《時間簡史》之二:宇宙洪荒

吹個球,吹個大氣球,吹大了氣球玩球球。

當《大話西遊》中豬八戒搖頭晃腦的隨意唱著時,卻是一語中的的說明了我們宇宙的狀態。

《時間簡史》之二:宇宙洪荒

宇宙的膨脹

宇宙到底是靜止還是膨脹,連愛因斯坦這個智慧的大腦都沒有思考清楚,最終在自己的廣義相對論中引入了一個宇宙常量,終於理論完善了,宇宙也靜止下來了。但是宇宙的靜止是不以人的意志為轉移的。

弗利德曼對於宇宙作了兩個非常簡單的假定:我們不論往哪個方向看,也不論在任何地方進行觀察,宇宙看起來都是一樣的。弗利德曼指出,僅僅從這兩個觀念出發,我們就應該預料宇宙不是靜態的。

多普勒效應理論主要內容為物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高(藍移blue shift);在運動的波源後面時,會產生相反的效應。波長變得較長,頻率變得較低(紅移red shift);波源的速度越高,所產生的效應越大。

基於此兩個大神的研究成果,哈勃終於證明了宇宙其實不是靜止的。

宇宙膨脹的發現是20世紀最偉大的智慧革命之一。

BBC曾經拍的紀錄片《宇宙》則是對此書最好的註解,初看時那個經典的砰的一聲,宇宙於虛無的奇點中誕生,至於這個理論到底是不是完全正確的,估計沒人能說清楚,但是基本上是達成了一個共識。

畢竟我們是一個需要不斷概念化事物,不然就無法正確去理解這個世界和這個宇宙,想想看,若是沒有弗利德曼的概念假設,也沒有多普勒效應理論的確立,哈勃估計也無法得出這個結論,更無法讓其他人進行驗證。

宇宙膨脹的速度有多快?按照理論推導來說,這個速度是比光速更加,這也從另一個層面解釋了,為什麼宇宙中恆星無數,按道理這個宇宙應該是十分明亮的,因為無數恆星發出自己的光,正如一間黑暗的房間一樣,打開燈的時候,房間裡立馬充滿光明,但是我們這個宇宙的空間依舊的黑暗一片,其原因就是

膨脹的速度太快,光還沒有完全充滿整個宇宙。

量子的世界

《時間簡史》之二:宇宙洪荒

讀此書時,感覺比較頭疼的就是有的地方根本看不懂,畢竟自己對於宇宙學瞭解得不深,對於相對論除了知道那個經典的美女說之外,好像也涉獵不深,但是自從聽到一個說法,就是我們這個世界其實很多時候是一個概念化的世界,對於概念反覆理解之後,也許對於一些事物會有一個比較清晰的認知。

在《黑衣人》電影中,銀河系小到可以放在鈴鐺裡,並掛在貓的脖子上,大和小不能僅僅從物理層面上來理解。

若按照宇宙大爆炸來看,時間有了一個開始,空間同樣有了一個開始,而小尺度的宇宙中就不能不談到另一個如今對我來說,還是無法搞懂的量子理論。

當然若要理解個大概,那就抓住三個基本概念:不確定性理論以及基本粒子和自然的力。

理解不確定性理論那就只要理解海森堡自己曾經說過的話:“在因果律的陳述中,即‘若確切地知道現在,就能預見未來’,所得出的並不是結論,而是前提。我們不能知道現在的所有細節,是一種原則性的事情。”

若再進一步的理解則可以瞭解另一個經典的理念:薛定諤的貓。它是物理學家薛定諤於1935年提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗,是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。箱子裡的貓到底會生還是死,不打開箱子根本無法知曉,貓就處於一種不確定的狀態,即貓的生死疊加。

學過化學的同志們基本上能瞭解什麼是原子、質子、中子和電子。樸素的想法則是物質分到原子的層面應該已經不能再分了,但是實際情況則是還繼續分下去,正如宇宙無窮大實在難於理解一樣,而無窮小也難於理解,作為目前最小的尺寸粒子是夸克,至於夸克還能不能分下去,至少在目前的水平下貌似還沒有拆分得了。

已知的夸克有六種。夸克的種類被稱為“味”,它們是上、下、奇、粲、底及頂,微觀的世界原來還是如此的精彩,而對於知識的瞭解的趣味也正在於此。

至於基本自然力則有四種:

第一種力是引力,這種力是萬有引力,也就是說,每一粒子都因它的質量或能量而感受到引力。

第二種力是電磁力。它作用於帶電荷的粒子(例如電子和夸克)之間,但不和不帶電荷的粒子(例如引力子)相互作用。

第三種力稱為弱相互作用力。它制約著放射性現象,並只作用於自旋為1/2的物質粒子,而對諸如光子、引力子等自旋為0、1或2的粒子不起作用。

第四種力是強相互作用力。它將質子和中子中的夸克束縛在一起,並將原子中的質子和中子束縛在一起。

瞭解之些對於功利人生沒有多少實質的用處,但是人類生存的意義則在於對於未知事物的探索,正如星際迷航下一代中那句經典臺詞:宇宙,人類最後的邊疆,這是星艦企業號的旅程,它所繼續的任務,尋找新的生命形式和新的文明,勇敢地駛向那前所未至的——宇宙洪荒。


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