《七堂極簡物理課》讀書心得&摘錄

《七堂極簡物理課》讀書心得&摘錄

◆內容簡介(豆瓣)

在本書中,義大利物理學家卡洛·羅韋利用詩一般簡潔優美的語言向讀者講述了20世紀以來現代物理學的偉大理論發現。相對論、量子力學、宇宙的結構、空間的顆粒、時間的本質……在這七堂簡單明了的物理課里,作者為我們打開了一個奇妙的物理學世界,也帶我們輕盈地飛過重重障礙,窺見科學的深刻與美麗。沒有繁瑣的方程,只有詩意的講述,即使沒有科學背景的人也能輕鬆讀懂。

◆作者簡介(豆瓣)

卡洛·羅韋利,義大利理論物理學家,圈量子引力理論的開創者之一。曾在美國、義大利工作,現在法國帶領量子引力研究小組。他對科學哲學、科學史也頗有研究,長期在《24小時太陽報》《共和國報》等義大利報紙上發表文章。

◆目錄

自序

第一課最美的理論

第二課量子

第三課宇宙的構造

第四課粒子

第五課空間的顆粒

第六課概率、時間和黑洞的熱

尾聲我們

索引

◆讀書心得

本書認為,人類之所以在地球萬物中脫穎而出、成為主宰,歸於我們老祖先的「好奇心」,即對世界與自我有著難能可貴的探索精神,不斷探究、不斷總結、不斷改良、不斷進步。

而對世界及人類本質的探索,從宗教到哲學一直希望能夠獲得「絕對而終極的真理」,然而,如今看來,最靠譜的是叫做「科學」的路子(可參考《哲學家都在做什麼》讀書心得),而科學領域無數的門類里,尤以物理學作為探究世界本質奧秘的先鋒最為光彩奪目!這也就是為什麼我們把伽利略、牛頓、愛因斯坦這些物理學家看作科學發展的旗手與里程碑式的人物,因為他們探究的問題對於我們及我們所處的環境、更為本質與終極。

在《機械宇宙》中重點談到了牛頓以及那個時代的科學家,另附上一句牛頓的墓志銘「大自然和它的規律深藏在黑夜裡,上帝說,讓牛頓出世吧!於是一片光明!」聽聽!多牛X!

然而,只光明了一百多年……

作為我們對各學科知識積累的基本常識,任何一個學科隨著繼往開來、前部後繼的進步與發展,一步一個腳印、一磚一瓦搭建,越來越成熟、越來越清晰、越來越完備,這看起來是理所當然的,但在物理世界不是。

我們今天基於基礎物理知識的了解、結合我們常識性的認知,從而形成對於整個世界的感知……停留在一百多年前——也就是20世紀前,為什麼?因為後來發生的事情過於「驚悚」……我試著通過這篇心得將這個證據確鑿、實實在在的「驚悚故事」以一個文科生的認知和語言表達出來……

以下內容遵循兩個原則:1、只講結論不講推導過程;2、只講確鑿的事實、不講未被論證的猜想。

話說,牛頓搭起了「經典物理」的大廈,有人說,物理學已經沒什麼研究的了,不過是在他老人家的基礎上縫縫補補、刷刷牆面就行了,沒什麼好折騰的了,然而剛翻開20世紀的第一頁,「驚悚的鬼片」就正式上演……

1900年普朗克爵士提出了對物理學科「小小的疑問」——就是著名的漂浮在物理世界天空的兩朵烏雲(具體不詳說了),然而,這兩朵烏雲逐漸變成了蒼穹的裂變,跑出了令人心驚膽戰的「鬼怪」。

其中一種,是一位叫做愛因斯坦的人放出來的……

第一種怪獸:愛因斯坦「養出」的相對論

這種怪獸分為兩隻:一隻叫做「狹義相對論」、一隻叫做「廣義相對論」

狹義相對論(我們只講確鑿的結論):

1、一對雙胞胎,一人在地球好好過日子、一人坐火箭雲遊太空,當若干年後他們見面時,去太空的這位比在地球上的這位更年輕,請注意!不是因為去太空的這個人懂得保養,而是他確確實實經歷的時間要比地球上這位短!(這就是有名的「雙生子佯謬」,著名影片《星際穿越》中年輕男主角見到老年的女兒就是這個理論的體現)

2、如果一個物體載著一個時鐘高速的跑,最後這個時鐘會比大多數的時鐘慢、而且質量也會變大!

