柔軟的宇宙：相對論外傳

到美國旅遊探親，順便去了發現微波背景輻射的大牛角天線，那地方在一座小山包上，體積還是蠻震撼的。[呲牙]

現在打字的我，正下夜班坐在公車上，當我敲下前面幾個字的時候，時間已流逝。扭頭看向窗外的紫薇樹，我突然想起，他們也曾經開着紅色的花。 這不是一篇詳盡的讀書筆記，我只想把我看完這本書以後的胡思亂想，放在這裏，所以呢，就不必擔心劇透的問題了。 這本書的作者是吳京平，科普作家。他還有一本書叫《無中生有的世界》，《柔軟的宇宙》是我讀他的第二本書，前者偏重講述微觀世界；後者偏重講述宏觀世界。 我從初中就喜歡物理，一直到高中，物理一直是我的最愛。現在回想，爲什麼我會喜歡物理呢？我想其中最重要的一個原因就是，物理好玩兒！ 嘿嘿，我知道一定有人會反對我，比如現在我小姨家的小妹，她就不喜歡物理。 記得很早之前，有一次我給她補習初中物理，是受力分析和運動計算。真的要把我氣死了，因爲她老是問我爲什麼？一開始我還耐心的給她解釋說 “物體之所以運動是合力作用的結果，合力是可以分解的，把不同的力沿着座標軸分解成幾何問題，尋找不同向量上的等量關係，套入物理學公式，剩下的就是數學運算的問題了” “奧奧，爲什麼力可以分解？” “因爲我們把力等價成了幾何向量，箭頭表示方向，長短表示大小” “奧奧，爲什麼會有這麼多的力？” “因爲地球對物體的吸引力產生重力，不光滑物體的相對運動產生摩擦力，物體對地表壓力的反作用力產生支持力……” “地球爲什麼對物體有吸引力？” “因爲任何兩個物體之間都有吸引力” “瞎說！爲什麼你和我之間沒有？” “因爲咱倆的質量都太小了” “爲什麼力和質量有關係啊？” “因爲這是牛頓說的啊！” “爲什麼不回答我啊？” “定理，定理，是要背過的” 其實小妹提到的這個問題，我從來就不曾知道，即便是被小妹“責難”，也沒有激起我的好奇心和求知慾，甚至覺得“背過就好了嘛！” 直到寫這篇文字的前幾個小時，我才知道了這個問題的答案。 原來，如果我和牛老爵爺生活同一個時代，我跑去問他，他也是回答不上來的。 在《柔軟的宇宙》這本書倒數第二章“時空漣漪”中，作者寫到： 牛頓的體系裏引力的傳播是立刻到達，不需要傳播時間的，或者說，牛頓發現了引力與質量和距離有關，具體關係可以用萬有引力來算，但是引力是如何傳遞的，牛頓沒工夫搭理。愛因斯坦認爲：引力傳播是不可能超越光速的，必定需要時間，那麼顯然就會以波的形式向外擴散，這就是引力波。 看到這裏，我才知道，原來“力和質量的關係”問題不止困擾着我小妹，就連牛頓和愛因斯坦，以及期間數百年之間的無數物理學家，都曾被這個問題苦惱過。 這是一件有趣的事，我想數百年之間一定有人多小孩像小妹問我一樣，無數次的提到過這個問題，顯然，並不是每個人都像我一樣把這個問題拋之腦後，置之不理。比如，愛因斯坦。 愛因斯坦由此提出了引力波和引力子的概念。愛因斯坦畢竟是走在歷史前面的人，偉大的理論物理學家愛因斯坦雖然推理出了引力波理論，但是他最終卻沒有看到自己的理論得到實驗的證明。 2015年9月14日北京時間17點50分45秒，LIGO位於美國利文斯頓與漢福德的兩臺探測器同時觀測到了GW150914信號。此刻，科學界對引力波給予高度的評價！ 2016年6月15日，在聖迭戈美國天文學會第228屆年會上，LIGO科學家宣佈第二次探測到了引力波事件。 這是一件開心而有趣的事，或許從中我們還能想到更多。只是小妹已經對物理學不那麼感興趣了，也不再問我更多的爲什麼了，這是一件令我高興不起來的事兒。 看到上面的幾段摘錄，你可能會覺得這本書會不會太枯燥，那好吧，我在摘錄幾段出來。 1801年，一間封閉的烏漆墨黑的屋子裏，一個人趴在屏幕前仔細地觀察着微弱的光斑。當他終於看清了屏幕上那些奇怪的條紋以後，終於長出了一口氣：“牛頓牛老爵爺，你錯了！” 