超越时空
超越时空内容简介
内容提要当代物理学中一些非常重要而又艰深的思想,往往因为难以形象浅显地解说而不易为公众所了解。本书作者不畏艰辛,用很生动的方式向读者展示了现代物理前沿之一――超空间理论――的来龙去脉。全书15章分为4篇,分别述说了超空间的早期历史,超空间理论可能通往爱因斯坦梦寐以求的“物理学圣杯”――统一场论,从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性,以及何时方能实际利用超空间理论所具有的潜在威力。详尽而又如此通俗地讲述这种理论,在本书之前尚未见先例。
热门摘录
贫穷的生活损害了他的健康,像历史长河中许多大数学家一样,黎曼在他能完成引力、电和磁的几何理论之前,英年早逝于肺结核,当时他才39岁。
至于使宇宙结合在一起的基本力——引力、电磁力以及强核力和弱核力,为什么有那么大的差别,在过去的半个世纪里,科学家们一直为此感到困惑。20世纪最伟大的头脑企图提出某种统一所有已知力的绘景已告失败。但是,超空间理论可能能够用非常漂亮的方法解释四种自然力,以及解释貌似随机群体的亚原子粒子。在超空间理论中,“物质”也可以被看作波动着穿过空间和时间结构的振动。因而可以得出一种迷人的可能性:在我们周围所能看到的一切东西,从树木和山脉到恒星本身,只不过是超空间中的振动。
自然规律在高维空间表述时会变得更为简单和优美。
比如,我们的银河系包含有2000亿颗恒星。为了给存在智慧生命形式的恒星数目一个大致正确的数字,我们可以作出如下非常粗略的估计。我们保守地认为,这些恒星中的10%是酷似太阳的黄恒星;而这些黄恒星中的10%有围绕着它们运转的行星,这些行星中的10%又有类似于地球那样的行星;这些类似于地球行星中的10%有适合生命的大气层;这其中的10%又有某种形式的智慧生命。这意味着,我们星系中2000亿颗恒星中的百万分之一可能存在某种智慧生命形式。那就是说,数目大得惊人的大约20万颗恒星将具有包含某种智慧生命的行星。
当我们漂浮通过第四维时,一团团黑乎乎的东西出现在我们的眼前。它们不断改变着颜色、大小和组成,不服从我们三维世界中的所有逻辑规则。
维际旅行如今是不可能的,因为我们的姊妹宇宙已经收缩到了普朗克尺度。但是,在坍缩的最后阶段,我们的姊妹宇宙可能是开放的,使得维际旅行再一次变得可能。如果这个姊妹宇宙膨胀得足够大,那么质能可能逃进去,使得聪明机制到能够计算出时空动力学的任何智慧生命的逃跑计划可能实现。
他的父亲路易斯威滕是辛辛那提大学物理教授,爱因斯坦广义相对论的一流学术权威。(事实上,他的父亲有时说他对物理学最大的贡献是生了他的儿子。)
因为在过去仅仅是利用了四种基本力中的一种,就不可逆转地改变了人类历史的进程,把我们从古代的无知和贫穷、前工业社会提高到现代文明。
宇宙瑕疵 中微子,它们非常小。 它们无电荷无质量, 全然没有相互作用。 地球对它们只是一个糊涂的球, 它们穿球而过, 像尘埃少女穿堂而过, 亦如光子通过一片玻璃。 它们傲视最精美的气体, 忽视最坚实的墙, 轻视钢和坚固的黄铜, 蔑视马厩中的牡马, 藐视种类的障碍, 渗透你也渗透我! 像巨大又锋利的铡刀, 它们铡过我们的头进入地表。 晚上,它们进入你珀尔, 从床的下边戳穿情人和他的情侣 ——你称它奇妙,我称它冷酷。
人是各种起因的产物,这些起因对它们正在走向末日毫无预见性,他的出生、成长、希望和恐惧、爱以及信仰,都不过是原子偶然聚集的结果,火、英雄主义、强烈的思想或感情都不能永生不死,这个时代所有劳动、所有专心、所有灵感,人类智慧在最辉煌时候的所有光芒,都注定在太阳系的莫大死亡中灭绝。还有,人类成就的整个殿堂必不可免埋在宇宙瓦砾的废墟之下。所有这些都远没有摆脱争论,但还是如此近乎肯定。只有在这些事实的框架内,在彻底绝望的牢固基础上,才能安全地建造灵魂的家园。
弦理论解决了把木头转变为大理石的难题。“要从几何来构造物质本身——在某种意义上,那是弦理论要解决的问题。可以认为那种方法,特别是在像实质上是一种引力理论的杂优弦那样的理论中,物质粒子以及其他自然力之出现,与引力从几何出现的方式相同。”
没有考虑所要涉及的困难,我就开始着手建立我自己的原子对撞机。
我努力说服我的父母亲让他们帮助我在我读高中的那个学校的足球场中缠绕22英里(约35公里)长的铜线。我们把整整一个圣诞假日花费在这条50码(约46米)长的线路上,以便缠绕和安装笨重的线圈,这种线圈将使高能电子的运动路径发生弯曲。