3、還記得中學學的牛頓第二定律嗎?F(外力)=M(質量)a(加速度),現在只要百度一下,都能看到一個前提條件——在低速條件下(誤差可忽略不計)、且在相對論下不成立。

以上(狹義相對論)說明什麼,記住一句話就行了:這是一種新的「時空觀」,在這種「時空觀」中,物體的運動速度會影響其質量、空間以及時間!(請注意,這是被驗證多次的絕對真理)

以上,對於一個普通人來說「反常識」、「反經驗」、「反直覺」的毀三觀結論,就好像告訴我們,你今天吃飯的菜和美國總統睡眠質量、和明天的天氣、和小明的下一個女朋友是誰,是有關係的……幾件完全不搭界的東西產生了因果聯繫,這種事情聽起來就像宣傳迷信,然而,可怕就可怕在於:這都是真的!

對於一個正常人來說,如果不是世界上所有聰明的大腦與絕對的權威證實這是真的,我們真的會把愛因斯坦與神婆劃等號的……

最「可惡」的是,它顛覆了我們對時間最基本的概念與認知:「狹義相對論告訴我們「現在」的概念也是主觀的。物理學家們和哲學家們得出結論:全宇宙共有同一個「現在」的觀念是種幻覺,時間在宇宙中同步「流逝」這種概括也是行不通的。愛因斯坦在他的義大利好友米凱萊·貝索(MicheleBesso)去世後給他的妹妹寫了一封感人至深的信:「米凱萊從這個奇怪的世界離開了,比我先走一步,但這沒什麼。像我們這樣相信物理的人都知道,過去、現在和未來之間的分別只不過是持久而頑固的幻覺。」

最後,根據這個理論可以得出:超過光速即可以逆轉時空——哆啦A夢的「時光穿梭機」就是這個原理,但愛因斯坦很果斷的告訴大家——沒有東西的速度可以超過光速。

下面說說愛因斯坦養出的另一個「怪獸」——廣義相對論

我們都知道牛頓的「萬有引力」——所有物體相互之間都有不同程度的引力,所以蘋果掉到地上、所以我們可以在各個方位站在圓的地球上、所以地球圍著太陽轉。那麼,問題來了——為什麼有萬有引力?

愛因斯坦告訴你:你以為我們生活在物體互不影響的宇宙空間裡面嗎?NO,確切的說,我們生活在一個「軟體動物的軀殼」中……任何一個物體的出現,都會給其他物體造成或多或少的影響併產生「力」,請看下圖:

這真是一位老師在給同學們做「廣義相對論」的實驗,我們把藍色的布想像成宇宙一角,中間的大球就是太陽,小球就是地球,因為大球(太陽)的出現彎曲了「宇宙」、所以對「小球」產生了「引力」,也就是說,空間扭曲的本身產生了「引力波」,這就是「廣義相對論」。(有人會問,那這個小球會撞上大球,地球不會裝上太陽呀?這是因為這個布有摩擦力、而真空的宇宙沒有),順便說一聲,如果這個大球(太陽)把這塊布(宇宙)砸出一個洞那是會怎樣?那就是我們常聽說的「黑洞」是也!

以下一張圖更能夠說明,牛頓「經典力學」的宇宙和愛因斯坦「廣義相對論」的宇宙間區別:

今天,我們衛星上的時鐘每天要比地球快38微妙,就是因為較遠的位置,地球引起的時空彎曲較小。

美國物理學家惠勒,給廣義相對論了一個最經典且簡單的概括:物質決定空間如何彎曲,空間決定物質如何運動。

多說一句,不僅空間會彎曲、時間也會彎曲……

那麼,問題又來了,既然狹義和廣義相對論作為真理推翻了牛頓「經典物理」,為什麼我們今天課本還要學牛頓定律不學相對論?!那麼我問你,為什麼我們今天中學計算圓周率還是用π≈3.14而不是把後面的數全部(無窮)用上?短跑運動員的成績為什麼也只保留小數點後兩位?你出生時間為什麼不精確到微秒?答案顯而易見:便於表達、計算,並且就目前需求夠用了。