拉格朗日一跺腳仰天長嘆，他們一下子就砍掉了拉瓦錫的頭，可是這樣的頭不知道多少年纔會長出一個。 愛因斯坦順利地買了一張火車票就去了米蘭，就這麼“砰”地一下出現在他父母面前。父母大喫一驚，接着一股愁雲便湧上了心頭。這個熊孩子到底是怎麼搞的，居然被學校開除了？爹媽欲哭無淚，唉聲嘆氣，愛因斯坦同學倒是逃脫牢籠，天高任鳥飛。 在劍橋，同學們都叫他“奇人楊”，因爲他哪國語言都懂，馬騎得非常好，而且還會雜技走鋼絲，算是科學家裏走鋼絲最棒的一位。各種樂器，他抬手就來，演奏水平相當高，這也爲他後來研究波動學說打下基礎。 這本是哲學家討論的話題，物理學家們是怎麼摻和進來的呢？欲知後事如何，且聽下回分解…… 這本書裏還有比上面的這些摘錄文字更有趣的，等着你去慢慢的發現。 吳京平一定很喜歡評書的吧，這本書讀起來像聽評書一樣妙趣橫生，有懸念，有劇情，有喜怒哀樂，也有七情六慾，把接近兩百年的天體物理學史，以時間爲座標軸，向大家娓娓道來，還不失樂趣，實在難得。 讀這本書的時候，有兩個人不止一次的出現在我的腦海裏，一個是劉慈欣，一個是木心。 劉慈欣因爲《三體》成爲家喻戶曉的科幻小說家，《三體》屬於硬科幻，裏面有很多的科學理論作爲故事的支撐，好多熟悉的名詞都可以在這本書中看到，比如：光速旅行、量子糾纏、曲率半徑、視界、紅移現象、引力波、大坍縮，奇點、黑洞、蟲洞等等。 想到木心，完全是因爲木心說的一句話： 木心：生命是一場對宇宙的忤逆。 宇宙從大爆炸開始，不斷的擴增，即便百億年過去了，宇宙仍然在加速的擴張，所以日月星辰其實正在逐漸距離我們遠去。書中有一段描寫極好，摘錄於下： 按照現在的趨勢，宇宙正在加速膨脹，在暗能量的驅動之下還脹得越來越起勁，恐怕到了最後，一切都會被扯碎。我們現在仰望星空，夜觀天象，還能看到燦爛的繁星，隨着宇宙的膨脹，恐怕很多天體最終都會離我們而去，退到視界之外，那時候的星空不知道要蕭瑟成什麼樣子。遙遠的類星體不見了，遠處的星系也都消失在視界之外，仙女座大星系早就與我們的銀河系合二爲一，合併以後的銀河-仙女星系形狀不規則，我們看到的再也不是那一道跨過天際的銀河，這一切都發生在三十億年之後。越來越多的星星熄滅了，在死前最燦爛的一爆之後，留下美麗的行星狀星雲，還有不少變成了黑洞，我們再也沒法用眼睛看到它們。 隨着宇宙的膨脹，溫度也越來越低，物質越來越稀疏，最終會稀薄得難以形成新的恆星。宇宙越來越暗淡，最終會變得死一般寂靜，連黑洞都蒸發殆盡。時空呈現出了熱寂狀態，熵值無限。 這是作者利用現有的物理原理，爲我們描繪的宇宙未來圖景，熵（混亂程度）永無止境，接近無限。 有人說一切可以重頭開始，宇宙會重新坍縮成新的奇點，一切都會重新來過，上帝會再一次表演“要有光”。 但是彭羅斯指出，即便宇宙塌縮，熵仍然只增不減，這個趨勢並不會改變。因此不僅局部的時間穿越是不可能的，宇宙整體的時間反演也是不可能的。況且，我們的宇宙恐怕不會面臨大塌縮，而是面對大撕裂。 這就是宇宙，目前認知最前沿的宇宙。 而反過來，再看我們自己，其實我們無時無刻，不是在逆天改命。文中寫到： 我們總是從外界獲取低熵物質來抵消自己的熵增，當我們再也不能這麼做的時候，我們的生命就結束了。 無機物拒絕混亂，於是化合成有機分子。有機分子拒絕混亂，於是彼此耦合成微生物。微生物慢慢的一點點的發展到如今，變成千姿百態的世界。而且還在不斷的從外界索取低熵物質以抵消自己的熵增，以避免陷入“混亂”。但是，無休止的混亂卻正是宇宙演進的確定方向。 木心：生命是一場對宇宙的忤逆。 木心先生在他《文學回憶錄》中還提到一件事，他認爲： 宇宙觀決定世界觀，世界觀決定價值觀 撇開哲學不談，單單從物理學出發，這本書讀完以後，你的宇宙觀會發生一絲絲的變化嗎？

