无法停止的“好奇心”
我每天都在思考引力。没错,就是那个将我们自身以及我们周围的一切物质——桌子、桌子上的杯子、汽车、海水和空气等,维持在地球上,不至于使其飞入宇宙空间的引力。
我已经持续研究了几十年引力。在世人眼里,我可能会被视为一个怪人。地球上没有人不受引力的影响,认真思考自己体重的人成千上万,而重新思考引力的人却寥寥无几。
因此,有时孤独感便由心而生。例如去孩子学校出席家长会的时候,如果自己被初次见面的家长询问“您从事哪方面工作”,只要我回答“我在研究引力”,对话基本就进行不下去了。哪怕对方只说上一句“很久以前我就觉得引力不可思议”,我也会滔滔不绝地谈下去,然而大部分对话都会就此终止。即使偶尔对方给予回应,也基本上是消极地说:“哦,在上高中的时候,我最头疼的就是物理。”如果遇到的是医生或律师,任何人都有想咨询的事情吧。但遇到引力研究者的时候,几乎没有人会想到“机会难得,这次要问个究竟”。
实际上,即使我介绍了专业领域的相关内容,也不会对人们的日常生活有什么帮助。假如了解引力可以帮助减肥的话,那么我想在开家长会的时候,我会成为众人的焦点。
但是,我想通过自身的努力让更多的人了解我所从事的研究。理由很简单,就是因为它非常有趣。
在几千年的历史长河中,我们人类通过反复尝试不断摸索,解开了很多自然界中的谜题。虽然我们是身高仅为1~2米的生物,但是从大小相当于我们身体10亿×10亿×10亿倍的宇宙,到只有10亿×10亿分之一米的微观世界,如今我们都可以对其进行观测和理解。
当然,还有很多没有解决的问题。人类能够深入理解“与自己身高(尺寸)不符的”世界,真是一件不可思议的事。如果只是为了生存,那么只要掌握从我们身高的1000倍(大约1~2千米)到1000分之一(大约1~2毫米)左右的世界就足够了吧。与之相比,地球到月球的距离约为4亿米 ,最近经常听闻的“纳米”则为10亿分之一米。从进化论的角度来讲,人类即使不理解那些上亿级的世界,也不会被淘汰。我们完全没有必要掌握那些知识。
但是,人类已经获得了知晓与生活基本无关的事物的能力。即便明知没什么用,也会败给好奇心。而且我认为人类的这种行为是非常有价值的。
在仅此一次的人生中,我希望尽量深入地了解这个世界,因此我从未间断过我所从事的研究。引力是主导我们生活的力,它就在我们的身边。但是,我们还没有完全看清它的真面目,如果不能理解引力,就无从知晓自然界中最深层的真相。因此,我认为引力研究很有意思,我也想让更多的人了解该研究领域的意义。
如果没有引力研究,就不会诞生GPS
另外,这些研究也会在我们生活中发挥出意想不到的作用。
1969年,费米国家加速器实验室的第一任主任罗伯特?威尔逊(Robert Wilson)曾作为证人在美国议会上被问道:“建造粒子加速器对我国的国防有什么帮助?”这里提到的“加速器”是指基本粒子研究中不可或缺的实验设备。具体情况我会在后面解释,这里只要把它理解成观察微观世界的巨型显微镜就可以了。
当时已经提出了在芝加哥郊外建造加速器的计划。该项计划是美国原子能委员会事业的一环,因为该委员会曾主持研制原子弹“曼哈顿计划”,所以即使在基本粒子物理学研究的建设上,也试图先赋予其国防使命。而且当时这项计划需要几亿美元的预算,毫无用处的建设是不会得到国民同意的。
就在这预算是否能得到认可的关键时刻,威尔逊给出了这样的回答:“加速器对于国防不会有直接的作用。但是,它对于保护我们国家是有益处的。”
威尔逊的回答很伟大,接受并通过计划的议会也伟大。虽然费米实验室的加速器现在被日内瓦的LHC(大型强子对撞机)取代了,但在很长的一段时期内,它作为世界上最强大的加速器,对物理世界贡献巨大,很多令全世界感到自豪的重大发现都源于它。
进一步讲,科学的发展并非只是为了提高一个国家的知名度。科学通过推广合理的思考方式,让人类从迷信和偏见中解放出来,通过探究宇宙和生命的奥秘,让我们对世界的认识与体验变得更加丰富。有句话这样说:“科学的目的是人类精神的荣光。”正如此话所讲,科学具有其自身的价值,创造出这种价值的意义重大。
