《大话物理——旅行到时与光的尽头》
第22节作者:
一朵熊ss 科学史上的两大奇迹年——1666与1905——仔细探究起来,其实有着本质的不同,爱因斯坦在1905一年之内向科学院连续递交了六篇重量级论文,那是白纸黑字、有据可查的,但牛顿的所谓奇迹年,却很难拿出证据,从现存的算稿来看,直到他从乡下返回剑桥,对离心力的认识仍是模糊不定的;更在1679至1680年间,经胡克指出,才意识到“引力按距离增长的平方倍衰减”是公式中最最关键的因素。
当然,这么说并不是要否认牛顿的贡献,他仍是古典力学的集大成者,并极具天才地用自己创造的“流数”严格证明了所有重要关系式;但物理规律的发现过程需要漫长的积累,无数次的犯错,把它简单归结为坐在苹果树下等待“尤里卡”,未免抹杀了其他人付出的大量心血,并把艰难的探索之旅简单化了……诸位若对这段历史感兴趣,还需另行查证,切不可以文中所述为据。
日期:2014-11-11 11:25:31
《力的故事》完结
又一单元更新完毕 撒花鼓掌~~
照例,LZ要给自己放个小长假 Happy去鸟~~
前两单元的内容相对比较基础,我们一起爬坡蓄势,是为迎接后面紧张刺激的思维大回环 @@~~ 诸位 好好休息 下个单元《狭义相对论》见^^
日期:2014-11-19 10:10:26
第三章 狭义相对论的故事
上一单元曾介绍过,叱咤风云的牛顿力学体系是建立在伽利略不变性这块基石之上的。最简单的例子,你坐在一辆沿着赤道匀速飞驰的火车上(为配合脚下的大地,就选个比较夸张的时速吧:1700千米/时,方向:与地球自传相反),向上空抛出一个小球,小球必将直直朝下落回你手中。但此时,假若路边的车站恰好立着路人甲一名,他抬头望进车窗,则会发现小球从A地开始上升,同时还不忘随着火车前行,直到B地才落回到你怀中——它不再简单地直上直下,而是在空中划出一道优美的抛物线。同一个小球,同一次运动,由于观察角度不同,竟得出了两种结论。
也许你要说,你坐在火车里处于运动状态,而路人甲定立于大地,所看到的景象当然不同;我们可以在叙述的时候附加一客观条件,“在静止者眼中,小球做抛物运动”,这样就把你和路人甲区别开了。可是,一旁的路人甲同样有资格争辩:“我分明是运动者呀,跟随地球的自传一刻不停地飞旋;而你呢,同火车一块朝着自传的反方向狂奔,看似‘运动’、实则却‘悬浮’在原地。”这绝对不是诡辩,试想,如果你乘坐的火车超静音、无颠簸,你不伸头往外望,又怎能确定自己是运动还是静止?
换言之,身在系统内部的人,根本毫无办法分辨该系统究竟是处于匀速直线运动还是静止状态——“运动”或“静止”,完全取决于系统外部的参照物——这就是相对性原理的最初版本。许多人都以为“相对论”是爱因斯坦在二十世纪才造出的新词儿,实际上,从伽利略时代起,它已然给世人带来了无尽困惑。那么,是什么造成了这种模糊不定的相对性呢?
日期:2014-11-19 11:37:04
真空,亦或“假空”?
民主的空间
众所周知,我们生活在三维世界,空间中每一点的位置都可以由笛卡尔直角坐标系准确地标注出来。如图,x、y、z三根轴线两两相互垂直并相交于原点O,坐标系中的任意一点皆可由x、y、z轴上三个相互独立的数字加以描述;例如,点A可写为(Xa、Ya、Za)。但这三个数字并没有绝对意义,试想如果A点保持不动,而将坐标原点向右后方移动一段距离,此时,A点的坐标就变成了(X’a、Y’a、Za);又或依然固定A点,令y、z两根轴线环绕x轴各自旋转90°,此时,原先的y轴变成了z轴,而原先的z轴不仅变成了y轴、且其箭头指向更与初始状态相反,所以,现在A点的坐标可写为(Xa、Za、-Ya)。你若乐意,还可以玩出更多花样:原点沿x、y、z三方皆有滑移,三轴分别围绕原点翻转,甚或原点平移的同时三条轴线整个再旋上127°来个乾坤大挪移……每一次变换,你都将收获一组全新的坐标值,单仅空间中一个小小的A点,就可拥有无穷多组坐标值。头晕眼花了吧,茫茫点海中想要找到它岂不难于大海捞针?
别着急,让我们再多加几个点试试看。如图,令ABC共同围成一直角三角形,再次发挥想象力随意转动坐标系,聪明的你定能发现:不论原点移到哪里,x、y、z三轴指向何方(当然,三轴间的直角关系不能破坏,否则就会对轴与轴划定的空间产生挤压或拉伸),ABC三点各自的坐标值如何变换……它们之间的三角关系总是稳固如山:∠ABC优雅地保持着90°,而A-B、B-C、A-C之间的距离也始终没有改变。如此一来,只要牢牢记住某点与其相邻各点的位置关系,在变幻无常的坐标系中,就再也不用担心丢失已锁定的目标点啦。
若把一套坐标系所勾勒的图景看做一个空间,那么,不论该空间被推移到多高多远处,或翻转成x、y、z轴指向不同的另一个空间,分布在原空间中各点的相互关系并不会因之而改变。坐标变换中这一恒久的“不变性”为我们揭示出一条重要讯息:空间中任何一点或任何一片区域都不比其他区域更为特殊,各部分有着同样的权重——各位置相互之间完全平等。牛顿把这可贵的平等性定义为空间的“均匀性”,在他看来,空间永远均匀地向着各方无限延展。同理,空间中也不存在某一方向比其他更为优越——各方向之间完全平等,这就是空间的“各向同性”。
由于空间的均匀性与各向同性,任意物体都可由无穷多套坐标系加以描述,而所有这些描述相互之间完全等价。换个角度,这也就意味着:在同一空间把物体任意地平移或翻转,并不会改变其秉性。
日期:2014-11-21 20:36:38
话说LZ刚刚《星际穿越》归来~~
因为之前的电影宣传上一直强调有请基普·索恩加盟编剧团队 而他又是当今前沿理论学家中位数不多的支持“平行宇宙”猜想的 于是 LZ就想当然以为这片儿和“多世界理论”有关……
看了电影才知道 半毛钱关系都没有 影片非常非常非常好看!
大诺兰不愧为光影魔术师 画面、剧情、节奏、剪辑都保持了一贯的高水准 而编剧小诺兰更是将其最为擅长的时间概念玩弄得出神入化 且片中大多数技术细节都经得起理论的考量 是真正的硬科幻~~
强烈推荐!
日期:2014-11-21 20:43:18
民主的时间
然而,仅有空间上的平等,并不能解释运动过程中的相对性;因为物体既然动了起来,改变的就不只是方位,还有一样东西在一分一秒默默流淌……没错,那就是时间,一个与空间若即若离、却又总是进退相连的物理量。与空间不同的是,时间仅有一个维度,只能沿着一条轴线向两端延伸。在《力的故事》中曾提到过:牛顿定律并不拒绝时光倒流;因此,本单元中,我们权且遵照牛顿爵士的旨意,把这个与现实相悖的棘手问题先留到一边,假定你能够在时光刻度间随意游走。
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