可以說這是一本較爲淺顯，能被非專業人士理解的書籍，講述幾百年來物理學與天文學的發展歷程。語言還是比較通俗易懂的，偶有涉及專業度較高的內容也有圖片加以輔助理解，就是書中介紹的人物很多，較爲繁雜，且多爲西方人物名，多相似，易爲混淆。介紹的內容很豐富，有很好的科普作用，講解的可以讓讀者不至於讀不下去。但這也只能是歷史型的介紹加上部分的專業講述，真正要深入瞭解還是需要看專業的書籍。

《柔軟的宇宙》這本書着實精彩，將艱深晦澀的物理理論以通俗易懂的話語講述出來，就好像在講一個故事一樣，娓娓道來，引人入勝。作者的語言幽默風趣卻又不流於浮誇，有別於現在許多空洞、輕浮的假幽默的書籍。這是非常難能可貴的地方，也體現了作者不俗的筆力。 有許多概念從小就在紀錄片和科普書籍中接觸過。從初中到大學也不斷地學習物理。但是過了這麼多年，早已遺忘許多，讀到不少知識點都還要查閱資料才能明白。常在查閱資料時有恍然大悟之喜悅——原來如此。但又不免爲自己遺忘這些知識而懊惱。 有生之年科學究竟可以發展到何種程度，人類究竟能否走向宇宙深處，宇宙的外面是什麼，奇點的前面又是什麼。凡此種種問題縈繞，不禁感慨自己之渺小與生命之短暫。

本書以時間爲軸線，圍繞相關科學人物的天文物理科學理論和實踐成果進行深入淺出的闡述。 把宇宙的形成奧祕與人類自身的探索結合。宇宙萬千可能不是不存在，或許只是我們未知而已。 把目光投向遠方，那些被星空的神祕吸引的人正在孜孜不倦的探究未解的謎題。

