2019-07-23第一章《我们的宇宙图象》上

这一期我们讲第一章《我们的宇宙图象》上。

不知道您会不会听到这一期的最后一秒,干脆,直接给干货,先给出这一期的整体认知。

这一章作者霍金的思路是这样的:先讲我们对宇宙空间的认识是如何一步步演进,演进到感觉宇宙的空间样子并非稳态,也就是随时间会变化,于是问题来了,宇宙最初是什么样子,即宇宙起源问题。行文从空间过渡到时间。

ok,最重要的话说完了。是不是有点干?那我们还是喝口水润一润,回到原文中,一点一点看霍金是怎么娓娓道来的。

Action:

第一章《我们的宇宙图像》(上)

先贤艰难建模型 稳态最终成问题

P2:毕竟全书第一段

ok,下来我们还是按照时间顺序,看看历史上的先贤们是如何认识我们的宇宙的。

P3:

当我读到这里时,不禁感慨,亚里士多德生活的时期,对应中国的春秋战国时期,我们也诞生了大量的先贤,百花齐放,百家争鸣,但考虑的问题真是大相径庭。我们的先贤们考虑更多的是如何治理好这个国家,如何建设和谐社会,而此时亚里士多德已经想到了:地球是一个球,不是一个平板。不然的话,我们应该叫它“地板”,而不应该叫它“地球”啊。我们来看看亚里士多德是如何论证这个伟大的猜想。接“第一”。(一个技巧:先说我国,再说回书中的人,这样一段感想说完就又回到文章中)

“第一”读完后:

读到这里,你觉得亚里士多德牛X不?对于月食的认识,我国到一千多年后的明朝时期,还认为月食是天狗吃月,完全没有想到月亮上少一块,和我们脚下的这片大地有关。我们解释天文现象时,要不说成是天降祥瑞,要不皇帝下个罪己诏。而公元前300多年的亚里士多德,已经想到月食与我们脚下的这片大地有关了。接“第二”。

“第二”读完后:

第二点可能结合图更加直观。另外第二点的论述中,霍金缺省了一句话,就是如果地球是一个平板,那么从地球上任何地点看遥远的北极星,视角应该是近似相等的。发散的看,第二点是从旅行中得知的,如果一个人没有,呆过低纬度地区,也同时去过高纬度地区,是很难发现北极星视角度不同这个现象的。可能这就是“读万卷书,行万里路”的一个体现吧。接下面一段的“希腊人甚至”。

P4:

在这顺便开个玩笑,行星,就是会动的星星嘛,当时只发现了5个,所以分了金木水火土,当时没有发现天王星和海王星,如果当时观测条件允许,发现了天王星或者海王星,是不是我们的五行理论要改名成六行,或者七行。好,继续读

P5:

读到这里,我想着重说下托勒密的意义。一直以来,托勒密在教科书中都是做为哥白尼的对立面存在,感觉托勒密和他的地心说就是个“反面教材”。但其实,托勒密的意义是很大的,他第一个对天文学进行了系统的数学建模,天文现象不再是人为的拍脑袋,而是可以计算预测的,比如计算日食月食的发生时间,虽然误差比较大,但也是人类历史上巨大的进步。而且如果你深入了解他的这套模型,会发现它很精妙,包括后面的哥白尼都是在这个大框架下进行改进。另外读过《三体》的听众,可以回忆下书中全息游戏中提到的各种预测三体运动的模型,相信刘慈欣在创作《三体》时也是参考了托勒密这套模型。

P6:

当我读到这里时,眼前一亮,宗教和科学好像就是在争夺“空间”,这个“空间”不仅指宇宙中的空间,哪些空间归科学,哪些空间归上帝;这个“空间”而且指人心。科学越进步,宗教的“空间”就越小,此消彼长。接着读啊。接下一段“然而”,读到“观念”。插入

读到这里,我要提一个原理,就是奥卡姆剃刀原理,这个原理称为“如无必要,勿增实体”,即“简单有效原理”。从托勒密模型到哥白尼模型,体现的就是奥卡姆剃刀原理,更简单的模型,更少的条件,往往意味着更接近真理。接着读“后来”

P7:

就是说“地心说”延续了一两千年才被推翻,my god!

这一段,正文中用括号括了起来,虽然是补充说明,但是很精彩,体现了思维的严谨性,同时也是我们奥卡姆剃掉原理的再次应用。接着读“同时”,一直读到“最重要的著作”,

注意!,没有之一。对于物理教科书和历史教科书都会提到的《自然哲学的数学原理》,简称《原理》,霍金给出这样的评价,我还是很赞同的。虽然后面的麦克斯韦、爱因斯坦也是开宗立派,但经典物理学就《原理》诞生,这是从无到有的。可以设想物理学再发展若干年,爱因斯坦的相对论会不会也归为经典物理学,说不定相对论会变成中学生的必修课呢。接着读“在这部著作中”

P8:

读到这里,我不禁拍案,我怎么没想到。高中时,我物理不是学的很好嘛,怎么对这种定律、概念间的矛盾,完全没有意识到呢?我们看牛顿是如果思考这个问题的。接着读“在1691年”

这里按下一个问题不表,看有没有听众会提问,就是如果恒星都绕着太阳转,就可以避免塌缩到一起的推论,当然这里面有很多问题,比如多个物体绕一个物体,就很难像行星绕太阳这样转,因为太阳的质量比行星们的质量大太多了,不然行星间的引力影响也是要考虑进去,这样计算轨道就复杂多了。

P9:

读到这里,我们可以看出,牛顿把问题引向了“宇宙是否无限”这个问题。如果宇宙有限,那么按照万有引力定律,整个宇宙应该会往中心收缩;如果宇宙无限,并且大体均匀,那么任何一点都可以当作宇宙的中心,这时这一点左侧物质的引力会和右侧物质的引力完全抵消掉,即合外力为0,那么宇宙就会处于一种稳态,而不会向一点塌缩。当然,从那时的天文观测,牛顿更相信宇宙是处于一种稳态的,于是宇宙也是无限的。我们看看霍金是如何批判这种论述的,接着读“当人们议论到无限时”

P11:

读到这里,顺便提一句,刚读的几句话,就是物理上平衡是否稳定的判断方法,这种方法其实也可以应用到各个领域,比如判断一个公司制度,社会结构,或者一个人体系统是否稳定。举个可能不太恰当的例子,一个健康人,得了感冒,这个就是一个小的扰动,通过自身免疫系统发挥作用,过个一周身体康复,回到原来健康的状态,这个系统就是稳定的;相反,一个得了重病的人,这时一个小小的感冒,很可能就是致命的,他就回不去原来的身体状态,这个系统就是不稳定的。

总结下,我们看到从亚里士多德到托勒密,再到哥白尼,然后到牛顿,伟大的科学家们如何在迷茫中艰难探索,一代一代的建立模型,改进模型,给出新的理论解释。让我们人类,对于“我们在哪”的认识,从天圆地方,到“地原来是个球”,再到地心说,然后到日心说。不过牛顿的万有引力定律,让一些人意识到,宇宙不可能是静止的,也就是说,宇宙会随时间而变化,那么宇宙开端的问题就摆在了我们面前。欲知后事如何,且听下回分解。

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