《量子的世界--扶好你将被惊掉的下巴》
第15节

作者: geffect_fraily
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  日期:2013-04-06 20:05:30
  关于传统文化,我觉得争论正确与否是没有意义的。我们应该转换角度:它们能干什么。既然它们是宇宙的终极规律,那它们肯定有用的,对吧?
  说计算机是由阴阳论搞出来的,那是不是懂得了阴阳就能懂得计算机的原理,再退一步,是不是懂得了阴阳就能编写软件了?
  我知道朋友们可以为它们不能付诸使用提供无穷无尽的理由。比如年代久远,没人真的懂。但我觉得只有一个理由:无为无不为(《道德经》)。只有什么都干不了,才能不被驳倒。想要不被驳倒,就必须什么都干不了。

  其实像周易、道德经一类的,我相信他们的作者都是有明确含义、明确指向的。但后世人为了赋予它们至高无上的地位,就要让他们永远正确。而想要保持永远正确,只有一个办法:让它什么也干不了。于是就变成了你搞不明白含义,他也不知道说的是什么。
  我理解朋友们喜欢这些理论的初衷:获得无上的智慧。这是一个非常美好的愿望和理想。读懂一两本书就获得终极的智慧,谁不爱?我也爱!然而,捷径往往是死路。仅仅凭读两千年前的古书就获得比无数人努力数百年更高的智慧,恐怕不靠谱吧。
  日期:2013-04-11 09:28:03
  很多朋友对相对论和以太感兴趣,咱们大家一块聊聊吧
  相对论一、好奇害死猫
  我们把时光倒回到相对论被提出之前。
  当时的科学界,存在一种以太假说:空间中弥漫着一种叫做以太的东西,它是绝对静止的。我们不用如临大敌地去思索以太是什么,这个假说的关键点不在于此,而在于“绝对静止”。它其实非常符合平常人的思维:一个绝对静止的坐标系,世间万物都在这个坐标系中有一个确定的位置坐标,可以根据物体位置坐标的变化计算速度。这很好理解,也符合常规思路,甚至可以说没什么好质疑的。光也在这个坐标系中移动,它的移动速度就是光速。

  顺着这个思路,科学家的好奇之心被引燃:我们地球在这个绝对静止的坐标系中的移动速度是多少呢?人类很聪明,1887年,以测量这个绝对速度为目的的麦克逊-莫雷实验问世了:
  通过反射和折射,在点M处将一束光分成垂直的两束。在两个方向相同的距离(设为S)M1和M2处放上反射镜,将光再反射回来。我们想象,地球和光都在绝对静止的坐标系中以固定的速度移动,假设MM1沿着地球移动的方向,MM2垂直于地球移动的方向。由于地球的移动,这两束光在绝对坐标系中行进的距离是不同的。MM1那一束光移动的距离是S的两倍加上在这段时间内地球移动的距离(自己想象吧),MM2那一束光的距离可以分成两个垂直的方向进行处理:MM2方向上距离为2S,地球移动方向的距离为地球移动的距离,光的移动距离可以通过直角三角形的勾股定理求出。我们前面说了,光在绝对静止坐标系中移动速度就是光速,由于两束光移动距离不同,所以它们回到M处的时间将不同。我们将回来的两束光进行干涉处理,通过干涉条纹计算两束光的相位差从而得出两束光到达的时间差,然后就可以计算地球移动的速度了。读到这你也许在思索怎么进行计算呢?没有必要了,因为实验结果根本用不到!

  实验设计的很漂亮,那就实施吧。怀着激动的心情记下结果:一次、两次、三次……每写下一个结果就会倒吸一口凉气。为什么?见鬼了!两束光每次都是同时到达!
  这下好了,怎么解释?好奇,好奇,好奇,害死猫了吧?
  日期:2013-04-11 09:47:51
  如果我们把地球当做绝对静止的坐标系,是很好解释的:两个方向移动的距离都是2S,光速又相同,光自然也就在同一个时刻返回。然而,凭什么地球那么特殊呢?凭什么地球是绝对静止的坐标系呢?也许宗教人士会很喜欢这个观点。但没有意义,因为这很容易反驳。我们可以在相对于地球在移动的环境中进行该实验,比如运行的火车上,得到的结果也是一样的。地球是绝对静止的坐标系,那火车就不可能绝对静止。

