作为一名理科生,高中时期,我们学习了牛顿万有引力,也学习了爱因斯坦的相对论。在我的印象中,万有引力定律是适用于宇宙中一切物体运行的规律,而相对论,我只记住了质能转换方程E=mc2以及老师口中说的时空变化(对于速度增大到一定程度,时间就会变慢这一现象,我一直不明其里),这两者之间,似乎并没有什么联系。
读了《极简宇宙史》后,我才发现,自己以前学的知识,全是一知半解,知其然而不知其所以然。
科学家们利用万有引力定律在太阳系八大行星上进行验证,结果发现,离太阳最近的水星,其运行轨道与计算有一点偏差,并不完美。
牛顿的公式给物体如何互相吸引定了量,但它没有解释引力到底是什么东西。(科学家的思维,和我们差别确实很大。上学时,我竟从来没有思考过引力的来源这一问题)。
有一个科学家提出了一个疯狂的想法:宇宙的构造是一张3D甚至4D不可见的膜,当一个人跌落时,并不是有一个往下拉的力让他跌落,而是他沿着宇宙构造中一个不可见的斜坡滑行而已。疯狂想象,仔细求证,在牛顿死后一百五十多年里,水星的轨道偏差问题,被他解决了,这个人就是爱因斯坦。那个将物质与宇宙的局部几何联系起来并用以解释本质的理论,被称为广义相对论。宇宙中所有的物体,行星、恒星、星系、星系群都会引起周围的时空弯曲,使附近的物质顺着时空斜坡滑下,这就是引力的来源。
现在,我们知道了,牛顿的万有引力定律有其局限性。同理,广义相对论也会有它的局限。时空在它所包含的物体周围弯曲和拉伸,那么,不停地将能量加入到某个空间,当弯曲变得越来越厉害时,最初形成弯曲的不管什么东西都会被进一步挤压,让那里的密度越来越高,形成一个恶性循环,直到无情地让时空崩塌,这种崩塌,超出了广义相对论所能应对的范围。黑洞即是如此。因此,我们需要一个更大的理论,哪怕是仅仅为了解释这些崩塌。而这,正是科学家们现在做的工作。
虽然牛顿没有发现自然的终极理论,虽然爱因斯坦的相对论也有其局限性,但这并不妨碍他们的理论成为伟大且正确的理论。正如作者后记中所说:为了找到正确,我们需要错误 ,这样我们才能向前进步。这句话,不仅仅适用于科学研究,也适用于我们社会生活的方方面面。
浩瀚的宇宙,往往给予人们美好的憧憬,,它似乎拥有者神秘的力量,促使着人 们去探究它,直到有一天……
那是一天清晨,阳光明媚,我朦朦胧胧的醒过来,微张着双眼“啊”我大叫一声,因为我看见了一面我完全不熟悉的屋子,超现代主义的装潢让我一头雾水。这时,我感到楼下有脚步声传来,几秒钟后,一位与我差不多大的男孩走了进来,“你醒啦,看样子你是地球人?”,我用力的点了点头,然后问他“这里是……”“这里是莫迪亚星球,你应该是从光度黑洞中进来的。” 听着他的话,我似乎明白了一点。我下了床,穿上鞋,我便不由自主地飞了起来,“啊,哦,咿呀。”我的头不断撞击屋顶,男孩硬把我拉了下来。他马上往我的鞋底贴了一张“纸”,对我说:“这里不是,没有地心引力,只有贴上防飞贴才可以。”我揉着头上的包,似懂非懂的点了点头。我问他“你叫什么呀。”“我叫杰姆,你呢?”“你叫我什么都行。”“那我就叫你地球朋友吧。”“好啊。” 他带领着我参观了这个星球,街道上到处都是未来的房子,所有的这个星球的人见到我都跟我打招呼:“你好,地球小朋友。”看见这么多陌生人对我这么友好,我不由得慢慢喜欢这个星球了,在街道上的房子都和我们现代生活的房子都不一样,我们现代的房子都是花花绿绿的,而且盖一栋房子需要很长时间,在这个星球里是不需要那么长时间的,也就是分分钟的事,而且貌似这个星球里的人们都不喜欢花花绿绿的颜色,一整栋房子最多也就两个颜色,两个颜色的是少数的,大部分都是一个颜色的,而且是最简单的颜色,黑灰白相间。
