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秋上庭廊月徊林

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有感于物理学的进展  

2013-09-05 22:28:31|  分类: 镜头特写 |  标签: |举报 |字号 订阅

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牛顿1687年发表的《自然哲学的数学原理》使人们认识到世界的机械观图式,他的万有引力定律和惯性、加速度、作用力与反作用力三大运动定律、能量与动量守恒定律,不仅使开普勒的椭圆行星轨道和伽利略的物体抛物线运动得到了统一,至今还仍然是科学与技术的基石。

我一直惊叹万有引力定律中对物体质量之积成正比和与距离的平方成反比的公式,怎么会想出这样简洁而优美的东西?正如卡尔·波普尔所言,一切创造都来自于直觉,也就是第六感啊!尤其是万有引力常数:6.67乘以10的负11次方,即使是测算,也绝不是归纳与经验的产物。

法拉第是实验物理学家,但他的数学不好,而麦克斯韦用数学实现了他的全部想法。美国著名物理学家费因曼在其三卷本的《费因曼物理学讲义》中写道:“麦克斯韦方程式的伟大,即使是美国南北战争,相比之下也是微不足道的。”他的电磁理论打开了人们观察世界的另一扇窗子。

在随后的岁月里,1905年爱因斯坦提出了著名的狭义相对论,虽然只用了几个星期的时间,但是其喷涌的灵感对于四维时空的表述却是划时代的。其“时钟效应”和“尺缩效应”、以及著名的质量与能量转换公式E=mc^2完全颠覆了人们的认识,即使在当今,GPS全球定位系统也在根据狭义相对论的原理修正时间,因为卫星上的时间和地面上的时间不会同步。

广义相对论则发表于1915年,整整用了十年时间,其引力场使时空弯曲的观点,重新解释了行星轨道学说,也使我们惊讶于日常生活所看不见的事实。

从另一角度看世界,在量子力学产生的过程中,全球的精英们进行了史诗般的工作。普朗克、波尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、泡利、海森堡和狄拉克,群英们在人类进步史上演出了一场惊心动魄的活剧。正如科学家们所言,越往下研究就越会产生畏惧感,因为他们看到了与我们认识完全不同的世界。

其中很有意思的是薛定谔,他的女朋友很多,当他领着情妇从山间别墅归来后,却带回来令人惊叹的波动方程,从而改写了量子力学的历史。

纳米是10的负9次方米,即为米的10亿分之一,其长度为原子的4倍,比细菌的长度要小。比尔·布莱森在《万物简史》中风趣地写到:“50万个原子排成一行,被一根头发丝就挡住了。”可见原子之小,而组成原子的夸克们就更小了。

现在理论上认识到最小的粒子达10的负33次方厘米,而能量的传输却是被打包的一份一份地进行,所以被称为量子。而量子力学则是波动力学和矩阵力学的结合,其中海森堡独创了一种表达形式,很是沾沾自喜,数学家却告知他,这就是矩阵。

遗憾的是,相对论和量子力学是不相容的,相对论应用的是传统的物质与能量,而量子力学却在应用传统的时间和空间概念。一个世界的表达,怎么会有两种相悖的解释,所以人类还没有真正认识我们这个自以为熟悉的世界。

我们脚下的地球以每秒30公里的速度前进,所以有歌词唱到:“走过了春天,走过秋天”,这不是想象,而是事实。我们正坐在高速化的“火车”上昼夜不停地转圈,而每次转圈都不会回到原地,而是向着宇宙深处前行,至于前方是什么我们一无所知。

牛顿曾断言:“我们不能测量真正的时间,但是可以假设时间来描述大自然。”我们的公元纪年是以耶稣诞生为元年起始的,所以今年是耶稣诞生第2012年。物理时间是建构的,心理时间是感觉的,真正的时间在宇宙中是不同的,是与距离有关的,所以必须称之为时空。

物理学应该是很有意思的,但成为学生的敲门砖后,已经被分割成支离破碎的所谓知识点,再像考八股文那样反复演练,所以学生不爱学习难道不是很正常的事情吗?

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