【文魁大脑读书会2016】 薛莲 第76本/100《星际穿越》4

《星际穿越》,整书阅完

阅读时间:2016年7月10日,20:00-21:30;1.5小时;

阅读书本:《星际穿越》,作者:【美】基普·索恩;浙江人民出版社;P150-P358;

阅读目标:了解电影幕后的科学事实与猜想、有根据的推测,学习科学的基础知识

阅读方法:细读

整书阅读笔记及感想:

作为自己整个知识结构的搭建,天体物理当然应是其中一个部分,另外神奇的宇宙也是我比较感兴趣的。这本书非常适合天体物理爱好者,可谓丰俭随意。想大致了解一下的,则一些基础概念讲解得清清楚楚;想了深入了解一下的,则有科学事实、有根据的推测、猜想三个档次的推进,引人入胜。我对前面的一些简单原理描述看得比较仔细,了解了一些基础知识,另外,对感兴趣的电影解读部分也有选择地进行了了解。感谢基普教教授的呈现。

啥叫虫洞?由作者的导师惠勒提出:假设有一只蚂蚁在苹果上爬行,那么苹果的表面是蚂蚁的整个宇宙。如果有一只虫将苹果整个贯穿蛀掉了,那么蚂蚁从一端到另一个端有两种方法,沿表面走或沿虫洞走。而这个虫洞不属于蚂蚁的宇宙,对于蚂蚁来说,苹果内部是三维的超体或高维超空间,就叫虫洞。最初,我们的宇宙有两个相互独立的奇点,随着时间的流逝,两个奇点终于在宇宙的高维超空间里面相互连通,创造出了虫洞。

经过科学研究发现,虫洞也会经历诞生、膨胀、连通和死亡几个过程。而且这几个连起来的过程是在极短的时间内完成的。奇点是空间和时间无限弯曲的地方。

根据爱因斯坦的广义相对论,任何虫洞,如果想要保持可穿行的性质,其内部必须填充奇异物质。任何可穿行的球对称虫洞一定是由某种具备负能量的物质支撑着的。这些物质的能量至少要和光束(或者其他以近光速运动的物体)穿行虫洞时所承受的负能量相当。作者把这种具有负能量的物质称为“奇异物质”。

作者写这本书时推测LIGO(激光干涉引力波天文台)将在10年内观测到引力波。而今年2016年的2月11日,LIGO即实现了这项伟大观测。

引力波会穿过广袤的宇宙向外传播,同时带走双星系统的一部分能量。随着双星系统能量的不断减少,中子星的公转轨道半径慢慢变小。当中子星和黑洞的距离缩小到30千米的时候,黑洞的潮汐力开始摧毁中子星:其中,97%的中子星遗骸会被黑洞吞噬,而另外的3%遗骸会被抛出黑洞,形成一条热气体的尾巴,最后又被黑洞吸回来,并形成吸积盘。

电影《星际穿越》讲述了一场人类经历黑洞、虫洞、奇点、引力异常和高维空间的冒险旅程。所有这些物理现象都源自于空间和时间的弯曲或与弯曲密切相关。

引力波源自于空间的弯曲,所以它们是探索宇宙弯曲的理想工具。

在电影中,米勒星球上的3件事令人印象深刻:极慢的时间流逝、巨浪以及强大的潮汐力。这三者是相关的,因为米勒星球离卡冈都亚(质量至少为1亿倍太阳质量的黑洞)太近。

维度:

在我们的宇宙中空间有三个维度:上下、东西、南北。另外还有个第四维度:时间。我们生活的领域就是这样的四维时空:三维空间外加一维时间。

超体是真实的还是虚构的(有根据的推测):

1984年格林和施瓦茨在寻求量子引力理论发现的工作上取得了重大突破,他们所从事的数学理论叫“超弦理论”这个理论指出,超体的额外维度会以较为显著的方式影响我们的宇宙膜。当我们掌握了足够先进的科技时,就能够在物理实验中检测到这些方式。这些方式或许会使量子物理和相对论的统一成为可能。

在我们的四维宇宙中,没有显而易见的来源能够使潮汐力突然改变。作者推断这个突变的源头就存在于超体中,就是第五维度

作者猜想:超体场并非仅能解释地球上的引力异常。它还有其他两个重要作用:保持虫洞连通以及保护我们的宇宙不被摧毁

量子定律,一切宇宙问题的解(科学事实):

从根本上说,我们的宇宙建立在量子理念基础之上。关于这一点,作者认为所有东西都在随机涨落,至少有一点儿。所有东西!

奇点:量子引力的领地(科学事实):

一个奇点开始于时空弯曲无限增长的地方,在那里,时空弯曲会变得无限强。奇点位于黑洞的中心。爱因斯坦预言了它们,但若想理解奇点里面发生了什么,我们需要量子引力理论。

看完这本书,感觉很过瘾。但我得赶快看一看《星际穿越》这部电影,再脑补一下。


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