重新观看世界|《七堂极简物理课》

     

卡洛.罗韦利   著


                              1

     想象一下这两种画面:

      ①你爬上山顶,视线辽远,顿生“青山绝顶我为峰”的豪气,你突然想起某个事实:因为离太阳比较近,所以山上的时间流速比较山下快。

        ②人潮中你与人欣赏升起浮游又消逝寂灭的烟火,量子的幽灵突然浮现在你的脑海:灿烂的烟火形式之内其实是簇堆奔乱的光子海以概率式的碰撞呈现。

       这一刻,你头脑里的知识,也就是与世界的本质攸关的『事实』捕捉了你,因而你发现在所栖居的世俗生活之外另有一种伟大的呈现:自然比我们看到的更加精妙。

     这些事实,犹如梦境般的材料,在生活中属于“无用之认识”,在历史的长河中却颠覆了几乎整个人类的思想历史。

      它们却是20世纪物理的两个伟大的支柱:相对论与量子理论。

       被称为“最美理论”的相对论是由爱因斯坦通过其卓越的思考和精巧的思想技艺雕刻的理论,展现了世界极其简洁、深刻的秩序。空间并不是有别于物质的东西,而是构成世界的“物质”成分之一,一种可以波动、扭曲、变形的实体,因而空间会像海平面一样微妙地起伏。这个空间在相对论的勾勒下充满了绚丽与惊奇:发生爆炸的宇宙、坍塌不见底的黑洞、扭曲的光线与时间,引力波穿越无尽星际。

     另一个支柱则是量子理论。由普朗克、玻尔、狄拉克等天才开创并完善的理论,实验与应用上获得了无与伦比的成功与影响。能量并不是连续变动的,而是一个一个的“量子”组成。量子力学框架下没有基本粒子拥有确定的位置,只有一种存在的概率云,也只有与其他东西相互作用时才存在。爱因斯坦坚持认为“上帝不掷骰子”与玻尔进行了无数次的思想交锋直到去世,然而,量子理论依然令人困惑,它究竟是什么?是非凡的探索还是美丽的错误?

      两个伟大的理论从根本上深刻地改变了人类“观看”世界的方式。相对论塑造了新的宇宙图景,空间曲面上充满了无数新奇与未知。量子理论下的基本粒子,摆动在存在与不存在之间如同宇宙字母表的基本字母,共舞着一曲诡异的存在之舞。

       而热力学,作为量子理论和相对论的第三版块,包含着时间的本质。黑洞,既具有量子性也具有引力性,更是热洞。因而成为联结这三大板块的关键元素。

   书中作者从相对论和量子理论中构造了新的理论“圈量子理论”并热情地讲述其尝试解答。空间不是连续的,而是由“空间原子”组成,被称作“圈”或环,形成关联的网络从而编织空间的肌理,在这个理论里,时间不存在了,消隐在事物的关系之间,宇宙的起源也可以推溯到大爆炸之前。对于物理学的困惑和未来充满了热情,他写到:

   在科学的前沿,在人类认知能够抵达的边界,科学变得愈发迷人了,它闪耀在对原初想法的锻造中,在直觉和尝试里,在那些被选择又被放弃的道路上,在不断产生的热情中,在于努力想象那些从未被想象过的事。

                                2

    所有这些关于宏观或者微观图景的刻画,但最后给予我们最大的问题就是:

         我们到底是什么?

     我们是这个世界的观察主体,透过不断增长的知识与逐渐熟练的观察艺术,洞悉了部分宇宙的本质。

        我们天性充满好奇心,是丰富的信息的集合与交流,能够想象那些从未被想象的事。

      卡洛罗韦利无数次地提到作为人类的局限性。虽然我们对世界的认识逐渐丰富,与此相比我们对自我的认知依然粗糙,因而我们受到的局限来自于经验的滤镜:无知、感官和智慧。即使如此,人类依然拥有相信理性、严谨和智慧而不是诉诸于直觉。

       作者以诗意而严谨的文字说明了两个对于人类生活的重要的面向。

     一个是『事实』。也就是在我们现有的知识体系内充满客观性的知识。这些知识并不是我们的先民围绕着篝火在星空下编织的天马行空的故事,而是那些永不止步的追踪者的猎物,他们从痕迹的细节中看出太阳升落背后的轨迹与规律,从事物的运动中得到普适的方程。这些事实,也是自然的一部分,也是为什么当我们在山上意识到时间的不同流速的震撼,意识到有形事物背后的无规律存在。它们不同于我日常生活的用,而是在提醒我们面对超越于人类观察尺度的伟大事实。

      另外一个是『真实』。虽然在哲学上我们无法确知所谓的存在的本体和证明,但作者依然充满热情地认为我们存在的真实性。我们所有的情绪、性格、社群都是出自于真实的我,这因为我们是自然的一部分,是所有事实的一部分。我们受自然规律的影响,而这与我们自身的自由选择并无冲突,自然规律并非宗教的宿命论。

     作者对物种的未来抱持着悲观的态度,因为“我们造成了环境和气候的恶化,公众舆论和政治观点却把头埋在沙子里,无视我们正在面临的危险”。然而

     我们的爱与真诚与生俱来,我们天生就渴望懂得更多,渴望不断学习。我们对世界的认知在不断增长。在知识的边界,我们的求知欲在燃烧。我们渴望探索空间纹理的细微之处,探索宇宙的起源,时间的本质,黑洞的现象以及我们思维的运行。
     现在,在人类已知事物的最前沿,我们将要航行于未知的海洋,世界的奥秘与美丽熠熠生辉,让我们目眩神迷。

      这是我近些年来读过的最好的科普书之一,尽管它篇幅不超百页。它充满深情地以诗意的语言告诉我们“看不清的比看得清的更广阔”,描述我们是自然的宇宙的一部分,随之生死寂灭,也向我们发出诚挚的邀请——仰望星空,重新观看世界。


延伸阅读:

1.《上帝掷骰子吗——量子物理史话》

    群星璀璨,最好看的量子理论科普,你所不知的物理之壮美。

2.《时间的形状:相对论史话》汪洁 著

    比楼上稍微差点,因为整个理论老爱是全部的实力担当,几乎单枪匹马地勾勒时空的本质。

3.《果壳中的宇宙》

   微博新晋网红霍金的物理学科普,涉及到20世纪物理学的方方面面。

4.《小楼与大师:科学殿堂的人和事》

   内容杠杠的,就是名字起的不太适合传播。

5.《别闹了 费曼先生》

   他不是物理学家,是一个物理艺术家。用和菜头的话来说就是:这是理科生写给世界的情书。永远趣味盎然的费曼先生!

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