在这个星球上除了房子和我们现代生活得房子不一样之外,他们的学校也和我们不一样,他们的学校看起来很有“食欲”没错,就是很有食欲,因为他们的学校除了是汉堡包就是可乐,或者是蛋糕的形状,让人一看了就很想上学,因为看到很有食欲,在这个星球上课也很好的,因为这个星球上的老师们从来都不拖堂,下课时也不管学生们,我想这也许是每个学生的愿望吧,没有老师的管制,可能会很轻松吧,但是被管制着,也许会使自己进步吧,也许被老师管制着也是一种对自己最好的教育吧。 参观完学校,杰姆又带我参观了餐厅,也顺便在餐厅里才吃了一顿美美的晚餐,这个星球上的餐厅也和我们地球上的餐厅不一样,在这个星球上的餐厅里,你想吃什么就有什么,而且色香味俱全,而且上菜速度也非常快,不像我们地球上的餐厅似的,有些菜餐厅里都没有。 杰姆带我参观完以后,他带着我去了一个空旷的场地,开始我还好奇为什么要带我来这里,真打算问他,结果令我惊讶了,他们专门为我准备了一个欢迎仪式,我们才相识一天,有些我还叫不出名字,就熟悉那么几个,但是他们却为我准备这么盛大的迎接仪式,实在使我感动,我真的非常喜欢这个星球,就仅此一天而已,我就喜欢上了这个美丽的星球。
梦醒了,也天亮了,昨晚做的梦依然清晰的记着,那里是我的另一片天空,那里有我仅仅相识了一天的好朋友,我会永远记着我的那些外星朋友的。
爱默生曾说过这样一句话:“如果有人感到孤独寂寞,就让他看看天上的星星吧。这些从天国传来的光芒会将他与他所触摸到的世界分离开来。”
我是一个喜欢看星星的人。在夜晚,仰望星空是一件很美好的事。夜幕上星辰闪烁,璀璨而华丽,有着绚烂而迷幻人心的美。伸出手才发现,它们是那样的遥不可及,星辰是近乎永恒的存在,它们将亿亿万万年地存在于浩瀚的宇宙中。而我们,与这宽阔无际的穹宇相比,只是那样微渺的一点。很好奇星辰所存在的神秘空间,那个我们不可捉摸的宇宙世界。
我常常去书店,想阅读那些有关科学的著作,可每次翻阅便被上面晦涩的专业术语,难以理解的化学物理概念所困惑。一次偶然,在一大堆书中看到了一本封面黯淡的,上面只有两个简洁之字的《宇宙》。我好奇地翻看了起来,草草阅读之下,并没有看那些纯学术的作品而感受到的生涩难懂,反而走进了卡尔萨根所深爱的那个奇幻的宇宙世界。将书买回家,我沉静地阅读了起来。小时候有梦想成为科学家,儿时的认知中,科学是一个奇妙的词,可以创造发明出无数新奇的东西,同样那些遥远星辰上的画面和故事也让我格外向往。而长大以后才发现,科学是那样的深奥玄妙,梦想也早已不知所踪。卡尔萨根的《宇宙》却让我重新陷入了那个梦境般奇幻的世界,也燃起了我对科学的热情。书中并没有其新的理论与知识的发现,但吸引我的是萨根那形象生动的描绘和天马行空的丰富想象。萨根笔下的宇宙是动态的,不是那些深奥的天文学宇宙学概念,不是只有天文科学家们才能看懂读懂的独享事物。微观粒子的奇妙和宏观宇宙的壮美,属于宇宙的秘密,那样清晰而生动地展现在我们面前。萨根的独特讲述,使我深深沉醉其中,那些我所渴望知道的奥秘,从宇宙洪荒到如今科技时代,从西方的文明到东方的历史,都一一得到了解答。在萨根的《宇宙》中,我不再恍若一个旁观者,只能仰望着那一门高高在上得学科,欣赏着别人津津乐道的天文事件;我感到我成为了这茫茫穹宇中的一员,身处其中,探索着它那惊心动魄的奥秘。紧紧缠绕主题的,不仅只有广阔宇宙之间的奥秘,更有对人类的历史与未来,政治与宗教,命运与梦想的探求与思考。其中萨根这样写道:“……宇宙中可能存在许许多多有高级生命的世界。但是根据达尔文主义的理论,除地球以外,其他地方不存在人类。只有在这里,只有在地球这颗小小的行星上才存在人。我们是珍稀濒危的物种。从宇宙的角度来看,我们每一个人都是极其珍贵的。如果有人与你有隙,让他活下去吧!因为在1000亿个星系中,你找不到第二个这样的人。人类的历史是缓慢地认识这样一个真理的过程:我们都是一个更大家族的成员。” 这是萨根和平的博大之爱,是对每一个生命的尊重与关怀。他不仅是科学知识的普及者,更是科学精神的传播者。即使在病重之时,他仍然指导学生进行科学研究,倾其心血编著讲述着《魔鬼出没的世界》中科学的蜡烛怎样照亮黑暗......
在全书的结尾萨根更表现了其对人类前途的深深担忧,并为地球而呼吁着“我们应该忠诚于全人类,忠诚于整个地球。必须由我们来为地球大声疾呼。维持人类的生存不仅是对我们自己负责,也是对宇宙负责,对这个古老的、浩瀚的、孕育了我们的宇宙负责。”伟大的萨根编写了一首真正的宇宙史诗,深爱着宇宙星辰的他,追寻着自己的梦想而去。像萨根一样“酷爱星辰,岂惧夜幕”,努力寻找生命中最璀璨的亮点吧!
因为星并不远梦并不远,只要你踮起脚尖。
今天齐天大圣孙悟空、脚踏风火轮的哪吒、排着队伍的“神奇宝贝”、勇敢团结的葫芦娃和美丽善良的美羊羊……聚到一起开聚会啦!
