科学之美

10月24日,雨。

阅读书目:《7堂极简物理课》。

作者:卡洛·罗韦利是意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。他对科学哲学、科学史也颇有研究,长期在《24小时太阳报》《共和国报》等意大利报纸上发表文章。

图片发自简书App

金句:

1. 自从得知地球是圆的,像疯狂的陀螺一样旋转之后,我们就认识到事实并非如表面所见。每当我们瞥见事实新的一面时,都会激动不已,这意味着又有一层面纱要被揭开了。

2. 无论是欣赏艺术,还是领悟科学,我们最终得到的将是美的享受和看待世界的全新视角。

3. 彻底的虚空是不存在的,就像最平静的海面,我们凑近看还是会发现细微的波动和振荡。

4. 屈指可数的几种基本粒子,不断地在存在和不存在之间振动、起伏,充斥在似乎一无所有的空间中。它们就像宇宙字母表里的字母,以无穷无尽的组合,讲述星系、繁星、阳光、山川、森林、田地,以及节日里孩子脸上的笑容和星光璀璨的夜空的漫长历史。

5. 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,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。

6. 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。

记录与感悟:本书的作者卡洛·罗韦利用诗一般简洁优美的语言向读者讲述了20世纪以来现代物理学的伟大理论发现。相对论、量子力学、宇宙的结构、空间的颗粒、时间的本质……在这七堂简单明了的物理课里,作者为我们打开了一个奇妙的物理学世界,窥见科学的深刻与美丽。没有繁琐的方程,只有诗意的讲述,即使没有科学背景的人也能轻松读懂。

第一堂课:广义相对论

依据广义相对论,空间不再是一种有别于物质的东西,而是构成世界的“物质”之一,是一种可以波动、弯曲、变形的实体。我们并不是生活在一个空洞的框架中,而是身陷在蜗牛一样的软体动物当中。

第二堂课:量子

在量子力学中,没有一样东西有确定的位置,除非它撞上别的东西。而且,粒子从一个地方到另一个地方,完全是随机的,不可预测,只能通过复杂的计算得到粒子出现在这或者那的“概率”。

第三堂课:宇宙的构造

爱因斯坦的相对论提出后,人们知道了,宇宙并不是一马平川,而是弯曲的,它的纹理就像起起伏伏的海浪,无数星系镶嵌在其中。另外,现在的宇宙诞生之初就像一个小球,大爆炸后一直膨胀到现在的规模,这就是我们现在对宇宙最大程度的了解了。

第四堂课:微观粒子

我们身边的所有物体都是由电子、夸克、光子、胶子组成的,它们被称为“基本粒子”。另外,还有遍布整个宇宙,但不与我们发生作用的中微子以及希格斯玻色子。这些粒子种类不多,却像乐高积木一样,构造出我们的整个物质世界。

​第五堂课:物理学的悖论

20世纪物理学的两颗明珠是广义相对论和量子力学,前者是宇宙学、天体物理学、引力波、黑洞等研究领域的起源;而量子力学则是原子物理、核物理、基本粒子物理和凝聚态物理学科的基础。但是,依照目前的形式,这两个理论不能同时正确。因此,科学家提出了 “圈量子力学”假说,试图整合两大理论。

第六堂课:热学

热量从热的物体跑向冷的物体并非遵循了什么绝对的定理,只是这样发生的概率比较大。从统计学的角度来看,一个快速运动的原子更有可能撞向一个冷物体的原子,传递给它一部分能量;而相反情况非常少。当大量偶然碰撞时,能量就会倾向平均分布,接触物体的温度也会趋于平均分布,热量就从高温物体传递给低温物体了。

第七堂课:我们自己

随着知识的增加,我们知道人类是自然的一部分,受自然规律的支配,是浩繁星辰中的沧海一粟。还有许多未知世界的谜题仍然等待着人们去发现、去探索。

通过七堂极度简洁的物理课,我们领略了爱因斯坦广义相对论背后壮阔的物理图卷,也深入到微观世界,解密了微观粒子构造物质的秘密。同时,研究微观粒子有别于经典力学的运动规律,直接打开了量子力学的大门。“热量为什么总是从高温物体转移到低温物体?”,这一问题的本质竟然是热量从高温转移到低温的概率比较大,而把概率和统计工具引入物理学,则促成了统计物理学的发展。

科学于我而言如此高冷,却又无处不在的影响生活。世界是奇妙的,我们每个人只是这奇妙世界的一粒微尘,科学的学习让我们更加理性,更加敬畏的面对生活。

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