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大話物理——旅行到時與光的盡頭
大話物理——旅行到時與光的盡頭
天涯/一朵熊ss     阅读简体中文版

        學生時代,我為自己選擇的專業叫做“物理化學”。身邊的親朋好友聽到這個名字通常只有兩種反應:這么枯燥的東西,你干嘛要學它?這么抽象的玩意兒,你學了又有什么“用”呢?面對眾人或訝異或同情的目光,我張口結舌,無言以對。說實話,直至今日,我還是不知該怎么回答這兩個問題。而我之所以愛上基礎學科,只是因為心中那份難以割舍的好奇。

  同大多數孩子一樣,我在中國式的教育下,從一開始套用公式埋頭解題、考啥學啥;到后來隨著知識面的拓寬,再回過頭來重新審視自己所學……繞了許多彎路,也有了些許收獲,愿把流連其間的樂趣,與你一同分享。 

  也許你從未曾想過,物理學家聚會之時圓桌旁是怎樣一幅畫面:拉普拉斯妖、麥克斯韋妖、芝諾的小烏龜、薛定諤的貓、布里丹的驢子、亞馬遜叢林里翩翩飛舞的蝴蝶、超級鋼琴旁狂敲鍵盤的小瘋猴……真可謂妖孽叢生、群魔亂舞。即使在最為嚴肅的學術講座上:各種“鬼”粒子、“鬼”場……依然不時現身,成為眾人關注的焦點。而這些幽靈之所以神秘,只不過由于我們所掌握的信息還不夠豐富,隨著人類知識的積累,在邏輯思維與觀測數據的雙重圍剿下,它們終將現出原形;而每俘獲一只幽靈,就意味著我們距離宇宙的終極真相更近了一步。

  《星際迷航》里來自二十三世紀的招牌技術“Beam me up”其理論基礎源自對愛因斯坦EPR佯謬的破譯;而企業號賴以穿梭于廣袤時空的“蟲洞”也是他老人家廣義相對論的一組特殊解——愛因斯坦-羅森橋——的衍生物。即將啟程的《星際穿越》讓“平行宇宙”概念又一次走到了聚光燈下,這座挑戰著每個地球人的想象力的魔幻樂園,其構建磚石竟源自對薛定諤腦海中那只可憐的小貓的一再逼問……

  紛繁蕪雜的現象背后,往往蘊含著至臻至簡的運行規則
  看似一片虛空的畫面背后,卻極有可能埋藏著層層機密

  你若用心查探,每一條定律、每一個公式的發現過程都將是一部驚心動魄的推理小說。


 聽一朵熊講那時與光的故事


  獻給

  從12歲到120歲,所有對這世界充滿好奇的孩子


 第一章 光的故事

  光是生命體最為熟悉卻又最為陌生的物質,
  它綿延亙古,穿越層層時空來到你我面前;
  它刺破濃郁的黑暗,所過之處萬物無不心神搖曳,虛實交錯間漾起圈圈漣漪;
  它無聲無息、了無行跡,卻又如同血管中跳動的脈搏,一旦消逝,大千世界將隨之崩塌于不復……

  自從智慧的火炬點亮了宇宙一隅這顆祥云繚繞的藍色星球,星球上一代又一代的探險家們在好奇心的驅使下便從未曾停止追問:與我們朝夕相伴的光,它到底源自何方、竟是何物?

  最初,古希臘那幫思維漫步者中有人提出這樣一個猜想:光是眼內伸出的某種類似觸手之物,它能向四方無限延展,并攀附于各物體上;所以,我們看到某樣東西實際上是目光觸摸到了它。但這一論斷很快就被先哲們歷經邏輯熔爐千錘百煉頭腦給否定:假若看見東西是因為眼球自帶發光功能,那如何解釋夜晚的存在呢?只要我們從撕開眼皮的一瞬,時刻不停地釋放“光須”,黑暗將無處藏身。“兩眼泛光說”不攻自破,但光是觸手狀物質這一想法并未就此在論述中消身匿跡,若干年后一幅更具說服力的圖景誕生了:我們之所以能夠看見,是因為物體表面散發的“光須”鉆入了雙瞳之中。如此說來,為了能被人類感知,周圍所有的物體都在悄無聲息地制造著光芒?為了不被視而不見,每個生命也都必須努力使自己分分秒秒光彩奪目?新理論勉強能夠解釋“光明”的另一面“黑暗”的存在:只需令所有生物/非生物同時停止發光即可。依據“實體泛光說”,搭建一間小黑屋倒是勉強可行,但若想泯滅蒼穹其難度大概不亞于創生三界吧,為了繪制無邊的暗夜,難道寰宇設計師真的在一切物質背后都偷偷裝上了同一型號的亮度開關?