聚会时,孙悟空的朋友和对方相互敬着酒,突然,红色警报响了起来,“不好!又是哪个坏蛋!”大家一听见警报立刻站起来说道。“不用怕,自从西天取经后,好久没有遇到那么刺激的事了,待俺老孙去捉拿他。”孙悟空兴冲冲地说。说完就翻了一个跟头,瞬间就飞走了。哆啦A梦说:“不能让他一个人去,我们也去吧。”“可是我们又不会飞呀。”皮卡丘无可奈何地说道:“别怕,我有一个万能包呀。”哆啦A梦一边说一边从他的万能包里拿出许多个飞行器来。“原来是宇宙海盗呀,走,为了世界的和平!我们一起起降服他们。”哪吒说着就飞去与孙悟空回合。
正在孙悟空与宇宙海盗打得不可开交时,“悟空哥,我们来了!”哆啦A梦飞在前面喊。“哦,我们也来了,这个海盗真厉害,我都和他大战了好几回合了,但是……”“我们一起打败他吧!”说着他们各自都使出了自己的绝招:皮卡丘使用了“十万伏特”,葫芦娃兄弟使用了自己的绝招……宇宙海盗看了孙悟空竟然有那么多帮手,只好投降了。“嗯,你这个大坏蛋,敢打扰我们开聚会,我们饶不了你!”哪吒愤怒地说。“等等,哪吒兄弟不要冲动,人们常说冲动是魔鬼呀!”葫芦娃兄弟齐声劝阻。听了这句话,哪吒只好放了这个宇宙海盗,并说:“今天,我葫芦娃兄弟为你求情,你走吧,以后不要再做恶了。”
就在这时,美羊羊过来了,“大家回去吧,我已经把饭菜重新烧好,一起吃吧!”
浙江台州温岭市茶山校区六年级:麦芽糖520
在一个茂密的森林里,鸟语花香,空气十分清鲜。小动物们正在聚精会神地听山羊老师讲课,突然‘‘叭’’的一声,地震动起来,把大家下了一大跳。到底发生了什么事呢?
大家跑出去一看,原来是一艘飞船。有学问的山羊老师猜测:可能是从天上掉下来的不明飞行物体的飞船。这时,飞船的舱门打开了,一个黑影像大家走来。小兔走到前面一瞧,又急忙跑回来大叫:‘‘怪物!有怪物啊!大家快逃命啊!’’怪物居然开口说话了!‘‘大家好!我是来自于阿厚重火星里的外星人。’’大家惊讶得瞠目结舌,没想到自己和书中说的外星人见面。外星人笑眯眯的说:‘‘来!坐上我的飞船吧!我带你们去宇宙玩。’’大家一口同声:‘‘好!’’大家和山羊老师都一起坐上飞船。飞船启动了,大家边穿宇航服边激动地说:‘‘出发!’’
飞船漫漫的离开地面,越升越高。在飞船上,山羊老师和外星人给大家讲宇宙中星球的故事……听完山羊老师和外星人详细的讲解下,大家才知道:宇宙中曾发生过一次大爆炸,那一次大爆炸才形成了现在的星球,还有,太阳居然51岁了!这些宇宙奥秘成了大家的好奇心。到了宇宙,大家纷纷下了飞船。大家看到宇宙中的景象,有的男生叫到:‘‘哇!宇宙真大,太酷了!’’有的女生不禁赞叹:‘‘宇宙实在太美了,真想以扼腕的星空!’’这时,大家觉得自己的身体轻飘飘的。不过一会,大家都飘起来了,‘‘啊!救命啊!’’几个胆小的女生叫起来。山羊老师给大家讲解:应为大家离开了地球的引力所以才会飘起来。大家飘起来在宇宙中玩耍,几个小伙伴还看到了:木星、水星、土星……山羊老师看了看手上的表对大家说:时间不早了,我们该回去了!’’
外星人把大家送回森令后走了,许多同学挥手向外星人再见,然后回家了。
第二天,山羊老师上课时说:‘‘只要有一个目标,就要坚持努力去完成它!’’
