuán)轉(zhuǎn)瞬即逝的空間和物質(zhì)的量子,一幅由空間和基本粒子組成的巨大拼圖,那么我們是什么?難道我們也只是由量子和粒子構(gòu)成的嗎?如果是這樣,那我們的個體存在感和自我意識從何而來?我們的價值、夢想、情感以及擁有的知識又是什么呢?在這個無邊無際又五光十色的世界里,我們到底算什么?

事實(shí)上,世間萬物都在不斷相互作用,彼此身上都會留下對方的印記,從這個意義上來說,所有事物都在不斷地交換信息。

假如我們的行為只能遵循自然既定的法則,那么自由地做出決定又意味著什么呢?難道在我們的自由感與世間萬物運(yùn)行的嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律之間就沒有任何矛盾嗎?也許我們身上有一些逃避自然法則的東西,讓我們可以用自由的思考來扭轉(zhuǎn)或偏離自然法則。不,我們身上沒有任何東西可以逃過自然法則。

與我們身體內(nèi)部發(fā)生的復(fù)雜過程相比,我們的自我認(rèn)知和印象實(shí)在是太粗糙了,正因如此,我們才感覺自己擁有真切的自由。

構(gòu)成“我們”的是這整個錯綜復(fù)雜的過程,而不僅僅是我們能意識到的那一小部分。

我們的道德價值、情感和愛是在真實(shí)不過的了,它們是自然界的一部分,是人類與動物界共享的財富……它們因其真實(shí)而更顯珍貴。這些都是構(gòu)成我們復(fù)雜存在的真實(shí)事物。我們的真實(shí)就是哭泣與歡笑,感恩與奉獻(xiàn),忠誠與背叛,是困擾我們的往昔,也是安詳與寧靜。

現(xiàn)在,在人類已知事物的最前沿,我們將要航行于未知的海洋,世界的奧秘與美麗熠熠生輝,讓我們目眩神迷。


借著這篇讀書分享,又重讀了一遍此書。大腦再次因驚嘆與訝異而興奮,不知此刻它其中的數(shù)十億個神經(jīng)元正在發(fā)生怎樣迅速而豐富的交互……

夜已深,卻毫無困意,思緒有些飄渺……

抱起豆包,聞聞貓味兒,嗯,好真實(shí)。


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