? ? ? ? 有史以來(lái),隨著對(duì)自然的探索,人們不斷揭秘存在,試圖弄清宇宙的結(jié)構(gòu)和事物的本質(zhì)以及生命和思維的本源,人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻了。牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立,是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的里程碑。20世紀(jì)初創(chuàng)立的相對(duì)論和量子論以及兩者結(jié)合的體系,是繼牛頓以來(lái)物理學(xué)的重大革命,促進(jìn)了人類認(rèn)識(shí)能力和思維模式的發(fā)展,改變了人類的思想觀念。
? ? ? ? 一、牛頓與經(jīng)典力學(xué)
? ? ? ? 三百年前,人類的思維還充斥著迷信和恐懼:水為什么往低處流?太陽(yáng)怎么會(huì)反復(fù)東升西落?這些今天看起來(lái)簡(jiǎn)單之極的問(wèn)題,在當(dāng)時(shí)是根本無(wú)法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓等科學(xué)家的出現(xiàn),人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。牛頓在開普勒發(fā)現(xiàn)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)三定律的基礎(chǔ)上,總結(jié)伽利略的力學(xué)研究成果,先后發(fā)現(xiàn)了物體運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律。
? ? ? ? 物體運(yùn)動(dòng)三定律,是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,包括慣性定律、加速度定律、作用力與反作用力定律。
? ? ? ? 萬(wàn)有引力定律:宇宙間的一切物體都是相互吸引的,任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間引力的大小與它們質(zhì)量的乘積成正比,與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學(xué)組成和其間介質(zhì)種類無(wú)關(guān)。以m1、m2表示兩物體的質(zhì)量,r表示兩者之間的距離, F表示相互吸引的力。萬(wàn)有引力定律表示為:

式中G為萬(wàn)有引力常數(shù)。
? ? ? ? 學(xué)習(xí)電學(xué)可知,雖然電量與質(zhì)量是不同的概念,但庫(kù)侖力公式與萬(wàn)有引力公式是完全相同的模式,只需將質(zhì)量改為電量、萬(wàn)有引力常數(shù)改為庫(kù)侖力常數(shù)。從庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律驚人的相似,可以想到宇宙間一定存在普遍的統(tǒng)一的規(guī)律。
? ? ? ? 二、愛因斯坦與相對(duì)論
? ? ? ? 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為,時(shí)間和空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān),宇宙中存在著絕對(duì)的空間和絕對(duì)的時(shí)間。20世紀(jì)初,愛因斯坦提出了相對(duì)性原理和光速不變?cè)?,進(jìn)而創(chuàng)立了相對(duì)論,包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。
? ? ? ? 相對(duì)論認(rèn)為,光速是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的極限速度。物體的質(zhì)量是一個(gè)變量,它隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增加而增加,同時(shí)空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化??臻g、時(shí)間不能離開物質(zhì)而獨(dú)立存在,空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布情況?,F(xiàn)實(shí)空間不是平坦的,而是彎曲的,空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。時(shí)間和空間是物質(zhì)的存在形式。
? ? ? ? 相對(duì)論的創(chuàng)立,揭示了空間和時(shí)間的辯證關(guān)系,把空間、時(shí)間和物質(zhì)及運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái),將絕對(duì)時(shí)空觀發(fā)展到相對(duì)論時(shí)空觀,進(jìn)一步豐富和發(fā)展了經(jīng)典力學(xué),并把它概括在相對(duì)論理論之中。對(duì)于低速運(yùn)動(dòng),相對(duì)論同樣正確,給出的結(jié)果與牛頓定律給出的結(jié)果一樣,但計(jì)算要復(fù)雜得多。
? ? ? ? 三、量子論的創(chuàng)立
? ? ? ? 1900年,普朗克提出了著名的“量子假說(shuō)”:物質(zhì)輻射能量不是無(wú)限可分的,其最小的、不可分的能量單元即“量子”。他認(rèn)為,物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的,而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。普朗克的假說(shuō),沖破了經(jīng)典物理學(xué)傳統(tǒng)觀念的束縛,第一次把能量不連續(xù)的思想引入物理學(xué)。這種具有深遠(yuǎn)意義的嶄新的量子化觀念,揭示了自然現(xiàn)象中客觀存在的不連續(xù)的量子性質(zhì),為人類探索微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了理論基礎(chǔ)。
? ? ? ? 1905年,愛因斯坦將量子觀念推廣到光的傳播過(guò)程中,提出了光量子論,并成功地解釋了光電效應(yīng)。
? ? ? ? 后來(lái),波爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài),提出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型,豐富了量子論。
? ? ? ? 量子論揭開了微觀世界的奧秘,深刻地改變了人們對(duì)整個(gè)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。許多交叉科學(xué),如量子化學(xué)、量子生物學(xué)、量子宇宙學(xué)等都是立足于量子這塊基石上發(fā)展起來(lái)的。量子概念不愧是一個(gè)“偉大的創(chuàng)造性概念”。
? ? ? ? 微觀物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子化和波動(dòng)性的發(fā)現(xiàn)是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的又一大飛躍,在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的關(guān)于微觀物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的知識(shí),稱作“量子力學(xué)”,它也可以說(shuō)是牛頓理論的發(fā)展。對(duì)宏觀運(yùn)動(dòng),也能應(yīng)用量子力學(xué),這時(shí),它給出的結(jié)果和牛頓定律給出的一樣,但計(jì)算要復(fù)雜得多。
? ? ? ? 牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)是正確的、精確的,對(duì)于近于光速的高速運(yùn)動(dòng),它發(fā)展為相對(duì)論;對(duì)于微觀物體的運(yùn)動(dòng),它發(fā)展為量子力學(xué)。它們都有局限性。有待探索的真理的海洋依然展現(xiàn)在我們的面前,現(xiàn)在,已經(jīng)有人在探求整個(gè)宇宙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)一公式了!