但是,話雖如此,還是要多說一句,圓周率我們不用背後面的數字,是因為我們知道這只是一個數學上的精確程度而已,然而通過上述我們可以看出,愛因斯坦與牛頓理論的關係可不僅為數學精確關係,而是整個根本性質與規律的區別,這也是為什麼我有必要了解的原因。

眾位學科大亨一手打造的怪獸——量子力學

在數學中,我們知道10+10=20、1+1=2.0.1+0.1=0.2……以此類推,無論我用多小的0.0……1+0.0……1=0.0……2,有小學數學基礎的朋友都可以推算出來是嗎?

但是不好意思,物理世界不是數學世界,小到一定程度就不好使了……

量子世界,就是微觀世界,這個世界從分子、原子到原子核、電子、光子……越來越小,然而,小到一定程度,從前的所有規則竟然都不好使了,包括牛頓力學(牛頓好慘呀……)。

也就是說,我們有兩個世界,一個宏觀世界——這個世界遵照「經典力學」(近似值),一個微觀世界——這個世界遵照「量子力學」,兩個世界、兩套規則。

兩套規則出入到底有多大?這麼說吧,你自己所在的人間與你能夠想像到、或者小說、電影、遊戲裡面看到的天堂地獄、六道輪迴、魔獸世界、三體世界、愛麗絲夢遊仙境……的區別要大到上不止一點點,可以這麼說,這兩個「世界」基本不搭嘎,不是說形態,而是基本的邏輯、規律與性質是顛覆性的區別。

打個3個比方:

1、在我們熟知宏觀世界中,「1+1=2」(打比方),在量子世界中卻不一定,可能等於許多隨機數字。這就是量子力學有名的「不確定性」。(著名的「上帝擲骰子嗎?」就是這麼來的)。

2、在量子世界裡面,物質會跳躍瞬移,一條直線依次有A、B、C三點,在宏觀世界A到C必須經過B,在量子世界不需要,這就是有名的「不連續性」。

3、最詭異的是著名的「電子雙縫干涉實驗」,實驗的結果與你是否觀察、視頻記錄它有著直接關係,引申下來就是客觀事物呈現竟然與我們的意識相關……著名的「薛定諤的貓」說的就是這個事情……

還有很多:比如量子躍遷、量子糾纏……由於它太過於詭異,被人們譽為「量子幽靈」。

再一次強調,以上都是實證,不是猜測與臆斷……

我們熟知的門捷列夫化學元素表中的元素為什麼各有各的特性?因為它們皆是量子方程的各個解;今天我們所離不開的電腦配件——晶體管,也是量子力學的產物。

關於量子力學的故事,在我《上帝擲骰子嗎?》讀書心得,還有很多描述,在此就不展開了。

相愛相殺的兩頭怪獸

量子理論其實是愛因斯坦發現的的,但研究一段後,把他自己嚇得夠嗆(是真被嚇了)所以放棄並敬而遠之,它的正名與發展得益於後來無數的優秀物理偉人,其中叫做玻爾的物理學家甚至在於愛因斯坦關於「隨機性」的交鋒中,最後勝出。

今天,如果你想說一句最為有深度的話,我認為是:「哎,量子力學與廣義相對論什麼時候可以統一呀……」

是的,兩頭怪獸碰在一起又發生了一大堆怪事。

繼續打個比方,我們知道三角形的長度關係,我們既能夠用幾何方式也可以用勾股定理的數學方式表達出來,真理嘛!條條大路通羅馬!

但「量子力學」與「廣義相對論」卻不是,這哥倆有著共同的「目標」——描述客觀世界、共同的「方法」——科學方法論、並得到共同的論證與認可——實實在在的推動了科技的發展,然而……他們卻又是水火不容的!

