您的位置 : 首页 >> 电子书推荐分享

一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了(荣获第十四届文津图书奖!《生活大爆炸》经典桥段素材来源,火爆全美高校的科普漫画) (未读·探索家)

下载方式

一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了(荣获第十四届文津图书奖!《生活大爆炸》经典桥段素材来源,火爆全美高校的科普漫画) (未读·探索家)

本书作者:巴拿马] 豪尔赫•陈 / [美] 丹尼尔·怀特森

本书读后感及个人笔记分享· · · · · ·

知识点的解读不够深入,无意义的比喻类比/幽默玩笑太过多余,同时过度追求为了让大众理解的易读性而失了科学的严谨。对于没有公认答案的物理问题,宁可耐心等待也好过作出未经伪证与严格推理的臆测脑补。高维那一章最具误导性。尤其不赞成书中那句“除了夸克、电子以外的其他粒子都不重要”。


点赞、分享、投币 – 素质三连哦

为什么时间只会进不会退?

既然无法在时间线上倒着走,那你肯定要问这个问题:为什么时间自己不可以倒流?

时间倒流这个概念听起来有点奇怪。烤箱总不能把烹饪好的食物变回生食材吧?炎炎夏日里的饮料总不会自己结出冰块来吧?被吃掉的女童子军饼干总不会自己长回来吧?你习惯了一切按照正常的次序发展,如果它们逆向发展,你会怀疑自己是不是出现了幻觉。

同理,你会记得曾经发生的事,但你不会记得未来发生的事。69如此看来,时间有它自己偏好的走向,至于原因没人知道。

一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了(荣获第十四届文津图书奖!《生活大爆炸》经典桥段素材来源,火爆全美高校的科普漫画) (未读·探索家)

长久以来,物理学家对这个基本问题(为什么时间只进不退?)百思不得其解。事实上,“前进的时间”本身又该怎么理解呢?也许在其他宇宙里,时间还有其他的流动方向,而那里的物理学家可能也会把那个方向称为前。所以,这个问题应该这样描述:为什么时间朝它流动的方向流动?

我们先来想一想:如果时间可以朝着其他方向流动,那宇宙还能正常运转吗?物理规律还起作用吗?假设你正在看一段记录宇宙中某一事件的视频,你是否能观察出这个视频是正着放的还是倒着放的?比如,视频里有一个球在上下弹跳,只要它的运动是完美的(不会因为摩擦力或空气阻力而损失能量),那这段视频正着播放和倒着播放看起来没有差别!这种情况也适用于罐子中气体分子的运动,以及河流中水分子的运动,就连量子力学作用下的物理过程倒着放也没问题。70不仅如此,大多数物理规律在时间线上倒过来都没问题。

上面提到的球的完美弹跳过程是不存在的,因为我们在现实中无法忽略摩擦力和空气阻力什么的,它们会将球的动能转化为热能并消耗。即使是你家雪貂最爱的超级弹跳球也会弹得越来越低,最终停在地板上,在这个过程中,用来支持弹跳的能量被转化为热能,用来加热空气中、球中或者地面上的分子。

现在,你可以想象一下,记录球的真实弹跳过程的视频如果倒着播放,看上去会有多奇怪:球先是停在地上,然后忽然开始弹跳,还越弹越高。能量的流动方式也变得很奇怪:空气、球和地面逐渐冷却下来,失去的热量转化为球的运动能。

毫无疑问,在这种情况下你可以很清楚地辨别这段视频是正着播放的还是倒着播放的。类似的例子还有:烹饪食物、融化饮料中的冰块、吃饼干。可是,既然大多数物理作用倒过来都没问题—特别是关于热和扩散的微观物理过程—为什么这些宏观过程看起来却具有方向性呢?原因在于用来描述系统无序程度的量—熵—在时间上有很强的方向性。

 

热力学第二定律告诉我们,熵永远随着时间增加。熵可以看作衡量事物无序程度的物理量。设想一下,某天你忘记了喂你的雪貂,它很不高兴,把你家客厅搞得一团糟,还打翻了摆放整齐的、有作者签名的本书限量版,拜它所赐,客厅的无序程度增加了,熵也增加了。