本书的作者是克里斯托弗·加尔法德,剑桥大学理论物理学博士,史蒂芬·霍金的亲传弟子,从事有关黑洞信息悖论的研究。与史蒂芬·霍金及其女儿合著有儿童文学作品《乔治开启宇宙的秘密钥匙》,在全球45个国家出版发行。目前,加尔法德主要致力于向公众传播现代科学知识,并长期做客法国电视台和广播节目。
本书的主要内容是我们的存在的确让太阳系与众不同。夏夜,你躺在沙滩上,仰望夜空。一颗小小的流星安静滑过,还来不及许愿,不可思议的事情发生了:你一下子穿越五十亿年,走进时光的旅行……
作者带领我们踏上一场关于宇宙的过去、现在和未来的惊奇之旅。不需要图表和方程式,只需凭着奇诡的想象,我们就可走向衰亡的太阳表面,飞越遥远的星系,感受来自黑洞的死亡魅力……你可以轻松读懂时至今日的宇宙神奇,继续探究关于上帝的存在、时间的起源以及人类的未来。
作者首先以地球为中心,一层一层的向外辐射,直至人类目前能到达的宇宙最远处。地球之外,离我们最近的就是那颗不辞辛苦的绕着我们转的月球,月球有两面,见不到太阳的那面为黑暗面,没有蓝天、没有风,是因为月亮上没有大气层。月球是如何产生的呢?追溯到几亿年前,一次小行星碰撞到地球之后,扯下来了一块巨型物质,经过时间的雕磨,成了现在的月球。在往外看去,我们看到的是一颗红且大的太阳,太阳内部一直在发生着剧烈的热核聚变,遵循着爱因斯坦著名的方程式E=mc2,巨大的质量在慢慢转化为能量。也正因为这个反应的存在,太阳的表面充斥着强大能量的等离子气体。
紧接着视角转到了太阳内部——日核,有基本原子构成。在太阳的周围,有八大行星,加上小行星带围绕着太阳不停歇的转着,依次顺序是水星、金星、地球、火星、小行星带、木星、土星、天王星、海王星。在海王星最外层还有一个被称为柯伊伯带的环带,这是我们在地球上所见的慧星产地。其中被降级的冥王星也在其中,冥王星降级为矮行星,还有妊神星、鸟神星。以上所有的在宇宙中看去是一个圆盘,被称为奥尔特云,与太阳一起所有星球一起构成了太阳系。太阳系有个邻居—比邻星,也是另外一颗恒星,红矮星,因其表面红色,但是其体积远小于太阳而得名。另外还有一颗移动最快的天体S2,称为人马座A*,科学家猜想其旁边有个黑洞,才会造成其移动速度之快。所有这些,一起构成了整个银河系。众多的恒星系构成了银河系。银河系的邻居是仙女座系,还有许许多多的星系群、星系团、超星系团,一起构成了我们现在所见的宇宙。
沿着虚空一直向外延伸,直到达最深处,突然遇到一面墙,这面墙你无法穿透,阻碍你,用x光、伽马射线也无法探测的,这个墙被称为临界最后散射面,其与宇宙大爆炸有关。第二章以牛顿的万有引力开场,太阳系中的七大行星都遵循牛顿的万有引力定律,除了水星,这颗特殊的行星无论怎么计算,始终都有微小的误差存在,那么造成这个原因是什么呢?爱因斯坦提出的广义相对论,就回答了这个问题,把宇宙比作一个橡皮膜,行星都在沿着这一个不可见的斜坡滑行。这个理论就解决了水星运行误差的原因,水星每次的公转轨道都是不一样的,与上一次无法完全重合。
接下来讨论了宇宙的三大原则,宇宙第一原则是:在相似条件下,大自然在任何时间与空间都遵循着同样的定律。如果没有这一规则,拿宇宙中很多我们将不可知,不可计算。光具有波粒二象性,既具有波的特征,波长、频率、周期,也具有粒子的特征。光从太阳到地球的时间大约是8分20秒,也就意味着现在你感受到的太阳光是8分20秒之前的太阳所发射出来的光,而非现在。
原子是由原子核和绕其运行的电子构成,然而这种运行机制并不同于宇宙,其区别在于电子的跃迁,能量需要改变,从近处跃迁到远处,电子需要吸收能量;从远处跃迁到近处,电子需要释放能量。只有能量的改变,电子才可以跃迁。运用这种理论,我们可以通过光的粒子性来判断宇宙中天体的距离,通过其呈现的光谱,暗淡的部分被称为吸收线。不过,在观察宇宙中的天体的\'时候,出现了一个问题,在光谱上所呈现的整体向红色偏移,距离与我们越远,他们的颜色偏移也就越明显。于是提出了一种设想,相互之间的距离在被拉远,星系间的空间在拉伸,宇宙在膨胀,哈勃在提出了,所以也称为哈勃宇宙膨胀定律。好了,现在谈谈宇宙第二原则:假定宇宙中没有一个特别的位置。宇宙第三原则:以在一点的观察者而言,任何方向看上去都是一样的远处的星系总是在远离他所在的观察点,同那些星系远离地球一样。这个理论只适用于一种非常大的尺度、极大的尺度。万物都处于宇宙的中心,整个宇宙在过去比现在小得多,宇宙一直处在膨胀之中。