? ? ? ? 四、科學(xué)如此多嬌
? ? ? ? 科學(xué),是正確反映現(xiàn)實(shí)世界(自然界、社會(huì)、思維等)及其客觀規(guī)律的知識(shí)體系??茖W(xué),是現(xiàn)代文明的基石,是征服世界的鑰匙。
? ? ? ? 科學(xué)在否定中發(fā)展,在繼承中發(fā)展,在綜合中發(fā)展。
? ? ? ? 科學(xué)無(wú)限美麗。在科學(xué)的天國(guó)里,玩不夠。
? ? ? ? 世界有許多奧秘等著我們?nèi)パ芯?。研究科學(xué)不需要理由,不需要各種門檻和條條框框,不需要弄虛作假和形式主義??茖W(xué)本身是絕美的藝術(shù),人類對(duì)其具有無(wú)法割舍的好奇心??茖W(xué)境界,其趣無(wú)限,其樂(lè)無(wú)窮。我們應(yīng)該與科學(xué)結(jié)伴,用科學(xué)為世界點(diǎn)亮一盞燈,照亮通向未來(lái)的道路。
附錄:
? ? ? ? 整個(gè)自然界是統(tǒng)一的、和諧的。
? ? ? ? 人來(lái)到世界上,并不知道自己所在的世界是什么樣,隨時(shí)隨地都有好多謎團(tuán),只是習(xí)以為常,見怪不怪了。人類要做的事還很多,不是吃飽就沒(méi)事了。如果千秋萬(wàn)代只為了一個(gè)吃,或只為動(dòng)物本能的需要,那么人類歷史也沒(méi)什么可寫的,人類也只不過(guò)是會(huì)說(shuō)話的動(dòng)物。
? ? ? ? 我們離真理還有多遠(yuǎn),真的不知道。按“緣生”的說(shuō)法,所有的事物都是因?yàn)榫壊庞辛诵律?。好一個(gè)“緣”字,實(shí)在是絕對(duì)真理,但它能讓人們不再思考萬(wàn)物的本來(lái)面目了嗎?
? ? ? ? 過(guò)去有人認(rèn)為,天地?zé)o邊,天無(wú)限高,地?zé)o限深。如果天地真的是這樣,人們也不會(huì)感到奇怪,現(xiàn)實(shí)中誰(shuí)也沒(méi)有看到天的極頂和地的極底,不是嗎?不過(guò),現(xiàn)代科技已經(jīng)證明大地只是懸在太空中的一個(gè)球體。在科學(xué)上,我們依然有更長(zhǎng)的路要走。
下面列舉一些我想到的有意思的東西。
光速不變?cè)?/p>
? ? ? ? 研究宇宙現(xiàn)象,一個(gè)光速不變?cè)砭蜁?huì)把你帶進(jìn)神奇的世界。光在真空中的傳播速度是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的所有運(yùn)動(dòng)速度的最大極限:每秒三十萬(wàn)公里(你一眨眼功夫,光就走完了相當(dāng)于繞地球七圈半的距離),而且,更特別的是,光的速度對(duì)于一切慣性系都是一樣的!這就是說(shuō),比如路燈發(fā)出的光,不論是對(duì)停在路旁的人,還是對(duì)坐在迎光而來(lái)的汽車?yán)锏娜耍€是對(duì)坐在背光而去的汽車?yán)锏娜藖?lái)說(shuō),它的速度都是一樣的!
