弦论小女孩的弦论课|第三课|时空告诉物质如何运动

今天上课,老师说:“时空告诉物质如何运动。现在你想像这里有一个床单。一个大铅球在上面。让床单变弯了。现在你在上面扔一个小乒乓球会怎么样?这个小乒乓球就会顺着凹下去的地方运动。这就是时空告诉物质如何运动。”

思思又有些迷惑不解:“不对头啊。这个乒乓球怎么运动我在牛顿力学课里就学过啊。怎么要广义相对论。”。于是转过头问旁边的一个同学。这个同学是个跳级生,没学过牛顿力学。进入这个班分班考试的时候看不懂F=GMm/r^2是什么意思。所以扣了几分。但幸好因为牛顿力学占的比重比较小,侥幸过关了。没想到,学广义相对论的时候竟然如鱼得水。经常排班上前几名。思思问他:“严严,老师说时空告诉物质如何运动是怎么回事?这个乒乓球,难道不是因为这个乒乓球受到的引力有一部分分解成指向大铅球的力。所以乒乓球才会向大铅球运动啊。这是力在告诉物质如何运动。怎么是时空告诉物质如何运动?”

严严说:“我告诉你吧,引力不是力。”

思思更迷惑了:“我前几天纠结白马是不是马都纠结了好几天。现在又有人告诉我引力不是力?”

于是转头问旁边的另一个同学:“惠惠,要不给我讲讲。”

惠惠说:“老师是说,引力是几何。”

思思还是不明白,于是思思又问后排的赫敏:“你成绩最好了。要不你给我讲讲。”

赫敏是这学期刚转进来的外国学生,她父母来中国做生意,她就跟着一起来了。她不到半年,汉语就说得跟中国人没什么区别了。不过大家有时候还是觉得她说的汉语怪怪的。因为有一次大家在河边玩儿。她看见一条狗叼着骨头。就指着狗狗对大家说:“喂喂喂。你们看呐。狗狗在啃河上的骨头。”大家哄堂大笑,就纠正她说:“你应该说,狗狗在河边啃骨头。”赫敏只是微微笑笑,但并不纠正自己原先说的那句话。但令大家奇怪的是,这样一个平时说话有时候都感觉说不太通顺的同学,怎么次次语文还考第一名。

令思思吃惊的是,平时几乎从来不跟她说英语的赫敏突然冒出来一句英语:”Gravity may not be understood as a force. It may be understood as geometry“

怎么问了这么多人,每个人都是一个说法呢?思思很着急。本来只用背一句话的。现在要背四句话了!她不禁又睡着了。

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弦论小女孩又出现了。

小女孩说:“你怎么上课不专心,又睡着了?”

思思说:“来抱你大腿了啊。谁叫你只是我睡着的时候才出现。”

小女孩说:“哼。你醒着的时候,我安排了你老师给你讲课啊。可是你又睡着了。所以我只好来你梦里push你学习啦。这样才能保证你一天24小时都在学习嘛。”

思思说:“你不知道啊。我快晕死了。关于这个引力是什么,今天听到了四种说法。”

小女孩说:“我们先去玩滑滑梯。”

思思虽然不情愿。因为怕睡着久了又被老师批评。但没办法,拗不过贪玩的弦论小女孩,就跟着她一起去了。

弦论小女孩递给她一副眼镜。自己也戴了一副。他们来到游乐场的滑滑梯旁边。思思戴上眼镜。突然就看见旁边出现了很多很多的线。弦论小女孩对她说:“这些就是我们的滑滑梯。你老师不知道会不会讲这个线名字叫什么。不过它们一般在人类的语言中,名字叫做‘测地线’。你看到这些线是不是有种弯曲了的感觉。我们上去了之后。你就会感觉到自己顺着这些线在运动。这就是时空告诉物质如何运动。你牛顿课上的老师也没说错。引力可以认为是一种力。那个F=GMm/r^2是一种近似描述。你那个同学没学过牛顿力学,所以不知道你问的什么意思。但他也是对的。因为他直接就学习了最精确的描述。这些也就是你听到的引力是几何。还有赫敏告诉你的是最严谨的回答了。”

思思恍然大悟,觉得还是弦论小女孩说的令人开窍。她上了滑滑梯之后越来越快越来越快搞得她惊心动魄,非常害怕自己最后撞到那个球被撞瘪了。但弦论小女孩在旁边哈哈大笑毫不介意。思思在一阵心惊肉跳中醒过来了。

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“思思!你怎么又睡着了。不专心学咒语!”思思被老师从梦乡里拉回来了“你来回答这个问题。‘物质的运动是什么决定的’。”

思思刚准备回答:“物质的运动是由滑滑梯决定的。”她定了定神,心想,这样说肯定要被嘲笑。于是又打算说:“物质的运动是由什么什么线决定的。”可是由于退出梦境的时候心惊肉跳,思思忘记了“测地线”这个名词。

于是她终于改口“物质的运动是由时空的弯曲决定的”。

在老师和同学惊异的目光中,思思逃过了第三劫。


[1]这里说明一下吧。这个小球滚床单的例子还有“引力不是力”这些内容来自我最近审的一本科普书的初稿,名字叫《六极物理》。当时我跟作者说,这话怎么读起来怪怪的。后来一想。貌似引力的英语是Gravity,不是Gravity force。好像改成英语念这句话就通顺一些了? 这本书现在排当当科普榜第一名了。看了这个书之后我有一种它将成为中国的费曼物理讲义的感觉。我自不量力的给我这个小说定义成中国的物理世界奇遇记吧。我知道肯定远远不能跟物理世界奇遇记相提并论。但是这是我努力的方向。毕竟,有了开始才会有更好。我之所以每写一点就放上来一点的原因就是希望大家多多给我提建议。无论是什么物理方面有趣的小梗也好。文字游戏也好。反正有趣的,都分享给我。也许有一天,就可以fit到某一课里面了。写这个故事的过程,就是把书上的公式,翻译成弦论世界的小电影的过程,让我觉得弦论更有趣了。里面有不符合弦论的情节希望大家给我指出来。因为我有时候真的可能细节上注意到这里注意不到那里。那个滚床单的例子我后来看到Quora上面有人做这种三维的图。就觉得其实那种三维的visualization要更高级一些。所以写了个小小的补充。算是狗尾续貂了。

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