宇宙中存在四种基本作用力,第一种也是大家广为熟知的是外有引力,密度大的物体永远在密度小的下面,如果你需要摆脱引力的作用的话,需要得到一个最低速度,E=。这个也是爱因斯坦的质能转换方程。此方程式是假想宇宙内,两个星体之间有个曲线和斜坡,也正是这个假想,推断出宇宙中时间和空间的弯曲,爱因斯坦的方程很好的解释了宇宙的这种现象。误差永远都是存在的,而且时间和空间都是不区分大小的。“热大爆炸”理论不发生于宇宙时空中某一个特定的点,而是在宇宙中任何地方,一切地方,在距地球一百三十八亿光年处的最后临近散射面。在这个最后临近散射面,的另一边,在那里是一切的混合,所有的理论将不再适用。一切都将不再常理之中,一切都已经无法描述。在最后临近散射面仍有残余热量,这种辐射被称为宇宙微波背景辐射。这个验证了宇宙诞生于“热大爆炸”。
现在,我们将要面对两种不同的穿越,一种是非常快速的世界,一种是非常微小的世界。钟表的时间并不以相同的速度运行,实际上,时间的流逝取决于物体间的相对速度,而这就是爱因斯坦提出的狭义相对论,当速度达到光速或者速度无限接近于光速的时候,时间会膨胀,物体长度会收缩。高速运动中会发生三种违法常理之事,(高速运动是指接近于光速的速度):第一、时间的流逝与你在地球上的任何地方都不同;第二、你将变越来越重;第三、距离在你前进的方向上变小了,长度收缩。所以我们永远无法达到光速,因为没有东西是没有质量的,质量的存在会约束速度的增加。
当速度达到近光速的时候,时间将不再遵循地球上的时间规则,时间会膨胀,同时长度也会收缩,质量也会变大。速度越快,质量也会变大、时间的弯曲也会更显著。这就是时间膨胀效应。
所有的物质都是有原子构成,在这里我们将遇到宇宙中第二种基本作用力,电磁力。宇宙中任何两个物体之间,不管他们是不是有磁性,都存在着某些东西,这东西被称为电磁场。里面到处存在着相互作用虚光子可以出现在任何一个时刻。电磁场是一种激流,在这激流中会有光珠出现,但是你不能看到,转瞬即逝,称他为虚光珠。自然中只存在两种电磁荷,正电荷和负电荷,会让他们互相吸引或者排斥,虚拟光珠排斥同种电荷,吸引异种电荷。电磁场都弥漫在整个宇宙之中,又在带有电荷的物体周围及其之间变得活跃的不可见的迷雾,并非真实。
原子由原子核和电子构成,电子按其一定的轨道绕着原子核永不停息地运动着。然而电子跨越轨道运行,这叫做量子跃迁/隧穿,需要能量的转化。能量与时间、位置与速度,在量子世界的场中并不是互相独立概念,电子不由更小的例子组成,无法再切开、打破和分裂。是电磁场的产物,一种表现形式,是一种基本粒子。实光子和电子都是电磁场的基本表现,不由任何其他物质构成。虚拟粒子的作用只是为了携带电磁力,作用于带电荷或电磁的粒子之间。电子和光子相互作用,相互转化,我们所存在的一切都是物质与光的游戏。
接下来介绍了一个非常著名的原理:泡利不相容原理,波状的电子不会相互重叠。两个氢原子和一个氧原子构成了一个分子,在地球上就是水,在外太空就是星云。原子损失电子或者得到电子就会成为离子,离子是带电荷的,总是想和东西在一起,构成分子。咱看看原子核内的构造吧,原子核内有带电荷的质子,质子由三个夸克组成,犹如一座监狱。夸克在强相互作用量子场下的表现,将夸克粘在一起的是胶子。对于夸克来说,自由是越近越好。夸克既属于电磁场,又属于强相互作用场。他们能与两种不同的作用力携带者——光子和胶子相互作用,在短距离中胶子的力量比光子强许多。强相互作用场里有六种不同的夸克,但在原子核中只有六种中的两种,“上夸克”和“下夸克”,质子由两个上夸克和一个下夸克组成,向上的力就大于向下的力。而中子却相反,中子也是构成原子核的物质之一,但是其不带电,由一个下夸克和两个上夸克组成,电呈中性。两个胶子可以合在一起,变成两个夸克。
宇宙中最后一种基本作用力就是弱核力,可以把这个场看作毁灭的场,将另外两个场建造起来的东西拆除的场。只作用于组成原子核的构件上,比强核力弱很多,弱核力量子场有着属于其自己的基本粒子和作用力携带者,自发的核裂变过程被称为放射性,。W或Z玻色子击中夸克后可以将上夸克变为下夸克,将下夸克变为上夸克,将中子变为质子,中微子是人类想象的最小真实,只受到弱核力和引力影响,对枪相互作用和电磁场完全没有反应。可以射穿我们所知道的所有物质,几乎不被阻挡。放射性很危险,当原子核发生衰变的时候,会分裂出中微子、夸克、电子与光子。两个质子和中子结合在一起成为阿尔法粒子。这就是第一种损害;第二种是高能电子,可以将正常的光子打飞;第三种是高能光子,即伽马射线,放射性具有***伤力。