? ? ? ? 這就有了一個(gè)問(wèn)題:按平時(shí)我們觀察,兩輛汽車等速同向而行,那么相對(duì)速度為0。但是,若它們都以光速同向而行,相對(duì)速度還是光速。這就產(chǎn)生了矛盾,這個(gè)“光速不變”不符合常理,是不是光速太快,我們觀測(cè)錯(cuò)了呢?不是,光速不變已被多次試驗(yàn)和觀測(cè)證實(shí),光速不變是科學(xué)觀測(cè)得出的結(jié)論。這就奇怪了,事實(shí)擺在這里,一定有它的原因,但我們不知道。直到現(xiàn)在,我們可以說(shuō)還沒(méi)有離開巨大的知識(shí)河流的發(fā)源地。我覺得,當(dāng)光速之迷破解之時(shí),就是宇宙理論質(zhì)變之時(shí),就是正確宇宙觀形成之時(shí)!到時(shí)候,就象日月的東升西落一樣,所有的真理會(huì)顯得非常簡(jiǎn)單。
? ? ? ? 按照相對(duì)論可以得出:光在真空中傳播,無(wú)論走了多遠(yuǎn),也無(wú)論走了多長(zhǎng)時(shí)間,對(duì)于光子自身來(lái)說(shuō),只是0時(shí)間走了0距離,這很有意思。
? ? ? ? 光,是一種神奇的物質(zhì)。在真空中光子速度等于光速。不能快一點(diǎn),也不能慢一點(diǎn)。光線在被物體反射的過(guò)程中是否需要時(shí)間?發(fā)光體在發(fā)光的那一刻,光子是如何從零速度上升到光速的?吸收光線的物體在吸收光子的那一刻,光子是如何從光速下降為零速度的?也就是光在生成與吸收過(guò)程中是如何變速的,以及這種變速是否需要時(shí)間?我們無(wú)法理解不需要時(shí)間的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。也許根本就不需要過(guò)程!光究竟是如何、是用什么東西來(lái)生成的,而光在被吸收后又變成了什么東西?普通物體達(dá)到光速時(shí)它是否就變成了光?我們能否用對(duì)普通物體加速的方式來(lái)制造光?如果不能,那么普通物體所能達(dá)到的最高速度又是多少呢?眾所周知,光在不同介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)速度有所不同,那么在兩種介質(zhì)的交界處又是如何變速的?
? ? ? ? 光速,也許只是物質(zhì)的基本屬性,與其他速度,在本質(zhì)上并不是一回事(現(xiàn)在還不知是怎么一回事)。如果是這樣,以前的理論又要向前發(fā)展了。
? ? ? ? 光速不變,魔法一樣。是不是有質(zhì)量的物質(zhì)的速度可以變化甚至可以超過(guò)光速呢?現(xiàn)在還沒(méi)有這方面的發(fā)現(xiàn)。如果牛頓定律總是正確的話,用一個(gè)力給一個(gè)定質(zhì)量物體加速,總有超過(guò)光速的時(shí)候。不過(guò),即使可以這么想,現(xiàn)實(shí)中也沒(méi)有多大意義,因?yàn)樾枰哪芰刻啵F(xiàn)在還不能實(shí)現(xiàn)。另一方面,以這么快的速度運(yùn)行也很驚險(xiǎn)。
? ? ? ? 時(shí)間膨脹:光在0時(shí)間走完0距離,從地球上看它用很長(zhǎng)時(shí)間走了很遠(yuǎn)。如能以光速行走,宇宙旅行成為現(xiàn)實(shí),但必須放棄眼前的一切,因?yàn)樵俜祷氐厍驎r(shí),自己感覺所經(jīng)的時(shí)間很短,但地球上已經(jīng)是多年以后甚至千萬(wàn)年以后的事了。
? ? ? ? 依相對(duì)論,一飛船相對(duì)地球以光速飛行,感覺是0時(shí)間走了0距離,但地球人看來(lái)他飛行了很長(zhǎng)時(shí)間很遠(yuǎn)距離,兩者比較,地球人經(jīng)歷的很長(zhǎng)時(shí)間與飛船的0時(shí)間相等,也就是說(shuō),我們?cè)诘厍蛏媳举|(zhì)上也沒(méi)有時(shí)間流逝,也可以說(shuō),時(shí)間是不存在的;空間上,類同。為此,就有了悖論,明明是時(shí)間空間都有的,怎么說(shuō)沒(méi)有呢?再者,飛船相對(duì)地球是光速,它的時(shí)間沒(méi)有流逝;地球相對(duì)飛船也是光速,地球的時(shí)間也不該有流逝,而我們深感人生苦短??磥?lái)問(wèn)題還不少。
光的獨(dú)立傳播規(guī)律
? ? ? ? 以不同的途經(jīng)傳播的光同時(shí)在空間某點(diǎn)通過(guò)時(shí),彼此互不影響,各路光好像其他光線不存在似地獨(dú)立傳播。而在各路光相遇處,其光強(qiáng)度是簡(jiǎn)單地相加,總是增強(qiáng)的。光線相交互不干擾,這與宏觀事物不同,這種現(xiàn)象“忽略”了光的粒子性,是不是說(shuō)明微觀世界中兩個(gè)東西可以在同一個(gè)時(shí)間處于同一個(gè)地方?是不是存在大量的相互交錯(cuò)而彼此感覺不到對(duì)方存在的事實(shí)?
光子靜止質(zhì)量問(wèn)題
? ? ? ? 光子,沒(méi)有靜止質(zhì)量,其靜止時(shí)還存在嗎?
