第十七课:进入未知的世界

近代科技出现之后,人们才认识到,真正神秘的东西不是妖魔鬼怪,而是宇宙本身

科技的发展,极大的扩展了我们的感官范围。比如,我们可以感知到亿万年前的生命进化历程,我们也可以看到微观世界的活动。

当我们的感官完全超越以后,我们发现了一些更加不可思议的东西。也就是我们从一个常规的世界进入到一个非常规的世界。

人类天然喜欢神秘的东西,然而近代科技出现之后,人们才认识到,真正神秘的东西不是妖魔鬼怪,而是宇宙本身。

爱因斯坦提出了相对论以及质能方程式E=M*C2,这个公式告诉我们质量就是能量,他们之间的换算“汇率”是光速。大概100克的物质拥有的能量相当于一颗原子弹,一个人的身体大概相当于几十颗氢弹(前提是能量全部被释放)。

总之,宇宙中真正稳定的东西是光速,不是时空、也不是质量能量。这根我们日常生活的体验完全相反,我们可以轻易思考每秒1亿公里的速度,但是我们不会想到,速度快了之后,我们周围的东西像纸一样薄;更不会想到当速度超过一个固定值时,时间就有可能倒流。这不是扩展感官,而是颠覆了我们的感官。

之后,人类发现广义相对论和量子物理,人们看到了一个更不相同的世界。

爱因斯坦认为,宇宙是被褶皱了的三维空间,宇宙本身是四维的。以前我们认为时空间是背景,爱因斯坦告诉我们时空间是一种物质,可以弯曲可以波动。引力就是时空弯曲变形而导致的现象,不是力。我们所生活的时空间就是一个类似于软糖的东西。

这其实是意识上的一个巨大跳跃。就像鱼最晚发现水一样,由于爱因斯坦我们才意识到,我们处在一个叫“时空间”的东西里面。凡是有能量和质量的分布,就能带来时空的变形,表现出来就是时空间的不正常,我们的一般感觉就是引力。

1919年,英国科学家在非洲通过对比日食期间和非日食期间星星的位置变化,证明爱因斯坦的观点“时空扭曲导致引力”是正确的。也就是说光子虽然没有质量,但是一样存在引力,引力不是因质量而引起,引力是时空扭曲产生的一种现象。

大的质量会导致引力现象从而改变空间,那会不会改变时间呢?会的,爱因斯坦通过“等效理论”来说明。现在通过精密测量,已经证明爱因斯坦的理论是正确的。

这个理论告诉我们一个事实:在宇宙里,我们可以做时间穿越。只要我们在大引力物体周围转足够长的时间,回来就会发现时间过得不一样。

爱因斯坦的伟大发现让我们有了卫星、有了GPS,要不然我们不可能有宇航科技。

然而,20世纪最伟大的发现,还不是爱因斯坦的相对论,而是量子物理。因为量子物理带来半导体,然后才有了电脑。

相对论相对来说研究宏观,量子物理相对来说研究微观,而这个微观的世界,更不可思议。

量子物理其实起源于工业革命,当时的人们为了炼出质量更好的钢,需要测量炼钢炉里的温度。由于炼钢炉里的温度太高,不可能通过温度计来测量,于是只能通过观察炼钢炉里发出的光来测量,后来人们知道红色代表600度,黄色代表1000度,白色大概相当于1300度。

虽然观察到了这个现象,但是人们一直没有找到对应的公式来描述炼钢炉里发出的光问题。

直到1900年,普朗克发现正好有一个数学公式能够描述。然而在解释这个数学公式时,他必须要假设这个光是一份一份的。

当时大家都知道,光是一种波(运动现象)。后来爱因斯坦证明了,光不仅是波,还是一种粒子(实体)。也就是说光具有波粒二象性。

我们不好理解这个概念,因为我们的宏观世界里没有类似的现象可以比较。

后来科学家深入探究波粒二象性时又发现了电子跃迁(从A点直接到B点,不需要经过中间的任何地方)、测不准原理(宇宙里一切物质的基础速度和位置,是无法都知道的。因为当一个物质足够小的时候,你的测量本身会干涉它的性状),数学原理告诉我们,微观世界里,一切无法测量,我们只知道一个物体在一个地方的概率。

相对论和量子物理给我们解释了两个不同的宇宙,相对论告诉我们宇宙是弯曲的和连续的;而量子物理告诉我们微观世界里,空间是平直的跳跃的。两个理论都很好用,但它们逻辑完全不同,如何统一相对论和量子物理,是今后科学的方向。

这也给哲学带来了重大的挑战,也就是我们再也无法通过简单的思维来衡量外部世界。

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