如果你回家后重新收拾好了客厅,那熵又会降低,但这是个费力的事情。其间你会一边释放热能和怨气,一边嘀咕着稍后怎样和室友抱怨养雪貂的坏处。结果,你释放的热能又增加了熵,整体而言,熵还是增加了。每当你想恢复小范围内的秩序时—把书摆放整齐、在纸上做记录、用吸尘器打扫卫生—你通常都会以生热的方式制造破坏秩序的副产品。一般来说,让熵随时间减少是不可能的。

(注意:这是一个关于小概率事件的说明。暴躁的雪貂也可能忽然间变得有组织有纪律,这样它们的熵会减少,但此类情况出现的概率非常低。单个意外事件是可能存在的,但整体而言,熵永远是增加的。)

 

这样下去最终导致的结果令人不寒而栗:在非常遥远的未来,随着熵的不断增加,宇宙的无序程度达到顶峰,迎来“宇宙的热死亡”。那时候,宇宙各处将具有相同的温度,换句话说,任何小范围内井然有序的子结构(比如人类)都不存在了,所有事物都变得彻底无序了。而在达到这个状态之前,小范围内的秩序还是可以存在的,因为宇宙的整体无序程度还没有饱和,眼下以进一步增加整体熵为代价,你可以制造局部的秩序。

看看宇宙的过去,你会发现,越早的宇宙熵越低(越有序),这样可以一直追溯到宇宙初期的大爆炸时刻。宇宙在大爆炸时期的模样像新房子在搬家卡车和小孩子到达之前那样一尘不染。在起始状态下拥有多小的熵,这决定了宇宙会在多久之后迎来热死亡。如果起初宇宙的无序程度就非常高,那热死亡很快就会到来。还好我们的宇宙初期看起来非常有序,熵还要经过很久才会达到最大值。

为什么宇宙起源于熵很低的状态呢?我们不清楚。我们只觉得很幸运,因为宇宙有足够多的时间完成各种有趣的事,比如创造行星、人类和冰激凌。

 

熵有助于我们理解时间吗?

熵是为数不多的和时间流动方向有关的物理量之一。

大部分改变熵的物理过程(比如空气分子间的碰撞)都是可逆的。但总的来说,它们都遵循无序程度随时间增加这一原理。所以,时间和熵是有联系的,但到目前为止,我们只知道一种联系:熵随时间增加。

 

这是否意味着熵使得时间只能前进,就像高山上的流水只能往低处流动?或者,熵只是在跟随时间的脚步,就像被龙卷风裹挟的残骸那样身不由己。

即便熵是随时间增加的,这个规律依然无法解释时间为何只能前进。你可以构想另一个宇宙,那里的时间是向后走的,熵是随着时间减少的,它们之间依然相互关联,热力学第二定律依然成立!

因此,熵虽然是个线索,但能提供的帮助很有限。不过,它毕竟是为数不多的关乎时间如何运转的线索之一,还是值得关注一下的。尽管很多人猜测熵是解开时间行进方向之谜的关键,但我们还是毫无头绪,我们甚至不知道要如何弄清楚这件事。

 

时间和粒子

通常,微观粒子的行为不具有时间上的方向性。比如,一个电子既可以辐射一个光子,也可以吸收一个光子。两个夸克可以融合成一个Z玻色子,一个Z玻色子也可以衰变为两个夸克。大多数情况下,你无法通过观察粒子间的相互作用来分辨时间是向哪个方向流动的。但也有例外,有一种粒子的作用在时间线上从前往后看和从后往前看是不一样的。

一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了(荣获第十四届文津图书奖!《生活大爆炸》经典桥段素材来源,火爆全美高校的科普漫画) (未读·探索家)


↓下载地址1 百度网盘↓下载地址2 蓝奏网盘
↓下载地址3 城通网盘 ↓下载地址4 本地下载
本文版权归原作者所有,请支持正版。此处仅提供个人读书笔记 https://yigefanyi.com/yixiangdaohuanyou95%dewentiliugeirenleiwojiufangxinleronghuodishisijiewenjintushujiangshengdong/
返回顶部