我們爲什麼要讀科學史？ 科學史其實就是人類的認知史，人類的認知歷程是個非常曲折而又充滿懸念的過程，而科學發現的歷程就是不斷解決老問題，發現新問題的過程。人類的歷程就像無盡的遠征，研讀一段歷史就好比偶爾回過頭去，看看身後那一串長長的腳印。本書想要試圖講述的內容，就是在相對論這條道路上，我們到底走過了哪些路，在可望見的前方，還有哪些道路。 作者從兩個角度解讀科學史，第一個角度，科學家並非生活在真空中。每個科學發現都要放到歷史大背景中去審視。第二個角度，科學家也是人。他們也有七情六慾，也有喜怒哀樂，也有錯綜複雜的人際關係。在他的書中，人是第一主角。這本書的第一主角當然是愛因斯坦，作者給我們呈現的是一個豐滿的、有血有肉的愛因斯坦，但是他記述的這些事情都有史料佐證，並不是隨意編造。 狹義相對論&廣義相對論 相對論的發展有兩個階段，第一個階段是狹義相對論，第二個階段叫廣義相對論。相對論的創立者就是大名鼎鼎的愛因斯坦。但是相對論不是橫空出世的，它的誕生是科學發展的必然。 狹義相對論徹底顛覆了我們對時間的認知，時間並不是均勻流逝的，它是相對的，在不同參考系中，時鐘的頻率是不同的。廣義相對論告訴我們時空是有形狀的，它不是硬邦邦的一塊鐵板，而是可以被掰成任意形狀，是軟軟的。 雖然都叫相對論，但廣義相對論與狹義相對論有很大差別。 第一，狹義相對論的適用範圍是慣性系，也可以看成是一種理想公式，只存在於想象中的理想狀態下。而廣義相對論則徹底扔掉了慣性系，使得數學方程式成爲了一個普適的公式。 第二，狹義相對論只研究時間、空間、運動這三者的關係，而廣義相對論在此基礎上又增加了一個對象，那就是引力，這四個物理對象被統一在了同一個數學方程式中。 第三，廣義相對論是對宇宙時空結構的數學描述，比狹義相對論前進了一大步，是質的飛躍。 廣義相對論下的宇宙學研究 宇宙大爆炸：宇宙開始於一個點。然後經過了漫長的時間，膨脹成了我們今天這個樣子。 俄裔美國物理學家伽莫夫提出宇宙的早期是一個溫度非常高的狀態，這個原始的核火球砰的一下炸開，不斷地膨脹，從而形成我們今天見到的宇宙。雖然當時他的理論沒有得到太多的支持，但到今天，按照宇宙大爆炸模型推算出來很多預言都被一一證實，伽莫夫的理論被科學界廣泛接受。大爆炸理論既有堅實的廣義相對論作爲數學基礎，又有衆多觀測證據的支撐，成爲了今天宇宙學中最牢靠的模型。

我記得上小學的有段時間我經常會做一種怪夢。而夢中我就像是掉進了一個黑洞裏，一個非常狹隘又壓抑的空間中，我想趕緊走出來，就拼命的往前走，卻怎麼也走不出來。我著急不知所措時，盡然在潛意識裏給我傳達來一個信號，這個信號清楚的提醒著我現在是在夢裡，這不是真的，只要我醒來，就能從這個該死的黑暗中走出來，於是我拼命想讓自己趕快醒來，結果越掙扎越醒不過來，雖然最後我還是走出了這個“黑洞”，卻驚醒出了一身冷汗。而且那段時間我還經常做同一個夢，不知不覺中讓我變得討厭睡覺。 今天我讀了這本書，突然聯想到，如果我們人類也是宇宙中一個質子的衍生，那麼我們人類大腦潛意識裡，也許存在著可以跟那浩瀚無垠的宇宙所連結的一個支點。也許這個支點可以讓我們人類，即使不用到宇宙太空中尋找，也能“輕鬆地”開啓一個黑洞或者其它什麼空間的入口。畢竟這個世上本來就沒有什麼絕對的。