  遺憾的是,還沒等這群可敬的幻想家沿著密林中新開辟的小徑走出多遠,羅馬人的鐵騎便肆意地踐踏起他們的家園,凱撒征服埃及之時,被譽為文明燈塔的亞歷山大圖書館慘遭戰火吞噬,布魯卻姆總館七十萬卷藏書被損毀四十余萬;更致命的打擊還在后面,公元四世紀,帝國最后一位君王狄奧多西一世(即:弗拉維烏斯?狄奧多西?奧古斯都大帝 Flavius Theodosius Augustus “the Great”)決定將基督設作國教,為了從靈魂深處掌控他的子民,狄奧多西一面瘋狂迫害異教徒,一面傾盡全力誓將異端留下的遺跡在他管轄的地域之內一一抹去。聲名遠揚的亞歷山大城自然首當其沖,基督教大教長圣?狄奧菲魯斯親自披掛上陣,率領大隊烏合之眾一路摔搶打砸,恨不能立刻把塞拉比斯神廟夷為平地,位于其中的圖書館分館也難逃厄運,滔天的烈焰之中,流傳千年的哲思妙想須臾間化作一片灰燼……怎奈事與愿違,倚仗強權打造的“統一”不過一副虛空的軀殼,狄奧多西死后羅馬帝國迅速走向分裂,可被他推向頂端的基督教會卻兀自壯大起來,不但兇殘地噬虐著每一個與其不相偕同的思想流派,更逐漸凌駕于皇權之上,成為地中海沿岸真正的統治者。公元415年3月的一天,一伙暴徒在新任主教西里爾的授意下埋伏在希臘學派的傳人、亞歷山大城最美麗的女兒——數學與天文學家海帕西婭(Hypatia)——出門授課的必經之路上,將她從兩輪車中強行拽下,一路拖進教堂,剝得一絲不掛,然后用削磨鋒利的蚌殼一塊塊剜下她的皮肉,這位在生命的終極旅程依然勇力捍衛著自由與尊嚴、怒斥教廷無恥行徑的非凡女性此刻已血肉模糊,息若懸絲;但窮兇極惡的暴徒仍不肯罷休,竟掄刀剁去了她的胳膊和腿,將那尚在顫抖的殘肢投入到冰冷的火焰之中……古希臘文明的最后一粒星辰就這樣浸沒在無際的血海,隕落于歷史深處。此后漫漫長夜里,禁錮人心的恐懼像癌細胞一樣徐徐擴散至整塊歐洲大陸,以其為食的愚昧和妄誕蛆蟲般大搖大擺地爬過街頭巷道,將它們圓滾滾的身軀擠進每一戶房舍、脹滿每一顆腦袋。

  然而,人類精心培育的智慧萌芽豈是蠻力能夠輕易摧折,西羅馬覆亡之后,大量的書籍與殘片被轉移到了東羅馬(即:拜占庭帝國),在那里它們找到了全新的用武之地——為漸次崛起的伊斯蘭文明源源不斷地提供生長的養分;同時,阿拉伯人在繼承了這筆寶貴的財富之后,也不忘對其進行擴充與拓展;最終,升級版的知識又通過地中海域反哺回歐洲各君主國。這一過程斷斷續續耗費了近十個世紀的光陰,直到公元十三世紀,曾經那束思辨的微光才再次浮現在大陸上空,此時,它已然修煉作萬道霹靂,灼目的光亮凌空劃過就如同數柄利劍穿透重重霧靄,將中世紀的陰云驅散殆盡。

  隨著銅鏡、玻璃等光學構件在工匠靈巧的雙手中打磨得越來越剔透玲瓏,人類逐漸意識到:事物不但可以通過眼睛來認識,更可以運用精妙的儀器從不同角度進行觀察與測量;暗影中的鏡片寧澈如水,但只要把它移到陽光下,其表面就會泛起最耀眼的光華;在暗室的墻壁上鑿一個小孔,對面的影壁就能把屋外的斑斕景象一一納入囊中,但整幅畫卷卻呈倒立狀;將幾塊凹凸各異的玻璃按照某種特定的順序組合起來,就可以帶領我們去探訪肉眼無法企及的世界……千奇百怪的現象共同揭示著一個道理:“看”確實是外部光線投射到視網膜而激起的神經信號,但并不是唯有自發光的物體才能被感知;不會發光的物體也可以倚賴穿梭于近旁的光線來勾勒自己的輪廓,有的甚至借助周遭極其強大的光源讓原本不起眼的自己流光溢彩。而所謂黑暗,不過是由于特定區域內,光源暫時熄滅或受到阻隔時,不發光的物體恢復至本來樣貌。關于“看”的謎題似乎找到了答案,但更深層的困惑隨之而來:我們依據什么來判斷一個物體究竟在“發光”還是“借光”?光的本質到底是什么?為了探尋謎底,讓我們暫且將自己融入時空之中,化作一團無形無質的泡沫,跟隨光束來一場奇幻的旅行吧……


http://bbs.tianya.cn/post-no05-351992-1.shtml


時光之歌:一場從古典力學到量子力學的思維盛宴

http://bbs.tianya.cn/post-no05-375035-1.shtml



2015-09-06 23:24

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