《时间简史》之二:宇宙洪荒

吹个球,吹个大气球,吹大了气球玩球球。

当《大话西游》中猪八戒摇头晃脑的随意唱着时,却是一语中的的说明了我们宇宙的状态。

《时间简史》之二:宇宙洪荒

宇宙的膨胀

宇宙到底是静止还是膨胀,连爱因斯坦这个智慧的大脑都没有思考清楚,最终在自己的广义相对论中引入了一个宇宙常量,终于理论完善了,宇宙也静止下来了。但是宇宙的静止是不以人的意志为转移的。

弗利德曼对于宇宙作了两个非常简单的假定:我们不论往哪个方向看,也不论在任何地方进行观察,宇宙看起来都是一样的。弗利德曼指出,仅仅从这两个观念出发,我们就应该预料宇宙不是静态的。

多普勒效应理论主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移blue shift);在运动的波源后面时,会产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低(红移red shift);波源的速度越高,所产生的效应越大。

基于此两个大神的研究成果,哈勃终于证明了宇宙其实不是静止的。

宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。

BBC曾经拍的纪录片《宇宙》则是对此书最好的注解,初看时那个经典的砰的一声,宇宙于虚无的奇点中诞生,至于这个理论到底是不是完全正确的,估计没人能说清楚,但是基本上是达成了一个共识。

毕竟我们是一个需要不断概念化事物,不然就无法正确去理解这个世界和这个宇宙,想想看,若是没有弗利德曼的概念假设,也没有多普勒效应理论的确立,哈勃估计也无法得出这个结论,更无法让其他人进行验证。

宇宙膨胀的速度有多快?按照理论推导来说,这个速度是比光速更加,这也从另一个层面解释了,为什么宇宙中恒星无数,按道理这个宇宙应该是十分明亮的,因为无数恒星发出自己的光,正如一间黑暗的房间一样,打开灯的时候,房间里立马充满光明,但是我们这个宇宙的空间依旧的黑暗一片,其原因就是

膨胀的速度太快,光还没有完全充满整个宇宙。

量子的世界

《时间简史》之二:宇宙洪荒

读此书时,感觉比较头疼的就是有的地方根本看不懂,毕竟自己对于宇宙学了解得不深,对于相对论除了知道那个经典的美女说之外,好像也涉猎不深,但是自从听到一个说法,就是我们这个世界其实很多时候是一个概念化的世界,对于概念反复理解之后,也许对于一些事物会有一个比较清晰的认知。

在《黑衣人》电影中,银河系小到可以放在铃铛里,并挂在猫的脖子上,大和小不能仅仅从物理层面上来理解。

若按照宇宙大爆炸来看,时间有了一个开始,空间同样有了一个开始,而小尺度的宇宙中就不能不谈到另一个如今对我来说,还是无法搞懂的量子理论。

当然若要理解个大概,那就抓住三个基本概念:不确定性理论以及基本粒子和自然的力。

理解不确定性理论那就只要理解海森堡自己曾经说过的话:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’,所得出的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。”

若再进一步的理解则可以了解另一个经典的理念:薛定谔的猫。它是物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。箱子里的猫到底会生还是死,不打开箱子根本无法知晓,猫就处于一种不确定的状态,即猫的生死叠加。

学过化学的同志们基本上能了解什么是原子、质子、中子和电子。朴素的想法则是物质分到原子的层面应该已经不能再分了,但是实际情况则是还继续分下去,正如宇宙无穷大实在难于理解一样,而无穷小也难于理解,作为目前最小的尺寸粒子是夸克,至于夸克还能不能分下去,至少在目前的水平下貌似还没有拆分得了。

已知的夸克有六种。夸克的种类被称为“味”,它们是上、下、奇、粲、底及顶,微观的世界原来还是如此的精彩,而对于知识的了解的趣味也正在于此。

至于基本自然力则有四种:

第一种力是引力,这种力是万有引力,也就是说,每一粒子都因它的质量或能量而感受到引力。

第二种力是电磁力。它作用于带电荷的粒子(例如电子和夸克)之间,但不和不带电荷的粒子(例如引力子)相互作用。

第三种力称为弱相互作用力。它制约着放射性现象,并只作用于自旋为1/2的物质粒子,而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2的粒子不起作用。

第四种力是强相互作用力。它将质子和中子中的夸克束缚在一起,并将原子中的质子和中子束缚在一起。

了解之些对于功利人生没有多少实质的用处,但是人类生存的意义则在于对于未知事物的探索,正如星际迷航下一代中那句经典台词:宇宙,人类最后的边疆,这是星舰企业号的旅程,它所继续的任务,寻找新的生命形式和新的文明,勇敢地驶向那前所未至的——宇宙洪荒。


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