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超纲冷知识

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引言:翻译腔降低了阅读的流畅性,读感没有那么好。作者有些观点让人摸不着头脑,有一些观点和发现还是很生动有趣的

超纲俩字吸引我,随便翻翻,读下拖延症和爱情相关的内容,不出所料,引用的研究资料有一点点意思,但是写的很主观松散,像抖音科普文案一样随意。要是在22岁以前我可能会把它读完。而如今,摘抄一点东西,弃,完事儿。

书籍信息

作者: [英]吉姆·查普曼
原作名: 147 Things: My User’s Guide to the Universe, from Black Holes to Belly Buttons

正经的冷知识不多,硬是被作者凑到了140多个,也是服气。作为科普书,就不要那么口语化地写哦。作者时刻不在唠嗑幽默,全书时刻不充满着幽默失败的油腻和尴尬…

书里写的很多内容并不能算“冷知识”,而且147个“知识”里的一半都像是凑篇幅的,真的很无聊。结尾对于世界的未来过于乐观。但作者对于高等教育的见解令人受益良多。

适合当作休闲读物来看,放松地随意看看,不知不觉中好奇心得到了满足,心情也变轻松了。有些地方作者难得地收起了调侃,真诚地分享自己关于人生选择和心态调整的经历,还挺让人有共鸣的。用这种方式应对变幻的世界,也是种不错的体验吧。

由于我们尚不知道暗能量究竟是什么东西,我只能告诉你,我的赌注是这样的:40%赌大冷寂,9%赌大挤压,1%赌大撕裂。另外50%呢?我要把钱存起来,投注给“以上皆非”选项,因为我认为人类应当更加谦卑地意识到,还有许多基本的东西是我们所不了解的,例如空间的本质。大冷寂、大挤压和大撕裂的结局,都事先假定了空间本身是稳定的,并且能够被无限拉伸。

我们曾经认为,空间处在一个无聊的稳定状态,宇宙的戏剧在其中徐徐展开。然后,爱因斯坦告诉我们,空间并不只是这场戏剧的舞台,它也是其中的重要演员——它能弯曲成黑洞,能荡漾出引力波,能拉伸为一个膨胀的宇宙。也许,它还能像水一样冷冻为另一个不同的相,在其中产生出致命的高速膨胀泡泡。这些泡泡都是新的相,为我们提供了一个新的宇宙末日候选者。我们还曾经认为,如果空间不与其他东西相互远去,就无法创造出更多空间。

超纲冷知识 生活知识电子书 第1张

然而,爱因斯坦的引力理论讲述了一个完全相反的故事:在星系之间的某个区域内,能够产生出更多的空间体积,而不需要将新产生的体积膨胀入其他区域——新的体积还是待在原来的星系之间。此外,爱因斯坦的理论还说,空间的拉伸可以永恒持续下去,这样,在大冷寂和大挤压的情景中,我们宇宙的体积就会接近无限大。这听起来好得令人难以置信,不禁让人怀疑:真是这样吗?

橡皮筋看起来很不错,具有连续性,就像空间一样。但是假如你把它拉伸得过多,它就会断裂。为什么?因为它是由原子组成的,如果拉伸得太多,橡皮筋原子的颗粒性质就变得重要起来。有没有可能,在人类无法企及的微小尺度上,空间也具有类似的颗粒性呢?数学家喜欢用理想的连续统来模拟空间,不采用任何颗粒性,因此无论距离多么小,都是有意义的。在MIT的大多数物理课上,我们也使用着同样的连续统空间模型,但是,它真的正确吗?肯定不正确!事实上,反对它的证据越来越多。在一个简单的连续空间中,你需要写下一个数位无限多的数字,才能确定两个任意点之间的距离,但是物理学巨擘约翰·惠勒告诉我们,量子效应或许会让小数点后34位之后失去意义,因为我们整个经典的空间概念在小尺度上会崩溃,也许是被一个奇怪的泡泡结构所取代了。这有点像你在计算机屏幕上不断放大一张照片,就会发现原本看起来光滑而连续的画面实际上变成了颗粒状,就像橡皮筋一样,只不过照片中不可细分的组成单元是像素。

由于照片是由像素组成的,它只包含着有限量的信息,并能很方便地在互联网上传输。同样地,越来越多的证据表明,我们的可观测宇宙也只包含着有限量的信息,让我们更容易理解大自然如何计算下一步要做什么。全息原理指出,我们的宇宙最多包含着10124 比特的信息。算下来,平均每个原子的体积中可以塞进10个TB的信息。