《柔軟的宇宙》初看書名，開始以爲是科普類天文著作，滿懷期待打開它，“引子”部分讓人以爲拿錯了書，開篇就是法國大革命；再到“第一章——見證奇蹟的時刻”，頓時腦補出一個神奇的科學時空，讓我縱橫古今，馳騁宇宙……結果發現作者好皮，那幽默風趣的語言風格，胡說八道的一本正經，越看越像外國故事會，讓我這顆嚴肅且敬畏的心，不知如何安放是好。 隨着進一步的深入閱讀，發現原來是物理、天文和數學等各科學領域的成果展示及研發過程，對於科普我這種全盲來講再合適不過，有種歪打正着的感覺。 科學給人的感覺常常是高深莫測，需要具備一定的專業知識才可窺其妙。對於我這種科學小白來說，儘管大多數時候只是在看熱鬧，但作者把晦澀難懂的各科知識糅合在一起，深入淺出，使人通俗易懂，還有他評書般的把各個科學大牛的魔法講得有聲有色，扣人心絃，讓人頂禮膜拜的同時沉醉其中。 這本書讓我們站在巨人們的肩膀上看世界，讓我們看清了科學家們是如何歷經曲折探索與創造的，他們與我們普通人一樣，也有着人的七情六慾，那些看似稀奇古怪的發明又究竟如何影響着我們的每一天。 我們生活的宇宙已經存在了約140億年，而人類科學探索史至今不過才200多年，還有太多未知需要探尋…… “逝者如斯夫，不捨晝夜。” 世間萬物都隨着時間的流逝不斷改變，唯一不變的就是時刻在改變，沒人知道未來會是什麼樣，但我們對未來的一切要懷有期待，用郭德綱的話說：“世界是你的，也是我的，最終都是那幫孫子的……”

從某種意義上來說，一部人類的進步史也可以說是一部人類對外在空間的探索史和發現史。人類的渺小和宇宙的廓大並不能阻止人類對外太空的探索和思考。人類也在不斷地摒棄謬誤，尋求真知。在這個艱難的歷程中，一個個人類智慧的大腦在充當着先導作用。從古代的亞里士多德等到牛頓、哥白尼、布魯諾、伽利略、哈勃、愛因斯坦、霍金等等，他們就是人類科技探索史上一座座路標和豐碑，引領着人類不斷修正自己，探尋宇宙的祕密。 作者以簡明風趣的語言對人類的科技發展史有一個較全面的敘述，給人一個總體的觀感。特別是對一些科學家的佚聞的挖掘和速寫，讀來輕鬆有趣。

滿腦子在構思寫點什麼作爲本書結尾，足足想了我半個鐘頭，愣是啥都沒有冒出來~好像想說的話之前在看另外一本類似的書的時候說過了《時間的形狀，相對論史話》~這兩本書均以時間爲線索，介紹了人類科學史的發展，好吧寫時間爲線索這幾個字我都哆嗦了一下。因爲這本書還有上本書都幫忙轉達了某些科學家的一個觀點，或許時間是混亂的，什麼都是混亂的，然後我也是混亂的。😭 上次那本書讀完，我買了一副流沙畫，沒事就翻轉一下，體會熵~然後我在流沙畫的封閉系統裏面崩潰了。是的，看一幅流沙畫崩潰了😭滿腦子全是，封閉系統中熵值只增加不減少~ 這次我又崩潰了，什麼比無窮大還要大又是個什麼玩意兒啊，偶數無窮大比整數無窮大大，這是作者舉的例子。。。。 感嘆了這麼多，迴歸正題，一直對星空還有科學有莫大的興趣，可是興趣歸興趣，要想完完全全理解真的不是一件容易的事情，畢竟人類各個時期最聰明的大腦都花了那麼長的時間進行思維實驗，觀測，計算，反覆驗證求索，爲了小數點後N位的一個值吵一輩子。我才花十個小時看本書，不能全部理解也太正常了。 感謝那些具有求知精神的科學家，讓我們後人能夠初窺這宇宙的一角。 🤗然後我腦子暈了十個小時，但是不妨礙我瞎想啊，我在思考怎麼能進行光速旅行~這裏我認爲人類算是一個信息的載體，如果未來我們的生物科學跟計算機網絡技術發展到另一個高度，我們完全有可能在如今叫服務器的東西上面儲存我們每個人的所有信息，包括生物特徵，情感等。然後建立互聯宇宙網~你如果想去月球旅行了，去服務器上更新一下你的信息，biu~一秒後球上服務器已經得到了你的最新信息，在月球人激活你的克隆體，好了恭喜你完成光速旅行。