引力
? ? ? ? 萬(wàn)有引力是任何兩物體之間存在的力,是不是在一個(gè)空間引入一個(gè)物體,別的物體就會(huì)立即與該物體發(fā)生力的作用?如果引力同時(shí)作用,中間不需要時(shí)間,那么該空間的其他物體都會(huì)同時(shí)受到引入物體的引力。如果引力的發(fā)生象光的傳播一樣需要時(shí)間,那么引力就會(huì)由近及遠(yuǎn)傳播,較遠(yuǎn)的物體動(dòng)作要遲。這樣的活,宇宙的物質(zhì)系統(tǒng)就亂套了。如果兩物相距甚遠(yuǎn),也許引力還沒(méi)傳到,就發(fā)生了其他事情,比如其中一物體被移走了,而另一物發(fā)現(xiàn)了引力但不知是何物在吸引。電磁力同樣會(huì)有這樣的問(wèn)題。
? ? ? ? 真空不空,空間依賴于物體,空間因物質(zhì)而存在。引力場(chǎng)、電場(chǎng),都是實(shí)物引起的,且是實(shí)物的組成部分。有這樣的敘述:“時(shí)空告訴物質(zhì)如何移動(dòng);物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲。”這就是為什么引力作用看似瞬時(shí),但引力波卻以光速傳播。引力并不是一種在時(shí)空中傳播的東西,引力就是時(shí)空。這樣解釋可以嗎?
? ? ? ? 另,物質(zhì)間的任何相互作用是瞬時(shí)發(fā)生的,還是都要通過(guò)一定的速度(比如光速)傳導(dǎo)?
化整為零
? ? ? ? 這是解決問(wèn)題的一個(gè)好方法,在許多時(shí)候都能用到。如不同質(zhì)量的物體下落快慢的問(wèn)題,可以將重物體看成是輕物體的組合,馬上就可以得出輕物體與重物體下落速度一樣快的結(jié)論,只是要忽略空氣阻力。這說(shuō)明科學(xué)思維和實(shí)證同樣重要。
? ? ? ? 再如將靜態(tài)的密閉區(qū)域內(nèi)的液體看作是無(wú)數(shù)個(gè)分子的集合,靜態(tài)條件下,每個(gè)分子都受平衡力,四面八方所受的力相等,液體中各處單位面積所受的力(即壓強(qiáng))明顯就是相等的,這就得出靜壓傳遞原理,即帕斯卡原理。
? ? ? ? 物質(zhì)世界包括人體最終都是由無(wú)限小的最基本粒子組成的,如果最基本粒子都是光子,那么所有的物質(zhì)都在以光速運(yùn)動(dòng)。盡管還沒(méi)法證明,但可以斷定,高速和低速、宏觀與微觀的變化應(yīng)該有本質(zhì)上的一致,一切物體在時(shí)空上的變化“速度”都應(yīng)該是相同的。應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的公式,宇宙間的一切物質(zhì)在時(shí)空上的合速度都是光速。我們?nèi)粘K?,物體遠(yuǎn)低于光速,是因?yàn)樗俣鹊拇蟛糠侄挤峙涞綍r(shí)間軸上了。
時(shí)空
? ? ? ? 我們低速世界,約定什么時(shí)間在哪里集合,是非常精確的,不會(huì)覺察到誤差。但在高速世界,如果約定時(shí)間,就不一定同時(shí)到達(dá),需要用另外的約定。時(shí)間只是人的定義,是人的感覺。時(shí)空應(yīng)該是一體的,到哪里去應(yīng)該確定時(shí)空的坐標(biāo)。
? ? ? ? 時(shí)空之謎,光速之謎,解開它們可能會(huì)觸及到事物的本質(zhì),將會(huì)帶來(lái)科學(xué)的革命。
世界組成成份問(wèn)題
? ? ? ? 物質(zhì)世界是實(shí)物和場(chǎng)的統(tǒng)一體,現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)為質(zhì)能和時(shí)空。質(zhì),就是有質(zhì)量的物體,以質(zhì)子、中子、電子為準(zhǔn),向下更小的為各種粒子、射線;向上組成為原子、分子,原子分子聚合形成我們所見的實(shí)物。質(zhì)和能是一體兩面的東西,質(zhì)量和能量在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。時(shí)空依賴于質(zhì)能(平時(shí)所說(shuō)的物質(zhì))而存在,時(shí)空隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化,時(shí)空的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布情況。實(shí)物和場(chǎng)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。
電磁波譜
? ? ? ? 神奇的電磁波,我們看不到它是什么形狀,通過(guò)“節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)─信號(hào)轉(zhuǎn)換─電視”,我們只管收看節(jié)目,而不管電磁波為何物。可見光的兩側(cè),理論上頻率可以無(wú)限大,可以無(wú)限小。小可以到0,大可以到無(wú)窮大。見過(guò)0,沒(méi)見過(guò)無(wú)窮大。在這個(gè)頻率問(wèn)題上,負(fù)值是沒(méi)有意義的。這是實(shí)踐上的射線(半個(gè)數(shù)軸)。有沒(méi)有無(wú)窮大呢?