而且,虽然科学发现最初是源于研究者的好奇心,但是从长远看,也有不少成果最终在实际应用中发挥出了作用。获得“菲尔兹奖”(也被称为“数学诺贝尔奖”)的森重文对于自己研究的基础数学这样评价:“虽然现在不能马上体现其作用,但是50年或100年以后它会发挥出未知的作用。因此一颗探究之心是最好的指南针。”一提到算术或数学,厌学的孩子就会提出这样的疑问:“学它有什么用?”但是,这些脱离日常生活的抽象研究往往会在未来起到意想不到的作用。
物理的世界亦是如此。例如17岁的伽利略?伽利雷在比萨的教堂发现了“摆的等时性”。当时伽利略或许是厌倦了比萨,心不在焉地盯着教堂的天花板看,对头上吊灯的摇摆产生了兴趣。他用自己的脉搏计算时间,观察一会儿后发现,摆动的周期与摆锤的重量以及振幅无关,只取决于摆线的长度。至于这个故事是否属实,科学史家们也持有不同的意见。虽然关于在何种情况下发现摆的等时性并没有定论,但至少有记录显示在1602年之前伽利略已理解了这一原理。
这一发现衍生出的“谐运动”被广泛应用于解释声波和电波等诸多物理现象的理论中。当然,它也被用于实用的技术之中,在我们日常生活中发挥着重要的作用。
另外,科学家在研究中使用的工具,有的经过改良也会被推广到整个社会中。互联网上的网页浏览器就是其中之一。它是由在CERN(欧洲核子研究组织)工作的技术人员开发出来的,刚才提到的加速器LHC就在CERN。因为有几千名研究者在CERN共同工作,所以必须高效地实现信息共享。于是,那里的技术人员开发了可以通过各自的电脑阅览放置于服务器的信息的方法,并将那些信息免费公开。这一技术给我们每天的生活带来了巨大的转变。
引力的研究也以各种各样的形式衍生出了“有用的技术”。例如人造卫星中的GPS(全球定位系统)。如果不了解牛顿的万有引力定律,就无法发射人造卫星。其实如果没有爱因斯坦的相对论,也无法使用GPS准确地测定距离。关于这一点,我会在后面的章节中做详细说明。
引力研究与理解宇宙息息相关
万有引力定律和相对论都是关于引力机理的划时代的重大发现。而且现在的引力研究继牛顿和爱因斯坦的时代之后,迎来了“第三个黄金时代”。关于引力的大型观测和实验项目相继启动,支撑它的理论也取得了巨大的进步。另外,根据这些理论我们也逐渐看清了宇宙的面目。本书的内容是追溯爱因斯坦的相对论及其之后100年间的研究发展,以及最新的引力理论所描述的宇宙。
这本书的排版和图示设计也值得单独称赞。在处理如此庞大和复杂的概念时,清晰的视觉辅助至关重要,而本书在这方面做得非常出色。那些示意图,尤其是在解释弯曲时空和引力透镜效应时使用的图形,设计得极为精妙,它们简洁有力,完美地补充了文字的不足,起到了“一图胜千言”的效果,并且完全没有采用那种常见科普书里过于卡通化的插图。图注的编写也极为用心,提供了额外的思考维度,而不是仅仅重复文字内容。此外,书中的参考文献和延伸阅读列表异常丰富和专业,这表明作者在内容的准确性和深度上投入了巨大的心血,他不仅想让你理解“是什么”,更想让你知道“如何去学得更多”。对于那些希望将引力知识系统化、并进行下一阶段深入研究的读者来说,这本书的附录部分,其价值堪比一本小型工具书。整体而言,这本书的装帧和内容呈现,都体现出对读者体验的尊重和对科学知识本身的敬畏。