用書中的話說:「20世紀物理學的兩顆明珠是廣義相對論和量子力學。前者是宇宙學、天體物理學、引力波、黑洞以及其他許多研究的起源;後者則是原子物理、核物理、基本粒子物理、凝聚態物理等學科的基礎。這兩個理論帶來了豐富的成果,奠定了當代科技的基石,徹底改變了我們的生活方式。但這兩個理論不可能同時正確。至少依照目前的形式,它們是相互矛盾的。」

你說說,理論物理學家是有多麼痛苦與糾結!?難怪《生活大爆炸》的謝耳朵說:

無論多糾結,有一點是可以肯定的,那就是我們對宇宙世界、自我意識、生死奧秘的探索與感知——還在嬰兒水平。

今天,我們這個時代最聰明的大腦與最權威的論證,告訴我們已經知道的真相——那就是我們現在所謂的真相遠遠不是真相。

◆名言摘抄

第一章時間管理

第一課最美的理論

標註(黃色)-位置69

牛頓試圖解釋物體下落和行星運轉的原因。他假設在萬物之間存在一種相互吸引的「力量」,他稱之為「引力」。

標註(黃色)-位置75

英國的兩位大物理學家——法拉第(MichaelFaraday)和麥克斯韋(JamesMaxwell)——為牛頓冰冷的世界添加了新鮮的內容:電磁場。所謂「電磁場」,是一種無處不在的真實存在,它可以傳遞無線電波,可以布滿整個空間;它可以振動,也可以波動,就像起伏的湖面一樣;它還可以將電力「四處傳播」。

標註(黃色)-位置80

引力場不「瀰漫」於空間,因為它本身就是空間。這就是廣義相對論的思想。

標註(黃色)-位置82

這是一個驚世駭俗的理論,對宇宙做了驚人的簡化:空間不再是一種有別於物質的東西,而是構成世界的「物質」成分之一,一種可以波動、彎曲、變形的實體。我們不再身處一個看不見的堅硬框架里,而更像是深陷在一個巨大的容易形變的軟體動物中。太陽會使其周圍的空間發生彎曲,所以地球並不是在某種神秘力量的牽引下繞著太陽旋轉,而是在一個傾斜的空間中行進,就好像彈珠在漏斗中滾動一樣:漏斗中心並不會產生什麼神秘的「力量」,是彎曲的漏斗壁使彈珠滾動的。所以無論是行星繞著太陽轉,還是物體下落,都是因為空間發生了彎曲。

標註(黃色)-位置90

黎曼論文的結論是,任何一個彎曲空間的特徵都可以用一個數學量來描述,如今我們稱之為「黎曼曲率」,用大寫的「R」來表示。後來愛因斯坦也寫了一個方程,將這個R與物質的能量等價起來,也就是說:空間在有物質的地方會發生彎曲。就這麼簡單。

標註(黃色)-位置97

不僅是空間,時間也同樣會發生彎曲。愛因斯坦曾預言,在高空中,在離太陽更近的地方,時間會過得比較快,而在低的地方,離地球近的地方時間則過得比較慢。這一預測後來也經測量得到了證實。

標註(黃色)-位置100

當一個大恆星燃燒完自己所有的燃料(氫)時,它就會熄滅。殘留的部分因為沒有燃燒產生的熱量的支撐,會因為自身的重量而坍塌,導致空間強烈彎曲,最終塌陷成一個真真正正的洞。這就是著名的「黑洞」。

標註(黃色)-位置104

愛因斯坦的方程還指出,空間不可能一直保持靜止,它一定是在不斷膨脹的。1930年,人們確確實實觀測到了宇宙的膨脹。這個方程還預測,這個膨脹是由一個極小、極熱的年輕宇宙的爆炸引發的:這就是我們所說的「宇宙大爆炸」。

標註(黃色)-位置110

總之,愛因斯坦的理論為我們描繪了一個絢麗多彩而又令人驚奇的世界,在這個世界裡有發生爆炸的宇宙,有坍塌成無底深洞的空間,有在某個行星附近放慢速度的時間,還有像大海揚波一般無邊無際延展的星際空間……

標註(黃色)-位置120

無論是欣賞藝術,還是領悟科學,我們最終得到的將是美的享受和看待世界的全新視角。

第二課量子

標註(黃色)-位置124

廣義相對論是一顆小巧的寶石:它是由愛因斯坦憑藉一己之力思考、孕育而來的,是關於引力、空間和時間簡潔而又統一的觀點。然而量子力學,或者說「量子理論」則正好相反,它在實驗上獲得了無與倫比的成功,其應用也改變了我們的日常生活(比如我用來寫文章的電腦就和它息息相關)。但是這個理論在誕生一百多年之後,仍然籠罩在一片神秘莫測的奇異氛圍中。