能量守恒定律
? ? ? ? 能量即不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其它形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量保持不變。能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律之一。
能量最低原理
? ? ? ? 最節(jié)約、最簡(jiǎn)潔、最省勁。
宇宙的守恒法則、全息法則、平衡法則
? ? ? ? 守恒,就是《心經(jīng)》上講的“不生不滅、不增不減、不垢不凈?!比?,就是部分之中含有整體的所有信息,比方說(shuō)人體就是小宇宙。全息律體現(xiàn)在宇宙和人生的方方面面,從部分認(rèn)知整體,從有限把握無(wú)限,為人們探索宇宙人生的奧秘提供了一把鑰匙,也為實(shí)實(shí)在在的生活提供了思想方法(比如,守一個(gè)好地方,不必游遍世界)。隱藏在原子內(nèi)心的,是宇宙結(jié)構(gòu)的秘密?!耙换ㄒ皇澜纭毙蜗蟮乇磉_(dá)了現(xiàn)代科學(xué)的宇宙全息律。平衡,就是眾生平等,沒(méi)有分別。擁有的越多就代表曾經(jīng)失去的越多,當(dāng)下失去越多就意味著未來(lái)會(huì)擁有更多。所有的人都逃離不了平衡法則,當(dāng)下你不必羨慕財(cái)富、地位比你顯赫的人,他們失去的你未必知道。
動(dòng)量守恒定律
? ? ? ? 任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時(shí),它的總動(dòng)量保持不變。在所受外力之和不為零,但在某一方向上的分力之和為零時(shí),總動(dòng)量在該方向的分量保持不變。
慣性定律
? ? ? ? 一切物體在沒(méi)有受到力的作用的時(shí)候,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。慣性定律是宇宙間最偉大的定律,是宇宙的基本法則。
絕對(duì)零度
? ? ? ? 熱力學(xué)的最低溫度,等于攝氏溫標(biāo)零下273.15度(-273.15℃)。在此溫度,物體內(nèi)能為0。
大爆炸
? ? ? ? 如果星系加速離遠(yuǎn)現(xiàn)象(加速膨脹)是真實(shí)的,那么在宇宙尺度,還應(yīng)該有一個(gè)我們不知道的強(qiáng)大的力在作用。沒(méi)有力的作用,怎么會(huì)加速呢?從什么地方開始膨脹,又到什么地方收縮?是科學(xué)家看錯(cuò)了,還是有什么原因?如果加速膨脹,距離越遠(yuǎn),離開越快。但按照光速極限,又限定不能無(wú)限快。所以,無(wú)限遠(yuǎn)的地方,它們遠(yuǎn)離的速度也不可能超過(guò)光速,在外層空間可能形成一個(gè)光速的包圍圈,當(dāng)然,相對(duì)于“光速包圍圈”,我們也在以光速運(yùn)動(dòng)。假如理論與測(cè)量有誤或判斷有誤,那么理論早晚還會(huì)被修正。
? ? ? ? 通過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè),根據(jù)多普勒效應(yīng)和紅移觀測(cè),星系遠(yuǎn)離我們的速度與距離成正比,照此可以證實(shí)宇宙正在膨脹,從某種程度佐證了大爆炸理論。如果極遠(yuǎn)之處的物質(zhì)以光速遠(yuǎn)離,那么我們是不是永遠(yuǎn)看不到他們呢?我想,如果光速不變,它們向我們發(fā)出的光對(duì)我們來(lái)說(shuō)還是以光速到來(lái),將會(huì)讓我們看到。
局限
? ? ? ? 有人認(rèn)為,看到的東西,什么星星啊,星系啊,其實(shí)質(zhì)量只占宇宙的5%。那么剩下的在哪里?25%是暗物質(zhì),70%是讓宇宙加速膨脹的暗能量。黑洞就很神奇,體積無(wú)限小,密度無(wú)限大,而且連光都逃不出它的手掌心,會(huì)被吸進(jìn)去再也出不來(lái),所以黑洞是看不到的。目前有科學(xué)家提出了“黑洞不存在”的理論,并稱已經(jīng)證實(shí)過(guò)了。將來(lái)也許還會(huì)出現(xiàn)“大爆炸理論是錯(cuò)誤的”這樣的理論。這里要說(shuō)的是,一定要知道我們是有局限性的,我們所謂的真理還只是局部的真理甚至根本就不是真理。
單個(gè)的微觀事件是不可預(yù)測(cè)的
? ? ? ? 比如對(duì)于一個(gè)氡原子,只知道它發(fā)生衰變的概率,而不知道它將何時(shí)發(fā)生衰變。然而,量子理論可以對(duì)大量原子的行為做出統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè),可以準(zhǔn)確地預(yù)言在多長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)剩下百分之幾沒(méi)有衰變。放射性元素的半衰期,描述的就是這樣的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。同樣都是氡原子,為什么有的先發(fā)生衰變,有的后發(fā)生衰變呢?也許,微觀粒子的未來(lái)是不好確定的,它走向哪里是一個(gè)概率事件;在微觀世界里,再高明的預(yù)測(cè)也不可能達(dá)到100%準(zhǔn)確。