下面就是困扰我的事。量子力学薛定谔方程暗示着,信息不可能被创生,也不可能被毁灭)。也就是说,随着宇宙的膨胀,每一升空间中所包含的信息量在持续减少。在大冷寂情景(我在天体物理学家中进行了一圈投票,大冷寂的得票处于宇宙末日选举中的领先地位)中,宇宙会永远膨胀下去,那么,当每升空间所包含的信息含量的数量级从GB降到MB,甚至少于一部手机能存储的数据时,会发生什么呢?降到每升1字节呢?在我们用详细模型来取代连续统空间模型之前,我们无从知晓具体的结果,但是我想,我应该把赌注押在下面这种情况:某些糟糕的事情会发生,将逐渐改变我们所知的物理定律,让我们这样的生命形式不可能继续存在下去——欢迎来到我所谓的“大断裂”。

下面的事更让我困扰:我经过简单的计算发现,大断裂将在几十亿年后发生,甚至比我们的太阳耗尽燃料、吞噬地球的时间还早。暴胀理论是将“爆炸”放入宇宙大爆炸的最好理论。暴胀理论说,在早期宇宙中,存在相当多的高速拉伸区域,某些区域拉伸的程度比其他区域大。如果空间拉伸存在一个上限,到达上限后就会遭遇到大断裂,那么,大部分体积(因此也包括大部分星系、恒星、行星和观察者们)都将处在拉伸得最多、最接近断裂的区域内。

那么,这个即将来临的大断裂会是什么样呢?如果空间的颗粒性逐渐增长,那最先陷入困境的就是尺度最小的结构。我们可能会先注意到,核物理学的性质发生了变化,例如先前稳定的原子发生了放射性衰变。接着,原子物理学开始改变,扰乱了所有化学和生物学。幸运的是,我们宇宙中的伽马射线暴就像一个便利的预警系统,就像煤矿中的金丝雀,或许可以早在大断裂伤害我们之前就发出警示。伽马射线暴是灾难性的宇宙爆炸,从遥远的宇宙深处而来,向我们爆发出短波的伽马射线。在连续空间中,所有波长移动的速度都相同,等于光速,但是在一个颗粒空间中,短波移动的速度稍慢。我们最近发现,两个波长不同的伽马射线从一个遥远的爆炸出发,在宇宙中旅行数十亿年后到达同一张照片的时间差在0.01秒之内。从表面上看,这排除了大断裂将发生在亿亿年之后的可能性,将上一段中的时间预测呈现在我们面前。

实际上,问题比这更加严重。我们空间的膨胀并不均匀,其实,某些区域(例如我们的银河系)根本不膨胀。因此,有人可能会认为,在星系间的空间经历大断裂之后,住在星系里的观察者还可以快乐地生活很长时间,只要这些遥远区域的恶化效应还未传递到我们的星系就好,但是,这种情景只能拯救观察者,却拯救不了潜在的理论!实际上,理论和观测之间的差异只会变得更糟——现在,再重复一下先前的论证就可预测道,我们有极大的可能性正幸福地生活在某个幸存的星系中,而其他大部分空间早已发生了大断裂,所以,奇怪的伽马射线时间滞后现象的缺乏就变得更加难以解释。

所以,我们将宇宙学和量子力学中某些最受人珍视的配料混合在一起,再加上一些实验数据,搅一搅,就炮制出了一味奇怪的佳酿。结果是什么呢?配料混合得并不好,这意味着,至少其中一个方面出了问题。我热爱神秘的事物。我发现,悖论是大自然赐予我们物理学家最好的礼物,因为它们常带来突破的线索。我想,我们理应在空间本质的研究上获得突破,大断裂的悖论正是一条有趣的线索。

生命的未来——人类如何跨越毁灭性的险滩泥沼

我们从第四层多重宇宙的物理实在出发,拉近镜头细观了我们的宇宙并讨论了它未来的命运。现在,让我们更加靠近我们的家园,来考虑一下生命的未来。在宇宙所有令人敬畏的性质中,我认为最鼓舞人心的是,它鲜活了起来,包含了拥有自我意识的实体,比如我们——这群能够享受它并探究其秘密的人类。

那么,展望未来,生命会怎样呢?人类在宇宙中孤独吗?是否还存在其他愿意与我们交流或企图毁灭我们的文明呢?人类会遍布我们的宇宙吗?或许会以某种更加进化的形式?下面,我们就将探索这些令人着迷的问题,但首先,让我们先来解决一些更紧迫的问题:未来,地球上的生命将面临哪些主要的生存威胁?我们怎样才能缓和这些威胁?