电磁力和弱核力是早就存在的另一种作用力,另一种场的两种不同表现。,曾经是统一的“电弱场”。至此我们把视角转到真空,宇宙中所有的粒子都能变成另外的东西。量子微粒是难以捉摸的,当没有关注大自然的时候,一切可能发生的事搜发生了。可能性而非确定性的存在是对于极其微小的世界你不得不接受的客观性质。粒子出现需要从量子场中获得一些能量,因为这些场填满了所有时间与空间,粒子可以在任何空间和时间出现,宇宙在任何地方都不是真正真空。卡西米尔效应证实了真正的空无一物并不存在,我们的世界还存在不同种类的真空,还会产生真空之力。在整个宇宙中,所有的基本粒子,都诞生于同一个背景场中,也会在任何时候被同一个场景所吞噬湮灭:某个量子场的真空。
那么为什么宇宙中存在的是四种基本场呢?”希格斯粒子“的发现,”胶子浓汤理论“可以有效解释我们现在所不能理解的宇宙现象。一个电子从来不会被单独创造。它必须与另一个与它除了电荷之外一模一样的粒子一同被产生。那个所带电荷是正的,被称为“反电子“。当一个电子与反电子相遇时,他们发生湮灭消失不见,他们的质量变回能量,在一瞬间变成光。电子门与他们的相反自己产生于电磁场,当它们相遇湮灭后又变回到电磁场,反粒子就在我们身边,很少,因为每次一个反粒子出现,都只能存在非常短非常短的时间。任何反粒子与它对应的正常粒子遇到时就会立刻湮灭,依照爱因斯坦的E=变成一缕能量与光一起消失。这已经被应用到医学当中,PET就是这种技术。
接下来,我们的视角转换到宏观宇宙中,从宇宙最初的”暴胀场”宇宙暴胀开始。想了解宇宙需要两方面的信息:规则和出事条件。一开始这一切都是压缩在直径10米的球内,温度一直在持续上升最终暴胀。能量聚合,变成夸克,夸克又结合在一起,变成中子。接着围绕在你身边的物质与反物质对变成了光子。中子质子结合在一起形成了原子核,宇宙暴胀,能量密度下降,被密集的粒子浓汤所包围,那锅浓汤是量子场的各种激发态以及他们对应的基本粒子、作用力携带者混合而成。最后形成了我们现在所看到的临界最后散射面。
物理学中有三种谜团第一种是来自理论本身,他们是理论性的;第二种是根植于观察和实验;第三种是谜团出现在没有人能够在理解任何东西的时候。黑洞与时空诞生前的物理学就同属于这三种谜团。有许多黑洞,且星系中心就有一个超级黑洞,黑洞的尺度可以是任何大小,可以是两个极端。正因为有这种可能性存在,所以很多疯狂,没有理智的理论被提出,如多宇宙、平行宇宙、多维空间,和弦理论。
在微小世界的量子规则的后果之一,某事只要可能发生,他就一定会发生。在了解了这么多的宇宙奥秘之后,大家一定关注过“薛定谔的猫“的实验,将一只黑白猫装进一个可以完美封闭的盒子,一旦关上,没有人能够从外面知道里面的情况。另外,还需要找一种放射性材料,这种特殊材料,在你的实验过程中会有50%的机会产生射线。现在实验已经做好,小猫有50%的机会被毒死了,一切取决于放射性衰变。盒子中的猫是生是死,一切都成了迷,只有打开才可以知道情况。那么量子世界的规则是:衰变还是未衰变这一事件直接联系到毒药和猫,只要盒子未被打开,这只猫既没有死去,也没有活着,而是同时存在。我们的宇宙中的一切都是由量子物质构成,因此所有一切都由量子物质构成,因此所有一切都应该被看作是一种可能性同时存在的巨大量子波。
宇宙中存在一种不与光相互作用的物质,无法通过收集光线的望远镜观察到它,他不是普通物质,但与普通物质一样可以让时空弯曲,这种物质就是暗物质。在银河系上方,有两个闪着的天体,他们彼此围绕着转动,非常快,而且不怎么对称。两者中的一个大家伙是红巨星,另一个是白矮星,但是白矮星正在吞噬这颗红巨星,这个过程牵涉到巨大的能量。暗能量能够产生类似反引力的作用力,让物质与能量之间相互排斥而非吸引。时空在它所包含的物体周围弯曲和拉伸,不管那种物体时质量还是其他形式的能量。当弯曲变得越来越厉害时,最初形成这种弯曲的不管什么东西都会被进一步挤压,让那里的密度更高,形成一个恶性循环,直到无情地让时空崩塌,这种崩塌蒙上了无限大多带来的灰尘,这种无限大被称为“奇点”。
