重新觀看世界|《七堂極簡物理課》

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卡洛.羅韋利 ? 著


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? ? ?想象一下這兩種畫面:

? ? ? ①你爬上山頂,視線遼遠,頓生“青山絕頂我為峰”的豪氣,你突然想起某個事實:因為離太陽比較近,所以山上的時間流速比較山下快。

? ? ? ? ②人潮中你與人欣賞升起浮游又消逝寂滅的煙火,量子的幽靈突然浮現在你的腦海:燦爛的煙火形式之內其實是簇堆奔亂的光子海以概率式的碰撞呈現。

? ? ? ?這一刻,你頭腦里的知識,也就是與世界的本質攸關的『事實』捕捉了你,因而你發現在所棲居的世俗生活之外另有一種偉大的呈現:自然比我們看到的更加精妙。

? ? ?這些事實,猶如夢境般的材料,在生活中屬于“無用之認識”,在歷史的長河中卻顛覆了幾乎整個人類的思想歷史。

? ? ? 它們卻是20世紀物理的兩個偉大的支柱:相對論與量子理論。

? ? ? ?被稱為“最美理論”的相對論是由愛因斯坦通過其卓越的思考和精巧的思想技藝雕刻的理論,展現了世界極其簡潔、深刻的秩序。空間并不是有別于物質的東西,而是構成世界的“物質”成分之一,一種可以波動、扭曲、變形的實體,因而空間會像海平面一樣微妙地起伏。這個空間在相對論的勾勒下充滿了絢麗與驚奇:發生爆炸的宇宙、坍塌不見底的黑洞、扭曲的光線與時間,引力波穿越無盡星際。

? ? ?另一個支柱則是量子理論。由普朗克、玻爾、狄拉克等天才開創并完善的理論,實驗與應用上獲得了無與倫比的成功與影響。能量并不是連續變動的,而是一個一個的“量子”組成。量子力學框架下沒有基本粒子擁有確定的位置,只有一種存在的概率云,也只有與其他東西相互作用時才存在。愛因斯坦堅持認為“上帝不擲骰子”與玻爾進行了無數次的思想交鋒直到去世,然而,量子理論依然令人困惑,它究竟是什么?是非凡的探索還是美麗的錯誤?

? ? ? 兩個偉大的理論從根本上深刻地改變了人類“觀看”世界的方式。相對論塑造了新的宇宙圖景,空間曲面上充滿了無數新奇與未知。量子理論下的基本粒子,擺動在存在與不存在之間如同宇宙字母表的基本字母,共舞著一曲詭異的存在之舞。

? ? ? ?而熱力學,作為量子理論和相對論的第三版塊,包含著時間的本質。黑洞,既具有量子性也具有引力性,更是熱洞。因而成為聯結這三大板塊的關鍵元素。

? ?書中作者從相對論和量子理論中構造了新的理論“圈量子理論”并熱情地講述其嘗試解答。空間不是連續的,而是由“空間原子”組成,被稱作“圈”或環,形成關聯的網絡從而編織空間的肌理,在這個理論里,時間不存在了,消隱在事物的關系之間,宇宙的起源也可以推溯到大爆炸之前。對于物理學的困惑和未來充滿了熱情,他寫到:

? ?在科學的前沿,在人類認知能夠抵達的邊界,科學變得愈發迷人了,它閃耀在對原初想法的鍛造中,在直覺和嘗試里,在那些被選擇又被放棄的道路上,在不斷產生的熱情中,在于努力想象那些從未被想象過的事。

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? ? 所有這些關于宏觀或者微觀圖景的刻畫,但最后給予我們最大的問題就是:

? ? ? ? ?我們到底是什么?

? ? ?我們是這個世界的觀察主體,透過不斷增長的知識與逐漸熟練的觀察藝術,洞悉了部分宇宙的本質。

? ? ? ? 我們天性充滿好奇心,是豐富的信息的集合與交流,能夠想象那些從未被想象的事。

? ? ? 卡洛羅韋利無數次地提到作為人類的局限性。雖然我們對世界的認識逐漸豐富,與此相比我們對自我的認知依然粗糙,因而我們受到的局限來自于經驗的濾鏡:無知、感官和智慧。即使如此,人類依然擁有相信理性、嚴謹和智慧而不是訴諸于直覺。

? ? ? ?作者以詩意而嚴謹的文字說明了兩個對于人類生活的重要的面向。

? ? ?一個是『事實』。也就是在我們現有的知識體系內充滿客觀性的知識。這些知識并不是我們的先民圍繞著篝火在星空下編織的天馬行空的故事,而是那些永不止步的追蹤者的獵物,他們從痕跡的細節中看出太陽升落背后的軌跡與規律,從事物的運動中得到普適的方程。這些事實,也是自然的一部分,也是為什么當我們在山上意識到時間的不同流速的震撼,意識到有形事物背后的無規律存在。它們不同于我日常生活的用,而是在提醒我們面對超越于人類觀察尺度的偉大事實。

? ? ? 另外一個是『真實』。雖然在哲學上我們無法確知所謂的存在的本體和證明,但作者依然充滿熱情地認為我們存在的真實性。我們所有的情緒、性格、社群都是出自于真實的我,這因為我們是自然的一部分,是所有事實的一部分。我們受自然規律的影響,而這與我們自身的自由選擇并無沖突,自然規律并非宗教的宿命論。

? ? ?作者對物種的未來抱持著悲觀的態度,因為“我們造成了環境和氣候的惡化,公眾輿論和政治觀點卻把頭埋在沙子里,無視我們正在面臨的危險”。然而

? ? ?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,我們的求知欲在燃燒。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,我們將要航行于未知的海洋,世界的奧秘與美麗熠熠生輝,讓我們目眩神迷。

? ? ? 這是我近些年來讀過的最好的科普書之一,盡管它篇幅不超百頁。它充滿深情地以詩意的語言告訴我們“看不清的比看得清的更廣闊”,描述我們是自然的宇宙的一部分,隨之生死寂滅,也向我們發出誠摯的邀請——仰望星空,重新觀看世界。


延伸閱讀:

1.《上帝擲骰子嗎——量子物理史話》

? ? 群星璀璨,最好看的量子理論科普,你所不知的物理之壯美。

2.《時間的形狀:相對論史話》汪潔 著

? ? 比樓上稍微差點,因為整個理論老愛是全部的實力擔當,幾乎單槍匹馬地勾勒時空的本質。

3.《果殼中的宇宙》

? ?微博新晉網紅霍金的物理學科普,涉及到20世紀物理學的方方面面。

4.《小樓與大師:科學殿堂的人和事》

? ?內容杠杠的,就是名字起的不太適合傳播。

5.《別鬧了 費曼先生》

? ?他不是物理學家,是一個物理藝術家。用和菜頭的話來說就是:這是理科生寫給世界的情書。永遠趣味盎然的費曼先生!

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