读书笔记
2013-02-04
就目前而言世界可以笼统的分为宏观微观。
宏观上通过广义相对论借助平滑的时空把恒星和星系结合在一起。爱因斯坦提出一个很有意思的假设：我们以同样速度跟着火车跑，我们可以看见火车里的人相对我们是静止的。那如果我们以光速或者接近光速的亚光速奔跑，看到光是怎样的？然后他被当时的土人说成脑子有坑。事实上，即便我们以无穷接近光的速度奔跑我们看到光时，它也还是以光速远离我们。因为在速度增加到无穷接近光速时，我们的空间发生扭曲压缩。根据广义相对论，质能决定空间曲率，光在空间中走的是两点之间最短的距离，如果观测到光发生弯曲那说明空间本身是弯曲的。所以时间和空间并不是处处平坦的，它们应该是弯曲的，那么或许在某个时刻曲率足够大到卷成一个圈，那我们没准会回到之前的时间空间点。不过也有认为时空即便卷曲，它也不是卷成一个甜甜圈，而是一坨牛粪状的螺旋，所以不存在重合的可能，因此我们回不去的。
微观上通过量子理论来阐述。亚原子粒子被类粒子力结合到一起。力由不同的量子交换产生。根据海森堡的不确定性原理，我们不能同时测得亚原子粒子的位置与速度。只能做到某时电子以某速度出现在某地的概率，电子是点粒子，宏观上表现为薛定谔的波动方程，波动越大处出现电子概率越大。
杨米尔斯场，既标准模型，这个理论包括了麦克斯韦场。它阐述所有的物质由轻子、夸克组成，他们通过胶子交换不同类型的量子相互作用、结合，但因为在自然界中力场强的足以紧闭夸克，所以在非实验室里头观测不到自由夸克。但是杨米尔斯场的阐述过于繁琐复杂，被认为是不完整的、不成熟的理论，但是又还找不到更精练的表述方式，它就像是把一堆木材堆到一起，当发现新的粒子时，就再往这个柴堆里扔进新的木材。
从严格意义上说，宇宙中所有的原子最终都将衰变成辐射，所有的元素都是不稳定的，只是有些原子的衰变期太久了，以我们短暂的生命来衡量它是稳定的。
最新的理论莫过于弦理论了。弦理论认为微观层面是约为质子的一万亿亿分之一的弦在振动，每一种振动都代表独特的共振或粒子，放大粒子即为弦振，宏观上看是粒子与弦共振而不可分，弦可以分裂成更短的弦也可以连接成更长的弦。这种振动就类似弹吉他时候不同的弦发出的音频不同，同一根弦按不同的品发出的音频也不同。
为什么说世界是十维的或26维的？因为只有在十维或者26维才能合理的统一已知的物理学定律，它的核心是高维几何。物理学家在看到这些公式的时候一头雾水，因为高维实在很难想象和理解，只有通过数学公式推导才能得出，所以换句话说，数学家更接近世界的本源。
把弦理论定义在十维是因为仅在十维应用拉马努金函数才能保持自洽。
有一种猜测是在大爆炸产生前宇宙处于对称的十维状态，但是能量太高处于一个不稳定的状态。大爆炸后十维宇宙分裂成我们所处的四维和另外六维，四维迅速扩张，六维极度缩小。不过这个过程在宇宙大坍缩时会发生逆转，到时候六维扩展四维缩小，能量越大，就有越多的对称性恢复，据说在10的32次方开温度时，十维对称性会得到恢复。
这里不得不说一下拉马努金这个印度出品的神人。他出自穷人家庭连上学都上不起，而且在学校里头也是个异类因为他只对数学感兴趣。他的研究完全游离于主流之外，他靠独自工作居然推导出西方数学一百年内的已经被证明推导的模函数！但是相当悲剧的是他不过是重复前人的工作，他33岁就死于肺结核，在临死那一年他的工作相当于一个大数学家一生的工作。后来翻出他的笔记本里头记载了四千多个模函数完全没有注解，也只有他自己这样的天才才知道自己写了些什么。
超弦理论预言所有的力包括引力在内将在普朗克能量处出现统一，既10的28次方电子伏数量级，但是这个能量超过了当今科技的水平，拿全世界的财政来搞一台超级对撞机也没办法。
SSC超导超级对撞机的想法是在管道中加速两束质子，分别顺、逆时针加速到最大能量后相撞，将产生40万亿电子伏能量，希望从碰撞产生的亚原子碎片中找到奇异的亚原子。
黑体辐射：光的频率（颜色）与温度关联，如烧红的铁恢复到正常颜色时仍然有热辐射，军用夜视镜就是根据这个原理进行观测的。
剩下本书就是介绍宇宙大爆炸过程、恒星演变过程并同时产生不同的元素。还有黑洞、史瓦西半径，通过黑洞穿越的很容易被碾成渣的爱因斯坦罗森桥、亦或是很舒服的穿越的索恩蛀洞。书里有说到一个跟我以前认识不太一样的地方：大质量恒星坍缩后并不是变成一个点，因为它越缩小自转越快，就好像花样滑冰时伸出双手转动，当双手收起时转动速度加快。所以恒星坍缩后会变得越来越扁，最后变平形成一个环绕着黑洞，它的引力极大但不是无穷大，理论上我们沿着黑洞转动轴进入黑洞中心，我们会处于一个引力巨大但不是无穷大的点对抗引力无穷大的黑洞避免我们被碾碎，然后有很小的概率可以穿越爱因斯坦罗森桥到达另外一个宇宙。但是到了另外一个宇宙也不见得好，因为绝大多数的其他宇宙是死的，要找到一个跟咱们所处的有生命的、相对稳定的宇宙是很难得，或许文明在达到三类文明后有可能探索到其他适合我们生存的宇宙，但是文明在我们所处的这个阶段是最不稳定也是最容易被毁灭的。
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