標註(黃色)-位置145

原子核內電子的能量跟光能一樣,只能是特定值,而更重要的是,電子只有在特定的能量之下才能從一個原子軌道「跳躍」到另一個原子軌道上,並同時釋放或吸收一個光子,這就是著名的「量子躍遷」。

標註(黃色)-位置150

你們記得元素周期表吧?就是門捷列夫的那個。它把宇宙中可能出現的所有元素都列了出來,從氫元素到鈾元素,好多學校教室里都掛著這張表。那麼為什麼偏偏是這些元素被列在表上呢?為什麼元素周期表的結構是這樣的呢?為什麼這些元素和周期會有這樣的特徵呢?答案就是,每一種元素都是量子力學最主要方程的一個解。整個化學學科都基於這一個方程。

標註(黃色)-位置159

在量子力學中,沒有一樣東西擁有確定的位置,除非它撞上了別的東西。為了描述電子從一種相互作用到另一種相互作用的飛躍,就要藉助一個抽象的公式,它只存在於抽象的數學空間,而不存在於真實空間。

標註(黃色)-位置161

更糟的是,這些從一處到另一處的飛躍大多是隨機的,不可預測。我們無法預知一個電子再次出現時會是在哪兒,只能計算它出現在這裡或那裡的「概率」。這個概率問題直搗物理的核心,可原本物理學的一切問題都是被那些普遍且不可改變的鐵律所控制的。

標註(黃色)-位置177

一個世紀過去了,我們還停在原點。量子力學的方程以及用它們得出的結果每天都被應用於物理、工程、化學、生物乃至更廣闊的領域中。量子力學對於當代科技的整體發展有著至關重要的意義。沒有量子力學就不會出現晶體管。然而這些方程仍然十分神秘,因為它們並不描述在一個物理系統內發生了什麼,而只說明一個物理系統是如何影響另外一個物理系統的。這意味著什麼呢?是否意味著一個系統的真實存在是無法被描述的呢?是否意味著我們還缺少一塊拼圖?或者在我看來,是否意味著我們要接受「所謂的真實只不過是相互作用造成的」?

第三課宇宙的構造

標註(黃色)-位置222

我們今天終於知道,這個布滿星系、富有彈性的浩瀚宇宙是大約150億年前由一個極熱極密的小星雲演化而來的。

標註(黃色)-位置224

宇宙誕生的時候就像一個小球,大爆炸後一直膨脹到它現在的規模。這就是我們現在對宇宙最大程度的了解了。

第四課粒子

標註(黃色)-位置229

光由光子組成,這是愛因斯坦憑直覺想出的光的微粒。我們看到的物體都是由原子組成的。原子由一個原子核和圍繞它的電子組成,原子核由緊密聚集在一起的質子和中子構成。質子和中子則由更小的粒子構成,美國物理學家默里·蓋爾曼(MurrayGell-Mann)為它們取名「夸克」(quark)。

標註(黃色)-位置235

我們身邊的所有物體都是由電子、夸克、光子和膠子組成的,它們就是粒子物理學中所講的「基本粒子」。

標註(黃色)-位置242

量子力學的奇特定律:存在的每樣東西都是不穩定的,永遠都在從一種相互作用躍遷到另一種相互作用。

標註(黃色)-位置247

量子力學和粒子實驗告訴我們,世界是物體連續的、永不停歇的涌動,是稍縱即逝的實體不斷地出現和消失,是一系列的振蕩,就像20世紀60年代時髦的嬉皮世界,一個由事件而非物體構成的世界。

標註(黃色)-位置267

親愛的讀者,天空和大地上存在著超出我們的哲學或物理學想像的東西,這也不是什麼新鮮事了。就在不久之前,我們還在懷疑無線電波和中微子的存在呢,儘管它們充滿了整個宇宙。