  日期:2013-04-11 10:53:30
  相对论二、大破大立
  如果我们把地球当做绝对静止的坐标系,是很好解释的:两个方向移动的距离都是2S,光速又相同,光自然也就在同一个时刻返回。然而,凭什么地球那么特殊呢?凭什么地球是绝对静止的坐标系呢?也许宗教人士会很喜欢这个观点。但没有意义,因为这很容易反驳。我们可以在相对于地球在移动的环境中进行该实验,比如运行的火车上,得到的结果也是一样的。地球是绝对静止的坐标系,那火车就不可能绝对静止。

  我们设想,如果绝对静止坐标系真的存在,我们现在的教科书中肯定告诉我们一个“常识”:咱们的地球在绝对静止坐标系中的速度是多少,然后让我们记下来,应付考试。 “我们生活中没有这一常识”这一个常识就说明这个坐标系是不存在的(绕口令嘎嘎)。
  再设想,假设绝对静止坐标系是存在的,宇宙中存在一个星球,它相对于绝对静止坐标系的移动速度比光速高,生活在这个星球将是一个怎么样的场景?我们面朝星球移动的方向,打开手电筒,结果光朝身后跑了。等等等等,各种奇幻到爆的情景可供我们想象。
  存在一个绝对静止坐标系,宇宙中的任何物体都对应于这个坐标系中的一个点,有个确定的坐标,任意两点的距离都可以通过它们的坐标计算出来。这种认识对我们来说是理所当然的事情。然而,残酷的实验就是告诉我们,这个想当然的事情是错误的。
  如果还没明白为什么绝对静止坐标系的存在是理所当然的、是必然的,我们可以换一个说法:如果不存在绝对静止坐标系,那么宇宙中的任何一点将没有一个明确的位置!那么我们的空间的观念就彻底混乱了!
  于是测量地球绝对速度的实验带给我们一个晴天霹雳般的疑问:空间是什么!
  按照人类的空间观念,实验结果就不能得到解释。但如果否定了空间观念,那长度是什么,位置是什么等等一切不都混乱了吗?
  爱因斯坦一鸣惊人:用尺子量的就是长度,用钟表测的就是时间!
  日期:2013-04-11 16:11:23
  相对论三、破除执念,一切以事实为准
  用尺子量的就是长度,用钟表测的就是时间。这句话看起来稀松平常,但它却已经把时空观念给彻底改变了。以前的时空观中,空间和时间都是均匀地分布着,一成不表,我们可以用尺子和钟表测量它们。但爱因斯坦的这两句话告诉我们,空间和时间的本来面目也许并非如我们想的那样,我们想要知道它们的面目就要用尺子、用钟表去测量。也就是说,也许空间和时间在某种情况下是会改变的。

  破除了空间和时间的心理障碍,也就可以无所顾忌地把“绝对静止坐标系”给抛弃了。现在我们把一切都抛弃,只相信一个事实:麦克逊-莫雷实验。
  前面提到了,如果把地球当做绝对静止坐标系,地球上的麦克逊-莫雷实验的结果很容易解释。同样的,把火车当做绝对静止坐标系,火车上的麦克逊-莫雷实验的结果也很容易解释。也就是说,不管你处在什么运动状态,对于光来说,你都可以被当做绝对静止坐标系。这样,就可以解释实验结果了。
  这可有点麻烦了,难道每处在一个不同的运动状态,就有一套不同的运动规律?那就没得玩了,爱因斯坦肯定是不会同意的,所以他设定了一个充满信念的原理,叫做相对性原理:不管处于任何运动状态(匀速运动状态,也叫惯性系),运动原理都可以用同样的数学公式来表达。
  不管处在什么运动状态,对于光来说你都可以被当做静止坐标系,也就是说,不管你处在什么运动状态,光相对于你的运动速度都是固定的。这就是狭义相对论的基础:光速不变原理。狭义相对论的所有理论全部建立在这个基础之上,如果你能观测到不符合光速不变原理的现象,你就可以推翻狭义相对论。在光速不变原理的基础上,我们再考虑长度、时间、质量等物理量。
  既然不同的运动状态下,长度和时间等变量可能并不相同,前面已经提到了,一切以测量结果为准。我们可以开始设想。一个人A站在地球上,另一个B站在运动的火车上。地球上有两个点X,Y,A拿一把尺子测量XY的距离,得出来一个结果假设为l,B也拿一把同样准确的尺子测量XY的距离(可以等火车经过这两点附近的时候拿尺子量一下~),得出一个结果假设为L,那么l和L有什么关系呢?A和B都拿着一个同样精准的钟表,假设从某时起,A的表走过了t秒,同时B的表走过了T秒,那么t和T有什么关系呢?

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