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爱因斯坦找上门

科技日报 2016-10-25 作者:刘园园

 

  作者:汪洁

  出版社:新星出版社

  出版时间:2013年6月

 

  我可以保证,这真是一本很有趣的书。跟随作者,你可以进入爱因斯坦的梦境,坐在牛顿老师的课堂,来到星光实验的现场……最近距离接触科学的真相。

  《时间的形状:相对论史话》上部(前五章)和大家一起回顾物理学走过的坎坷历史,这段历史的精彩程度不亚于任何一段战争史。在伽利略、牛顿等巨星纷纷谢幕之后,超级巨星爱因斯坦闪亮登场。他就像一位横空出世的大侠,无门无派,但出手即震惊天下,他的绝招就是“相对论”。

  中间的第六章是一段小说体的跨越半个多世纪的真实历史故事,这个故事尘封已久,现在很多年轻人甚至都不敢相信这就是现实,但真相往往比小说更惊人。

  最后四章是本书的下部。在下部中,作者将细致地剖析时空的真相,带你领略神奇的四维时空奇景,了解整个宇宙的终极图景,再回到原子的深处见识不可思议的微观世界,最后看一看当下物理学的最新进展——万物理论。

  你拖着疲惫,终于在等了三五趟后挤上晚高峰的地铁。虽然一只脚悬空,鼻子贴着车门玻璃,你也心满意足了。可是听着列车的轰鸣,看着隧道中的灯光一闪一闪向身后飞速撤退,你又心生悲凉,似乎恍惚在庸碌奔波的缝隙里亲眼看到时间的飞逝。

  而时间又是什么?

  时间总是那么不可捉摸。它无色、无声、无形,却无时无刻不在,无处无地不在。无论你视之如珍珠,还是挥之如粪土,它都像滔滔江水在你生命中咆哮而过,弃你而去。

  打住,打住。总是这么感性,怪不得老被时间虐。咱还是把对时间的认识上升到理性水平吧。如果你是个“科盲”,想用最不费脑子的方式从科学的角度理解时间,可以读读汪洁的《时间的形状》。

  其实,这是一本关于相对论的科普读物,它的副标题叫做“相对论史话”。也就是说,想要解决关于时间的小困惑,还要请爱因斯坦大人出山。

  看到爱因斯坦四个字或许你会犹豫一下,并推辞说,你在地铁上多愁善感的同时,无数北漂上班族也正奋战在回家的路上。所以,这点事算什么?还是不劳烦爱因斯坦大人了。谁料,爱因斯坦却主动找上门了,因为你刚提到的一个词,他觉得有必要解释解释。

  爱因斯坦张口便是一顿唠叨:小同学啊,时间的同时性是相对的,你们可不能乱用。在一个惯性系里同时发生的事,在另一个惯性系里是不同时的。假如你乘坐的地铁以光速的十分之一匀速飞奔,两节车厢正中间有一盏灯,突然灭了又亮起来,车厢里的超级监控会显示,站在下一节车厢车门边的人和你同时看到了灯亮。但是如果地铁隧道里有超级监控的话,它会显示,下一节车厢的人比你先看到灯亮,因为他是迎着光的方向运动,而你是顺着光的方向运动的。

  这更让人迷糊了,到底该怎么定义时间啊?对了,钟表不是可以用来反映时间嘛,时间就是钟表的“滴答滴答”啊。可是爱因斯坦又笑眯眯地摇了摇头。

  根据狭义相对论中光速恒定不变原理,我们可以想象利用光子来构造一个光子钟。比如让一个光子以光速在两个相距15厘米的镜子中间来回反射,每来回弹一次就会“滴答”一声,滴答10亿次是1秒。假如我拿着光子钟站在地面上,你拿着光子钟坐在接近光速的宇宙飞船上,我手里的光子依然在走直线来回弹跳,而你手里的光子在走斜线,因为随着宇宙飞船的飞行,对面的镜子在不断移到下一个位置。也就是说,在宇宙飞船上,时间膨胀了,你的时间过得比我慢!

  如此说来,岂不是多坐坐地铁可以延缓衰老?嗯,假如北京地铁的时速提到200公里,根据相对论时间变换公式,你在地铁上待了100年之后,会比你的双胞胎兄弟年轻53.6秒。所以,就不要再做长生不老梦了。

  那时间旅行呢?长生不老不现实,回到过去总可以吧。现在爱因斯坦要搬出来广义相对论说事了。在这个理论里,时间与空间不分你我,引力可以让时空发生弯曲,而且引力越强,时空弯曲得越厉害。如果要进行时间旅行,需要通过一种时空圈环或者虫洞。

  天啊,此时此刻真是恨不得找个虫洞钻进去啊,穿越时空回到不必挤地铁的童年才好。但你还是想多了,人类现在的技术没办法帮你在时空中打出一个虫洞来。因为扭曲时空需要巨大的引力,产生引力需要质量,质量与能量可以互换,所以打开虫洞归根到底需要能量。这能量可不是几个发电站能造出来的。该书作者估算,把人类自诞生以来使用过的能量全部加起来,可以打开一个几纳米大的虫洞。如果你一定要钻,只能把你分解成无数原子,塞进去,然后在另一头组装起来。那酸爽,好像还不如挤地铁。

  嗯,时间是相对的,时间会膨胀,时间会弯曲。与你之前脑海中的时间相比,它确实有了点形状,你可以说它无声,但不能说它无形。你对时间的认识,总算从感性上升到了理性。

  只是,就算知道这些,好像也无济于事。你既无法提前进入未来,也无法回到过去。只能每天拖着疲惫,终于在等了三五趟地铁之后,挤上那属于你的狭小的时空。你一只脚悬空,鼻子贴着车门玻璃,不知该心满意足还是心生悲凉:无论如何,这一天的时光又咆哮着,弃你而去了。

责任编辑:lijia

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