標註(黃色)-位置269

迄今為止,標準模型仍然是解釋物質世界最好的理論,它的預測全都得到了證實。除了暗物質和廣義相對論中被描述為時空曲率的引力之外,它很好地解釋了已知世界的方方面面。

標註(黃色)-位置281

屈指可數的基本粒子,不斷地在存在和不存在之間振動、起伏,充斥在似乎一無所有的空間中。它們就像宇宙字母表裡的字母,以無窮無盡的組合,講述星系、繁星、陽光、山川、森林、田地,以及節日里孩子臉上的笑容和星光璀璨的夜空的漫長歷史。

第五課空間的顆粒

標註(黃色)-位置287

20世紀物理學的兩顆明珠是廣義相對論和量子力學。前者是宇宙學、天體物理學、引力波、黑洞以及其他許多研究的起源;後者則是原子物理、核物理、基本粒子物理、凝聚態物理等學科的基礎。這兩個理論帶來了豐富的成果,奠定了當代科技的基石,徹底改變了我們的生活方式。但這兩個理論不可能同時正確。至少依照目前的形式,它們是相互矛盾的。

標註(黃色)-位置290

一個大學生如果早上聽了廣義相對論的課,下午學了量子理論,可能會覺得教授們犯糊塗了,或者懷疑他們是不是至少有一個世紀沒有交流過了,不然為什麼早上世界還是彎曲的空間,所有東西都是連續的,下午它就成了一個能量量子躍動的平直空間?

標註(黃色)-位置298

物理學已經不是第一次面對兩個看起來完全對立的偉大理論了。而過去每一次成功地將相互矛盾的兩個理論統一時,我們的世界觀都產生了巨大的飛躍。牛頓整合了伽利略的拋物線運動和開普勒的天體橢圓運動,發現了萬有引力。麥克斯韋將電和磁的理論結合起來,提出了電磁場方程。愛因斯坦在解決電磁學和經典力學的明顯衝突時,發現了相對論。因此,物理學家發現這種偉大理論之間的矛盾時只會興奮不已:這是一個難得的機會。我們是否可以建立一個思考世界的概念框架,來兼容上述兩種理論呢?

標註(黃色)-位置323

時間的流逝發生在世界之內,從構成世界的量子事件之間的相互關係中產生,這些量子事件本身就是時間的源頭。

標註(黃色)-位置348

我們發現,當宇宙被壓縮到極限的時候,根據量子理論會產生一個反作用力,造成大爆炸,這個著名的大爆炸很可能實際上是大反彈:我們的宇宙在自身重量下坍縮到非常小,然後反彈,開始膨脹,變成現在我們周圍不斷擴張的宇宙。宇宙被壓縮到堅果殼大小,開始回彈的那一瞬間,就真正進入了量子引力的領域:時間和空間一起消失了,世界融化成一團涌動的概率雲。

第六課概率、時間和黑洞的熱

◎只有存在熱量的時候,過去和未來才有區別。能將過去和未來區分開來的基本現象就是熱量總是從熱的物體跑到冷的物體上。

◎可是一旦有熱量存在,未來就和過去不同了。舉個例子,如果沒有摩擦,鐘擺可以永遠擺動下去。如果我們把這個擺動過程錄下來,倒著播放,也不會覺得有任何問題。但是,如果存在摩擦,鐘擺微微加熱了底座,損失了能量,運動速度就會減慢。這就是摩擦生熱,這時我們立刻就能分辨未來(鐘擺變慢的方向)和過去。我們從來沒有看到過一個鐘擺吸收了底座的熱量,從靜止突然開始擺動。只有存在熱量的時候,過去和未來才有區別。能將過去和未來區分開來的基本現象就是熱量總是從熱的物體跑到冷的物體上。

◎但解決這個問題卻是現代物理學的當務之急,因為狹義相對論告訴我們「現在」的概念也是主觀的。物理學家們和哲學家們得出結論:全宇宙共有同一個「現在」的觀念是種幻覺,時間在宇宙中同步「流逝」這種概括也是行不通的。愛因斯坦在他的義大利好友米凱萊·貝索(MicheleBesso)去世後給他的妹妹寫了一封感人至深的信:「米凱萊從這個奇怪的世界離開了,比我先走一步,但這沒什麼。像我們這樣相信物理的人都知道,過去、現在和未來之間的分別只不過是持久而頑固的幻覺。」