黑洞是空洞的极端反面:他们诞生于过小的空间里,却聚集了过多的物质和能量,需要巨大的能量才能创造出黑洞。黑洞所含的物质和能量之多,所产生的时空坡度如此之陡,能让所有不小心离他们太近的东西注定掉入,无法逃脱。无底的黑暗,所有的向上的运动被禁止,量子跃迁,黑洞发生了粒子泄露。有四个原因:
一、量子粒子能够从产生它们的场中借到能量;
二、所有掉入黑洞地平线的粒子们也没有掉入;
三、地平线将空间分成不同的两部分,黑洞内的真空与黑洞外的不一样,因此某种形式的真空作用力——开西米尔效应,应该将地平线向里推,让黑洞变小并蒸发;
四、所有黑洞地平线附近都会生成粒子—反粒子对,反粒子掉入黑洞的可能性比粒子大。一个黑洞射出的粒子越多,变得越热,随着变得越热,射出的粒子又会越多,是一个恶性循环,最终导致黑洞不可避免地死亡。
在很久以前,甚至物质、光和其他我们所知道的东西尚未形成之时,在可见宇宙之外,大爆炸之前,存在着一种场,充满了整个宇宙,带着相互排斥和引力相反的作用力。暴胀子是我们给它起的名字。暴胀场非常擅长于将我们可见宇宙的不同部分以非常快的速度相互分开,之后发生了大爆炸,所带来的新的场、粒子和作用力携带者都在正在消退的暴胀场中国产生,而暴胀场正在慢慢沉寂下来,宇宙以正常速度慢慢暴胀,暴胀所产生的物质在八十亿年后足够稀释,带来了极大的效应,它对抗引力的作用引发了宇宙膨胀的加速。气泡宇宙、多重宇宙都是再次基础上提出的理论,以及弦理论亦是如此。
最后我们说一说弦理论吧。量子理论被用于弦上,量子弦在振动,粒子化的,无法确认他的边缘,都以非常非常快的速度运动着。包含着许多种振动,互相叠加堆积。这根闭合的弦含着引力,能释放光子的开放的弦,统一了引力与电磁力。从另一个维度上看到了弦,他们的振动产生了光,以许多不同的方式振动着,振动的方式取决于被隐藏的维度所伸展的不同方向。因为这种情况,存在着第四种宇宙,这种宇宙成为“膜”不同宇宙之间相互作用相互转换,就像弦本身一样变化。好吧,我承认”弦理论”不是很容易理解,我也不过多解释,因为不理解。
最后,本来对宇宙不敢兴趣的我,本书给我带来了一个全新的世界,语言风格也是很容易让人吸收,刚开始会有点看不进,但是随着看书的深入,看的越来越迷,而且同时回顾了很多物理学的知识,可以说是丰富了我的兴趣面。我希望更多人可以看一看,因为把枯燥的物理学写的这么好看,真的很厉害。
女,11岁,浙江省杭州市金都天长小学五年级学生,《青年时报》牛通社记者。
读书和写作是杨XX的最爱。到目前为止,她已有十多篇作文在各类报刊上发表。三年级开始,杨XX用课余时间撰写了长篇魔法小说《欣迪紫凤暗地魔》。小说完成后,由西泠印社出版社出版。《欣迪紫凤暗地魔》上、下册共50集约10万字,《青年时报》还为此刊发了《小记者杨XX出版长篇魔法小说》的专题报道。
太阳对无聊透顶的生活圈厌烦了,他心想:宇宙中任何其他角落的生活可能都会比自己现在千篇一律的生活有趣。于是,太阳决定脱离自己的轨道,去宇宙的各个角落逛逛。
早就听说月亮是个温柔的星球,太阳决定去会会她。他费了九牛二虎之力,飞快地向月亮靠近。月亮远远见他就大叫:“太阳,你怎么到我旁边来了?”太阳反问:“这样不好吗?”月亮一听这话,严厉地说:“你偏离了自己的轨道,地球另一侧的人们就没有了阳光,这样不好!”
太阳听了,心里很不是滋味,他回敬了一句:“关你什么事!”就忿忿地离开了。
月亮的训斥把太阳的好心情全破坏了,连带月亮温柔的形象在他心中也大打折扣。他闷闷不乐地四处转悠着,试图寻找一些好玩的事儿来充实自己失落的心。
忽然,前方出现了一个光球。太阳眼前一亮,快速飞到了这个光球跟前,好奇地问:“你叫什么呀?怎么长得这么怪?”“怪星球”笑眯眯地回答:“你碰我一下就知道了。”天真的太阳傻乎乎地伸手碰了一下这个星球,“啊!”太阳立刻惨叫起来。原来,这个光球是可以把物体压扁的白矮星!可怜的太阳,一瞬间就被压成了一个鸡蛋饼!太阳惊呆了:“天哪,宇宙中原来危机四伏呀!”白矮星慢悠悠地说:“你的知识和反应能力太差了,在宇宙中只有挨打的份儿喽!”
太阳拼命挣扎,终于逃脱了白矮星的挤压,没命似的飞奔着!但正在兴头上的白矮星哪肯罢休,他旋风一般在后面追着太阳。
太阳掠过专吸星星的黑洞时,吵醒了正在熟睡中的黑洞。脾气暴燥的黑洞火冒三丈,结果恰好把赶上来的白矮星吸进了自己的肚子。“好险!”太阳惊魂未定地停下来,大口大口地喘着气,庆幸自己逃过了一劫。
“唉,原以为宇宙很美好,大家都很友善,可是……”太阳沮丧地叹了口气,“我再这样逛下去,岂不是很危险?难道宇宙中就没有桃花源吗?”