光实际上可以被解释为第五维中的震动
人是各种起因的产物,这些起因对它们正在走向末日毫无预见性;他的出生、成长、希望和恐惧、爱以及信仰,都不过是原子偶然聚集的结果,火、英雄主义、强烈的思想或感情都不能永生不死;这个时代所有劳动,所有专心,所有灵感,人类智慧在最辉煌时候的所有光芒,都注定要在太阳系的莫大死亡中灭绝;还有,人类成就的整个殿堂必不可免埋在宇宙瓦砾的废墟之下——所有这些虽然远没有摆脱争论,但还是如此近乎肯定,没有反对它们的哲学成立。只有在这些事实的框架内,只有在彻底绝望的牢固基础上,才能安全地建造灵魂的家园。
一个超大质量的恒星可能会有一个等于光速的逃逸速度。此种巨大恒星发出的光永远逃不脱,但可以绕恒星转。于是,对于一个外部的观察者,这个恒星看上去完全是黑的。
尽管人类在地球这颗行星上大约存在了200万年,但是在最近的200年里才迅速达到现代文明,这可能要归因于科学知识呈指数型增长这一事实。那就是,它的膨胀速率正比于人类已知的知识。我们知道得越多,我们就能够以越快的速度认识更多的事物。 实际上,我们科学家所获得的知识总量大约在每10年到20年里翻一番。
如果那是对的,那么我们正在滥用技术和环境,好像我们将会永远活下去,没有注意到存在于未来的巨大灾难。社会作为一个整体也有“彼得潘情结”,永远不希望长大,不希望面对由于自己缺少责任心而导致的后果。
伯克利的马勒已从理论上论证,我们的太阳实际上是一个双星系统的组成部分,而我们的姊妹恒星(被称作涅米西斯——复仇女神或者死亡之星)对地球上生命的周期性灭绝负责。他假设我们太阳有一颗大质量的看不见的伴星,它绕太阳每2600万年转动一周。
科学革命,顾名思义,是向常识挑战。 如果我们关于宇宙的寻常观念都是正确的,那么科学早在数千年前就已揭开了宇宙的奥秘。科学的目标就是剥去客体的表层,揭示它们的内在本质。实际上,如果外表和本质是同一回事,那么科学也就没有存在的必要了。
“科幻作家们在传播科学罗曼史上所做的比所有物理学家所做的总和还要多。”——拉比(Isidore I. Rabi)
在大爆炸之前,我们的宇宙是一个完美的十维宇宙,一个可能实现维际旅行的世界。然而,这个十维世界是不稳定的,它最终“裂”而为二,产生了两个分开的宇宙:一个是四维宇宙,一个是六维宇宙。我们居住的宇宙就在那个宇宙剧变的时刻诞生了。我们的四维宇宙像爆炸般地膨胀,而它的孪生六维宇宙却在剧烈地收缩,直到它收缩到无穷小的地步。这可能就解释了大爆炸的起源。如果正确的话,这个理论将证明宇宙的暴胀只是一个更加大得多的宇宙剧烈变动的一次相当次要的余震而已。这次剧烈的变动使空间和时间本身开裂了。
自然规律在高维空间表述时会变的更为简单和优美。
如物理学家所知,“事件”不会无缘无故的发生。当物理学家完成了一个冗长、困难的计算,突然有好几千个讨厌的项奇迹般地合计为零时,他们知道,如没有一个深层的内在原因,这是不会发生的。现在,物理学家们知道,这些“事件”表明对称性在起作用。就弦而言,此种对称性成为共形对称性,即拉伸或变形弦的世界面的那种对称性。
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有些人通过个人所得、个人关系或者个人经历追求生命的意义。然而,在我看来,有幸得到能领悟自然之奥秘的智慧,财富与生命充分的意义
弦理论尚未被充分认识的最深的奥秘之一,就是为什么它只被定义在10维或26维。如果弦理论是3维的,它就不能以任何合理方式统一已知的物理学定律。因此,正式高维几何,才是弦理论的核心特点。 不幸的是,弦理论家们目前很难解释为什么10维被选中。答案完全在于数学,在一个所谓模函数范围之内。
光能通过真空传播,那是因为真空本身在振动,因为“真空”实际上存在于四维的空间和一维的时间中。
我常想,我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼。
布勒(A.H.R.Buller)在《笨拙》上发表下面这首五行打油诗时充分意识到了这一点(即狭义相对论下超光速的不可能): 有个女孩名叫布赖特(Bright), 她的速度比光速要快的多, 她旅行了一整天, 以相对论方式, 回到了头一天晚上。
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