评分如果要给这本书下一个定义,我会说它是一部“深度跨界”的科普杰作。它巧妙地架设了科学、哲学乃至一点点存在主义思考之间的桥梁。令我印象深刻的是,作者花了相当大的篇幅来讨论引力理论的“美学”标准——为什么物理学家们倾向于接受那些数学上更优雅的理论?这触及了科学的本质:它不只是对客观世界的描述,也是人类理性构造的体现。书中对“引力时间膨胀”的探讨,没有停留在公式计算上,而是转向了对时间感知的探讨,探讨了在不同引力势阱中,“现在”这个概念的相对性,这对于一个关注生活体验的读者来说,提供了全新的视角。这种将深奥的物理学与日常的哲学困惑结合的能力,是本书最值得称道之处。它迫使你反思,我们习以为常的线性时间流逝,可能不过是引力场相对平坦区域的一种地方性幻觉。这本书的价值,在于它能让你在读完后,重新审视你所生活的这个世界,那个你从未真正“看见”的底层结构。
评分读完这本书,我最大的感受是,作者成功地将一个极其复杂和抽象的物理学主题,转化为了一场引人入胜的哲学思辨之旅。它绝不仅仅是一本关于“引力公式”的书,它更深层次地触及了“存在”的本质。书中的某些章节,开始探讨引力在量子层面上的不一致性,这种对现有物理学框架的深刻反思和对未来理论的勇敢叩问,展现了作者深厚的学术功底和批判性思维。我发现自己频繁地停下来,思考人类的认知极限在哪里,我们所依赖的物理定律是否具有普适性,或者说,在宇宙更极端的角落,是否需要一套全新的法则来统治。作者对量子引力理论的几种主流猜想的介绍,虽然篇幅不长,但切中要害,没有为了迎合大众而过度简化,保留了科学探索的严谨性与不确定性。这种对未知领域的敬畏感和坦诚,使得全书的基调变得非常高级,它不是提供所有答案的圣经,而是点燃更多问题的火种。那种在知识的边缘徘徊,既兴奋又略带敬畏的感觉,是很多科普读物难以给予的。
评分这本《引力是什么 支配宇宙万物的神秘之力》简直是物理学爱好者的一剂强心针,它以一种极其细腻且富有感染力的方式,将那些原本只存在于教科书和晦涩论文中的概念,描绘得生动立体,仿佛触手可及。作者在构建引力理论的宏大叙事时,并未陷入单纯的公式堆砌,而是巧妙地穿插了人类探索引力的历史脉络,从牛顿那枚著名的苹果,到爱因斯坦时空弯曲的精妙洞察,每一步演进都充满了戏剧性的张力。我尤其欣赏作者对于“想象力”的强调,他不断引导读者跳出日常经验的束缚,去思考那些超越我们感官极限的尺度——黑洞的奇点,宇宙大爆炸初期的状态,甚至是引力波带来的时空涟漪。书中对于广义相对论的解读部分,并非简单的复述,而是用一系列生动的比喻,将弯曲时空这一抽象概念具象化,读起来酣畅淋漓,仿佛真的能“看到”质量是如何扭曲它周围的时空结构。这种叙事手法,使得即便是对理论物理有一定基础的读者,也能从中发现新的理解层次,而对于初学者而言,它更像是一张通往宇宙深层奥秘的导航图,清晰而充满诱惑。全书的结构安排也十分考究,逻辑递进自然流畅,让人在阅读过程中始终保持着一种“拨开云雾见青天”的豁然开朗感。
评分这本书的文笔风格,说实话,比我预想的要“野”一些,带着一股子沛然莫之能御的气势。作者似乎不太满足于传统的平铺直叙,他大量使用了排比、拟人,甚至带有一点诗意的语言来描述宇宙的宏大和引力的无所不在。例如,描述引力如何将星系团束缚在一起时,那种如同史诗般的描绘,让人感觉引力不再是冷冰冰的力,而更像是一种宇宙间古老的契约或意志。这种强烈的个人风格,使得阅读过程充满了情绪的起伏。有时是面对浩瀚星空的敬畏,有时是对微观世界奇特行为的惊奇,有时则是对人类智力边界的感慨。我特别喜欢书中对历史人物的刻画,他们不再是教科书上冰冷的肖像,而是活生生、充满挣扎和灵感的探索者。虽然有时这种文学化的表达会稍微稀释一些纯粹的科学严谨性,但对于提升阅读的沉浸感和趣味性来说,绝对是功大于过的。这本书更像是一位知识渊博的智者,在壁炉旁,用充满激情的语调,向你娓娓道来他毕生对宇宙的痴迷。
评分作者的三部曲之一,如果有彩图就更好了
评分不错的书,静下来看看。
评分还行,多点有趣的图会好些
评分讲引力的书好懂的…
评分书很具有启发性,值得一读!
评分性价比高、质量好、京东快递服务好!
评分非常满意,非常满意!
评分非常好,很不错
评分最近挺热,科普一下
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