太阳越想越害怕。这时,他想起了自己一直服务的星球——地球。虽然太阳照射了地球这么久,但他从没认真关注过地球。当他重新审视地球,他发现这颗星球与众不同:蔚蓝色的大海,郁郁葱葱的森林,以及忙忙碌碌的人们。(小学生作文 太阳看着看着,就迫不及待地向地球靠近
太阳发出的巨大热量把大地烧开了一大片。太阳吓坏了,像个没头苍蝇似的乱窜,火势越来越大。
太阳这才明白自己闯下了大祸,正当他不知道该怎么办的时候,地球说话了:“太阳,你再靠近,我就要被烧毁了。”
太阳很委屈,就把自己的想法和经历一股脑儿倒了出来。地球明白了,劝他说:“在茫茫宇宙中,你不是强者;但你的阳光能哺育万物,那么多生物都需要你。对于他们来说,你就是他们的生命之源。你还有什么怨言呢?”太阳恍然大悟,原来自己这么重要啊!他告别了地球,重新回到了自己的轨道,踏踏实实地运行。
太阳从此不再抱怨生活的无趣,一想到自己只有在这个位子上才能发挥特长,他便将烦恼一扫而光,平静地注视着地球,继续他万年如一日的生活。
出生于1942年,而他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。现任剑桥大学卢卡斯数学教授(这一职位曾由艾萨克·牛顿所任)。他广被推崇为继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家,称为“轮椅上的爱因斯坦”。他的主要著作是《时间简史》。读过的《果壳中的宇宙》正好是《时间简史》的姐妹篇。
《果壳中的宇宙》是一本图文并茂的科普著作,主题是宇宙学,涉及广义相对论、量子论、黑洞、暴胀、时间旅行、弦论、超引力等诸多前沿概念。当然,这些概念我到现在也没能完全明白。
这本书先第一章说的是相对论简史,相对论有狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦以光速不变原理出发,建立了新的时空观。狭义相对论中最简单的例子是在加速度和引力场之间存在1个紧密的关系。待在1个封闭的盒子里,譬如升降机中的某人不能将盒子静止地处于地球引力场中和盒子在自由空间中被火箭加速这2种情形区别开来。广义?相对论的1个非常重要的推论是质量和能量的关系。爱因斯坦关于光速对于任何人而言都应该显得相同的假设,意味着没有任何运动的比光还快。当人们应能量加速任何物体,无论是粒子或者空间飞船,实际上发生的是,它的质量增加,使得对她进1步加速更困难。要把1个粒子加速到光速要消耗无限大能量,因而是不可能的,正如爱因斯坦的著名公式总结的:E=mc^2,质量和能量是等效的。
第二章说的是时间的形态,与爱因斯坦的相对论和大量的实验相符合,它提出时间和空间是非常复杂地相互纠缠在一起。人们不能单独使空间弯曲而不涉及时间。这样,时间就有了形态。19世纪作家查里斯·朗母写到:“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑。然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼,因为我从不想起它们。”我们中的大多数人早本部分时间不去考虑时间和空间,不管他们为何物;但是我们所有人有时极想知道时间是什么,它如何开始,并且把我们知道何方。如果预言和观测相一致,则该理论在这个检验下存活,尽管它永远不能被证明是正确的。人们说能做的一切,是将所发现的描述成时间的1种非常好的数学模型并且说明它能预言什么。
第三部分说的是果壳中的宇宙:宇宙具有多重历史,每1个历史都是由微小的硬果确定的。霍金认为空间的最明显之处是它无限地向外延伸,通过现代仪器,我们可以看到各种形状和尺度的数以亿万计的星系。尽管宇宙似乎在空间的每一位置上都很相同,它肯定是随时间变化的。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是1个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。而量子引力论正是这些书的大部分的主题。哎,这部分真的很难懂,就少说点了。
第四部分说的是预言未来:黑洞中的信息丧失如何降低我们预言未来的能力。如果信息在黑洞中丧失,情况就并非如此,任何事情都可能已经发生过。预言将来的能力也被削减了。我们能够确定地预言粒子具有相反的自旋,但是如果1个粒子落进黑洞,就不能对余下的粒子作确定的预言,这意味着在黑洞外不能确定预言任何测量,作出确定预言的能力被减低至半。那么关于预言将来的能力呢?现在看来它至少在3个层次上受到限制。第一,是动力学系统的混沌行为,使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二,在量子力学中状态是由波函数描述的,海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三,不平凡的时空拓扑,使波函数被密度矩阵所取代,就在这里引进了热力学意义上的随机性。
第五章说的是护卫过去:时间旅行可能吗?我觉得不可能,我们中学书上也说不可能,至少来说最近的很多年里都不可能,因为我们还没有把原理完全弄清楚,而且最近的很多年里我们还造不出那种可以快过光速的时间机器,所以嘛,回到过去我们是不用想了爱因斯坦的广义相对论是所有现代有关时间旅行讨论的基础。爱因斯坦方程描述宇宙中的物质和能量如何将空间和时间弯曲和变形,从而使空间和时间变成动力量,有了时空可能弯曲得这么厉害,在乘空间飞船出发之前即已返回的可能性。
读过这本书才知道自己对天体物理、对宇宙与生命理解的是这么少,但我们这为学生是没有办法的,我们要做的就是学好自己的东西,为以后的学习或研究找好基础,这些高深的理论啊什么的就让霍金教授和许多理论物理学家一道,去努力寻求科学的最神圣的精华,然后让我们学去。
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