詭異的空無(wú)
? ? ? ? 物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),即便是亞原子粒子也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是堅(jiān)實(shí)的固體,事實(shí)上,它們并不像任何我們所知的物質(zhì)。它們無(wú)法被精確地固定和測(cè)量,大部分時(shí)間它們更像是能量波而非粒子。它們就像是變化無(wú)窮的模模糊糊的云狀物,沒(méi)有固定的位置,沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的實(shí)體。有人說(shuō):“物質(zhì)是詭異的空無(wú)”。事實(shí)確實(shí)如此。一個(gè)原子中,99.9999%的空間是空無(wú)一物的。那么為何我們這個(gè)世界看起來(lái)實(shí)在而堅(jiān)固呢?為什么我把手放在桌子上的時(shí)候,不能穿越桌子的“真空世界”呢?最簡(jiǎn)單的解釋就是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子轉(zhuǎn)速太快,它們創(chuàng)造了一個(gè)堅(jiān)不可摧的“外殼”,以至于其他粒子無(wú)法正常穿越。就像一個(gè)人揮舞著秤砣令你無(wú)法靠近。同樣,當(dāng)兩個(gè)原子相遇,它們各自的電子軌道阻止了彼此的滲透,它們表現(xiàn)得像固體的球狀物。
定律
? ? ? ? 宇宙間的絕對(duì)真理是客觀存在的,各種定理、規(guī)律都是本來(lái)就有的,不是我們創(chuàng)造出來(lái)的,我們只是能夠發(fā)現(xiàn)它們,而且還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)完?,F(xiàn)在的“真理”都是從不同的角度闡述局部的規(guī)律,都是宇宙總規(guī)律的一個(gè)特殊情況。牛頓三定律、萬(wàn)有引力定律、元素周期律、愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式,都是偉大的發(fā)現(xiàn)。宇宙一定有統(tǒng)一的定律(普適定律),在任何地方都是真理。物質(zhì)不滅定律、因果律就是普適定律。
? ? ? ? 在宇宙中存在著秩序──任何東西都不會(huì)丟失,任何東西都按一定規(guī)則動(dòng)作,世界和諧地運(yùn)轉(zhuǎn)著。每種事物可能看上去很復(fù)雜,在表面混亂以及無(wú)盡頭的各種原因、結(jié)果、轉(zhuǎn)換和排列等錯(cuò)綜復(fù)雜的情況之中,都保留著最完美的規(guī)則。
? ? ? ? 萬(wàn)變不離其宗,萬(wàn)物變遷不已,皆有原因,皆有規(guī)律,皆有必然性。宇宙中的一切事物都是不斷運(yùn)動(dòng)、變化、生滅的。
其他
? ? ? ? 相對(duì)于偉大的宇宙和奇妙的生物世界,那些丑陋、狹隘、自大、自私、腐敗、不公平等現(xiàn)象顯得太可憐、太可悲、太微不足道。
? ? ? ? 最美妙的事情就是神秘,它是一切科學(xué)和藝術(shù)的源泉。
? ? ? ? 磁鐵兩極之間如果是封閉的磁力線,那么兩極中軸線之處的磁力線呢?是不是無(wú)限延伸的射線?
? ? ? ? 我們吃飯呼吸,本質(zhì)上是為生存提供能量。既然我們需要的是能量,那么將來(lái)不用吃飯,“吃”能量就行了,就像機(jī)器一樣,有能量就運(yùn)行下去,沒(méi)能量就暫時(shí)休息。
? ? ? ? 異想天開:播種一天就能長(zhǎng)出糧食,電動(dòng)車一秒充滿電。這無(wú)非就是速度快了,并不是省略過(guò)程。在宇宙間,一秒種的確可以發(fā)生許多事。
? ? ? ? 場(chǎng)具有實(shí)物屬性,實(shí)物具有場(chǎng)的屬性。最基本粒子是單一的,還是多樣的,還沒(méi)有弄清楚。與人類發(fā)生直接關(guān)系的物質(zhì)是原子、電磁波(光)、還有場(chǎng),也許場(chǎng)是更為奇妙而重要的,但通常認(rèn)識(shí)不到這一點(diǎn)。
? ? ? ? 緊箍經(jīng):不管相隔千里萬(wàn)里,一念就有感應(yīng)(意念傳遞)。這使人想到:是不是世界上的一切事物都是相互感應(yīng)的,只是有的明顯,有的不明顯。
? ? ? ? 金魚生活在魚缸中,由于玻璃的折射,看到的將是一個(gè)失真的外界。我們生活在一個(gè)“大魚缸”中,看到的也是一個(gè)失真的外界。
? ? ? ? 有一些恒星非常小,有的比地球還小??墒沁@種恒星的物質(zhì),密度特別大,火柴頭那么大的一點(diǎn)點(diǎn)就抵得上十多個(gè)成年人的重量。
? ? ? ? 科學(xué)家做試驗(yàn)的時(shí)候,或者原子彈爆炸的時(shí)候,那些單個(gè)的質(zhì)子、中子、電子還有其他粒子跑到哪里去了呢?它們會(huì)長(zhǎng)時(shí)間單獨(dú)存在嗎?