◎但是歷史已經多次證明,我們的直覺是不準確的。如果被困在直覺中,我們還想著地球是平的,太陽繞著地球轉呢。直覺建立在我們有限的經驗之上。當我們能夠看得更遠時,我們會發現世界並不是原先看上去那樣:地球是圓的,開普敦的人是頭朝下、腳在上的。相信直覺而罔顧科學家們理性、嚴謹、智慧的集體驗證,是不明智的。這就像那種老頭子的偏見:他不相信外面的大千世界跟自己住的小村莊有什麼差別,不相信那裡生活著他從未見過的人。那麼,時間流逝這個鮮活的經驗從何而來?我認為答案就在熱量和時間的緊密聯繫中:只有當熱量發生轉移時,才有過去和未來的區別。熱量與概率相關,而概率又決定了:我們和周圍世界的互動無法追究到微小的細節。

◎我們的記憶和意識都建立在這些概率性的現象之上。假如存在一種超感覺的生物,那麼對它來說,就不存在時間的「流逝」,宇宙會是沒有過去、現在、未來之分的一整塊。但是,由於我們意識的局限性,我們只能看到一幅模糊的世界圖景,並棲居於時間之中。請容許我引用本書編輯的一句話:「看不清的比看得清的更廣闊。」正是這種對世界的模糊觀察孕育了我們時光流逝的觀念。

◎在引力、量子力學和熱力學三者的交叉地帶,許多問題糾纏在一起,而時間就位於這團亂麻的中心。我們還在黑暗中摸索。我們也許已經開始理解量子引力了,但它也只結合了三塊拼圖中的兩塊。我們還沒有找到一個理論,把我們對世界的這三塊基本理解拼到一起。

◎黑洞的熱如同物理學中的羅塞塔石碑,它用量子、引力和熱力學三種語言寫就,仍在等待解讀,以告訴我們時間的本質。

◎在現代物理學為世界描繪的這幅宏大畫卷中,我們這些能夠感知和決斷、有著七情六慾的人類究竟扮演了什麼角色?如果世界是一大團轉瞬即逝的空間和物質的量子,一幅由空間和基本粒子組成的巨大拼圖,那麼我們是什麼?難道我們也只是由量子和粒子構成的嗎?如果是這樣,那我們的個體存在感和自我意識從何而來?我們的價值、夢想、情感以及擁有的知識又是什麼呢?在這個無邊無際又五光十色的世界裡,我們到底算什麼?

◎在現代科學的巨幅畫卷中,我們不懂的東西太多,而其中懂得最少的問題之一就是我們自己。

◎發展中。關於我們的意識是如何形成的,這個問題目前還沒有一個令人信服的、確定的答案。但我認為,迷霧正在漸漸散去。

◎我們認為自己很自由的時候,我們確實做得到,因為我們的行為由身體內部的大腦決定,不受外部因素左右。但是自由並不意味著我們的行為不受自然規律的支配,而是說明自然規律通過大腦的運作來決定我們的行為。我們的自由決定,是我們大腦中數十億個神經元相互作用的結果,其交互極為豐富,無比迅速。我們的抉擇固然自由,但卻不可能超出神經元的相互作用。

◎斯賓諾莎早就一針見血地指出,與我們身體內部發生的複雜過程相比,我們的自我認知和印象實在是太粗糙了,正因如此,我們才感覺自己擁有真切的自由。

◎通過了解大腦中的生物化學過程,我們的心理學研究更精進了。我們生命中的熱情與情感,也能滋養理論物理的研究。

◎我們是一個好奇心很重的物種,在一個由至少十來個好奇心強的物種組成的屬(人屬)中,我們是唯一存活下來的一支。

◎我們的愛與真誠與生俱來,我們天生就渴望懂得更多,渴望不斷學習。我們對世界的認知在不斷增長。在知識的邊界,我們的求知慾在燃燒。我們渴望探索空間紋理的細微之處,探索宇宙的起源,時間的本質,黑洞的現象,以及我們思維的運行。現在,在人類已知事物的最前沿,我們將要航行於未知的海洋,世界的奧秘與美麗熠熠生輝,讓我們目眩神迷。

朱江

2018年5月7日星期一


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