? ? ? ? 假設(shè)宇宙總量為0,宇宙產(chǎn)生之時(shí),產(chǎn)生一個(gè)物質(zhì)的同時(shí),會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)反物質(zhì)。同理,現(xiàn)在的世界之外會(huì)有一個(gè)反世界。不過(guò),本來(lái)為0的純凈的虛無(wú),怎么會(huì)產(chǎn)生無(wú)邊的世界呢?反世界,真的存在嗎?
? ? ? ? 原子內(nèi)部一直分下去是什么東西?那些電磁波(包括光線)、各種射線的微觀結(jié)構(gòu)是什么?
? ? ? ? 無(wú)窮大與無(wú)窮小,永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)在眼前。難道人們的視野被局限在“不大不小”的范圍內(nèi)?
? ? ? ? 光速是不是低速世界與高速世界的“界線”?
? ? ? ? 對(duì)細(xì)菌而言,人是超級(jí)大神。也許我們同樣會(huì)遇到自己的超級(jí)大神,也就是說(shuō)我們是超級(jí)大神眼里的細(xì)菌。
? ? ? ? 有的星云像眼睛,那是超級(jí)世界的人的眼睛嗎?
? ? ? ? 人類習(xí)慣于地面附近的大氣及大氣壓,如果到了太空,要穿著合適的宇航服,不然的話,不但得不到氧氣,而且會(huì)被自己的“內(nèi)力”撐破,到了大氣壓大的地方會(huì)被壓扁。對(duì)人類來(lái)說(shuō),至今還沒(méi)發(fā)現(xiàn)地球以外的天堂。
? ? ? ? 萬(wàn)物皆同皆不同。同素異形、同分異構(gòu),是普遍現(xiàn)象。萬(wàn)物分解到最簡(jiǎn)的一層都是一樣的?;什荒艹裕?jīng)植物吸收加工結(jié)出果實(shí)就能吃,還是一樣的東西,只是改變了物質(zhì)結(jié)構(gòu)。人和有些動(dòng)物(如虎、豬、狗、猴)身體的化學(xué)組成并沒(méi)有太大區(qū)別,但C、H、O、N等元素的排列不同,就形成了不同的生命體。生命體與石頭、泥土的物理組成都是中子、質(zhì)子、電子,但其微觀組合不同,就成了不同的物質(zhì)。人與人的大腦在物質(zhì)組成上看不出什么差別,但其中的微電排列不同,就構(gòu)成了不同的知識(shí)結(jié)構(gòu)。靈魂呢,更顯不出有什么不一樣,但“一念之差”就有了善惡之分、美丑之分、人獸之分。
? ? ? ? 時(shí)空是連續(xù)的,還是量子化的?我們還有疑問(wèn)。如果是量子化的,那么就不連續(xù),一切運(yùn)動(dòng)都是“跳著”進(jìn)行的,而且從一個(gè)點(diǎn)“跳”到另一個(gè)點(diǎn),中間必然是省略時(shí)空的。反之,如果中間有過(guò)程,則為連續(xù)的。
物理學(xué)實(shí)在太美了
? ? ? ? 我常常會(huì)想起,高一時(shí)候物理老師站在講臺(tái)指著F=ma(牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律)對(duì)我們說(shuō)這是物理學(xué)界公認(rèn)的最美的公式之一。在我心里,還有一個(gè)公式也是如此,那就是E=mc^2,它表達(dá)了質(zhì)能等效性(愛因斯坦主張物質(zhì)是一種能量形式)。真理就是這個(gè)特性,簡(jiǎn)潔而美麗。
? ? ? ? 我佩服科學(xué)家的探索精神。呈現(xiàn)在我們面前的研究成果并不復(fù)雜,但得到這樣的成果,不知經(jīng)過(guò)了多少艱辛!將來(lái),整個(gè)宇宙的絕對(duì)真理也會(huì)簡(jiǎn)單明白地呈現(xiàn)在我們面前,這仍然需要科學(xué)家在漫長(zhǎng)的歲月里不斷進(jìn)行探索。我們享用現(xiàn)代文明,需要感恩一代又一代科學(xué)家的努力。
? ? ? ? 我們學(xué)習(xí)和研究,既要異想天開,又要腳踏實(shí)地。我們急盼弄清宇宙的奧秘、生命的奧秘、思維的奧秘,就象“天圓地方”的年代不能解釋的日月東升西落一樣,也許所有的奧秘并不是奧秘,只是我們的視野,局限了我們思維。
? ? ? ? 我總喜歡在自然科學(xué)的書籍中尋找詩(shī)一般的文學(xué)因素。
法拉第
? ? ? ? 在他眼中,華麗的宮廷跟布拉頓高原上的雷雨和落日相比算不了什么?!拔抑哉f(shuō)出雷雨和落日,是因?yàn)檫@些現(xiàn)象在我心里都可以挑起一種狂喜。我以生為平民為榮,并不想變成貴族。”在他這樣的人心中,那些世俗的榮華快樂(lè),當(dāng)然不會(huì)有價(jià)值。
? ? ? ? 在高中物理課本中出現(xiàn)的科學(xué)家當(dāng)中,我最崇拜的莫過(guò)于法拉第,因?yàn)樗砩喜粌H有著對(duì)科學(xué)真理的癡迷精神,也具備了現(xiàn)代工程師需要的氣質(zhì)──對(duì)人類社會(huì)需求的敏感 !
? ? ? ? 因?yàn)椴⑽词苓^(guò)較好的正式教育,其數(shù)學(xué)能力與其他科學(xué)家相比顯得相對(duì)薄弱,只能計(jì)算簡(jiǎn)單的代數(shù),甚至難以應(yīng)付三角學(xué)。但他是一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)學(xué)家,且懂得使用條理清晰且簡(jiǎn)單的語(yǔ)言表達(dá)他在科學(xué)上的想法。他的實(shí)驗(yàn)成果后來(lái)被麥克斯韋使用,并建立了電磁理論的基礎(chǔ)方程式。他以驚人的想象力創(chuàng)造性地用“力線”描述電磁作用的介質(zhì)──“場(chǎng)”。
? ? ? ? 由于道德原因,法拉第拒絕參與為克里米亞戰(zhàn)爭(zhēng)制造化學(xué)武器。
? ? ? ? 人們認(rèn)為法拉第瀟灑且謙虛,他的照片被印在20元的英鎊紙幣上。
? ? ? ? 科學(xué)研究的真正魅力在于它的非功利性,大多數(shù)具有社會(huì)責(zé)任感的科學(xué)家都會(huì)將自己的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明與人類的利益和命運(yùn)聯(lián)系起來(lái)。
愛因斯坦
? ? ? ? 列寧領(lǐng)導(dǎo)的蘇聯(lián)社會(huì)主義革命勝利后,愛因斯坦非常支持這個(gè)偉大的革命,贊揚(yáng)這是一次對(duì)全世界有決定性意義的、偉大的社會(huì)實(shí)踐,并表示:“我尊敬列寧,因?yàn)樗且晃挥型耆晕覡奚瘛⑷娜鉃閷?shí)現(xiàn)社會(huì)正義而獻(xiàn)身的人。我并不認(rèn)為他的方法是切合實(shí)際的,但有一點(diǎn)可以肯定:像他這種類型的人,是人類良心的維護(hù)者和再造者?!?/p>
? ? ? ? 遵照愛因斯坦的遺囑,他死后沒(méi)有舉行任何喪禮,也不筑墳?zāi)?,不立紀(jì)念碑,骨灰撒在永遠(yuǎn)保密的地方,目的是不會(huì)令埋葬他的地方成為圣地。
? ? ? ? 愛因斯坦十六歲時(shí)報(bào)考瑞士蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)工程系,可是入學(xué)考試卻告以失敗??催^(guò)他的數(shù)學(xué)和物理考卷的該校物理學(xué)家韋伯先生卻慧眼識(shí)英才,稱贊他:“你是個(gè)很聰明的孩子,愛因斯坦,一個(gè)非常聰明的孩子,但是你有一個(gè)很大的缺點(diǎn):就是你不想表現(xiàn)自己?!?/p>
? ? ? ? 愛因斯坦在數(shù)學(xué)方面可以說(shuō)是“天才”,他在12歲到16歲時(shí)就已經(jīng)自學(xué)學(xué)會(huì)了解析幾何和微積分。而對(duì)于不想表現(xiàn)自己這個(gè)“缺點(diǎn)”,他也是“死不悔改”。他晚年在寫給朋友的信中說(shuō):“我年輕時(shí)對(duì)生活的需要和期望是能在一個(gè)角落安靜地做我的研究,公眾人士不會(huì)對(duì)我注意,可是現(xiàn)在卻不能了?!?/p>
? ? ? ? 心情真好,因?yàn)槲矣行铱吹搅诉@些符合心境的文字。
幾個(gè)有趣數(shù)據(jù)
? ? ? ? 1千克鈾-235裂變釋放的能量,相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
? ? ? ? 1千克氫核聚變釋放的能量為6300000億焦?fàn)?,相?dāng)于20000噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
? ? ? ? 金字塔是世界七大奇跡之一,當(dāng)之無(wú)愧。胡夫金字塔底部為正方形,四個(gè)角分別準(zhǔn)確地指向了東南西北四個(gè)方向;金字塔高度的10億倍恰好等于地球到太陽(yáng)的距離;穿過(guò)金字塔的子午線恰好把地球上的陸地與海洋均分為兩半。
? ? ? ? 黎明的曙光沿地球赤道行進(jìn)的速度為每小時(shí)1609公里。但沿月球赤道行進(jìn)的速度每小時(shí)只有16.09公里,速度如此之慢,在那兒如果可能的話,只要騎一輛自行車,你就可以從容不迫地跟上它。