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光行者的存在不在于他们真的能唤醒人类或者改变人类,而在于人类世界走向几近崩溃的时候能够站出来建立一套持久永恒的生活模式。

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【视频】[PBS|宇宙的结构|什么是空间?]  

2012-04-22 19:09:05|  分类: 宇宙时空架构 |  标签: |举报 |字号 订阅

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所有视频列表见:http://www.tudou.com/playlist/p/l15255239.html?resourceId=85407571_06_05_99

 

            一连三集《优雅的宇宙》探讨二十世纪物理学一项重大发现-弦理论(String Theory),从爱恩斯坦到现代在「弦理论」上的发展过程,深入浅出地作出介绍。「弦理论」提到宇宙原本有十一次元空间,及后发生了一场爆炸,使当中一些次元收缩到基本粒子的空间之中,造成天文物理学家在观测天象时出现差距。

    《优雅的宇宙》是一套描述宇宙物理理论的国外纪录片,我到昨晚为止终于看完了,感觉很不错。虽然是纪录片,但人家并不完全采用赵忠祥式的画外音方式讲解,而是主持人频频出现在画面中——此公年纪不大,是牛津大学的物理硕士,兼科幻小说畅销书作者。

  你又可别认为所谓“出现在画面中”就是死板的站着两手叉腰什么的,虽然按说讲解宇宙物理很难让主持人踩踏什么“外景”,但借助高科技电脑模拟动画,主持人却实现了上天入地、分身离合等多种特效:刚在宇宙弯曲时空中徜徉,马上又进入原子内部看电子飞舞,这让整部纪录片仅从花哨特技而言已经叫观众流连忘返。

  说实话,我一直对宇宙奥秘充满兴趣,本科的时候就不吝翻越校区借阅相关书籍,我记得那时在一本颇为发黄的小册子上首次看到了“超立方体”的平面图,很为之心旷神怡了一番。

  这个系列的纪录片并不注重梳理历史,所以牛顿的引力学说只是泛泛带过而已,大约主持人也觉得观众应该都对牛顿学说颇为稔熟的。牛顿的引力空间不存在弯曲现象,这正是后来爱因斯坦所诟病的——后者的广义相对论预言了宇宙中的时空弯曲,并且在后来得到了第三方的认证,使得他的大名在1920年左右风靡全球。但是本片同样告诉观众,爱因斯坦几乎从此就走了下坡路,因为他对于几年后崭露头角的量子理论不屑一顾,从而把自己锁在了历史的阁楼上。

  爱因斯坦在提出广义相对论后,致力于要用一种理论统一引力和电磁力。他认为引力是具体而规则的,电磁力必然也遵循同样的原则。但是量子力学很快给出了不同的答案——在原子内部的微观世界里,粒子的运动是无规则可循的,是“测不准”的,整个量子力学的哲学就是告诉大家:凡事无绝对,存在的只是可能。纪录片主持人在此步入一间“量子咖啡馆”索要一杯橙汁,美女招待答道“I will try!”

  爱因斯坦的学说在描述微观世界时遇到了困难,而同时根据量子学说得出的“无规则宇宙空间说”也引起了物理学界的质疑。由此众多科学家在研究方式上采取了一分为二的策略,即用广义相对论研究星系、星球,用量子力学研究微观粒子,这种平衡保持了好多年才遇到障碍。

  障碍首先源于黑洞,黑洞存在于广袤的宇宙中,同时其本身体积又无限小(趋近于零)。究竟应该用广义相对论还是量子力学来研究黑洞引起了学界的争议。而这个争议又几乎是不可调和的,因为广义相对论和量子力学的研究结果必然会大相径庭。后来在研究宇宙大爆炸“奇点”问题上,学界也遇到了同样的问题。

  于是影片就谈到了弦理论。弦理论似乎是整套纪录片的焦点,我不得不怀疑主持人是否也是这套理论的拥趸。在弦理论之前,物理学认为组成物质的基本元素是粒子。而弦理论则认为粒子最终还是弦构成的,是弦构成了整个宇宙和世界。但这里的问题在于,粒子已经被捕捉和观测到,而“弦”这种能量圈一样的波动物还只是存在于理论物理学家的描述中,它既没有被证明,也没有被观测到,因此缺乏说服力。

  但是弦理论却能够在统一广义相对论和量子学说上发挥作用,这里涉及的是配合弦理论而被提出的多维空间概念。一般认为人类生存在三维空间中,第四维则是时间。而在弦理论看来,我们生存在一个十维空间中,另外的六个维度就在我们周围,但是很微小,不可见,不过“弦”却可以在这些维度中自由来回,从而保证了宏观世界“弦波动”的稳定性。

  由弦理论进一步完善而成的“M理论”把空间加到了11维,并引入了膜的概念。“M理论”认为第11维有点像膜状物,但无限广大,几乎可与宇宙匹敌,或说宇宙就是生活在某一个“膜”上。主持人在此特意切面包来说明,一长条面包可以切成若干片,每一片可以认为是一个“膜”,而每一个“膜”上则可以存在一个10维的宇宙,这些宇宙相互平行,就构成了所谓的“平行宇宙”。但这里的“平行宇宙”并非好莱坞科幻片的概念,我们的宇宙并非可以在“平行宇宙”中复制,其他面包片里的世界,可能与我们的完全不同,甚至物理规律完全颠覆,根本不是能够想象的所在。

  “M理论”由此还能够解释宇宙大爆炸“之前”的问题,要知道这个问题曾经让我感兴趣好多年。我以前经常想宇宙有没有边际?如果没有边际——试问怎么可能没有边际呢,“无边无际”只是形容广袤的成语罢了——科学家不是提出“宇宙膨胀说”或者“宇宙缩小说”吗,无论膨胀还是缩小,那就已经证明宇宙必然有边际。但是如果有边际,那宇宙外面又是什么呢?宇宙是在怎样一个“容器”里膨胀或缩小的呢?后来我知道了宇宙大爆炸学说,宇宙是由质量无穷大,而体积几乎为零的“奇点”爆炸生成的,这一时刻是时间和空间的开端——你不能问这一时刻之前有什么,因为没有“这一时刻之前”的说法。

  但是“M理论”为好奇心浓重的爱好者们提供了刨根问底的可能。“M理论”认为,所谓“奇点”大爆炸实质上是两片“膜”(即平行宇宙)相撞的产物,这一相撞使得两个平行宇宙各自发生了极大的变化,最终其中一个宇宙经过漫长的演变,产生了星系、星球、生物和人类。根据这样的说法,“奇点”就不是时间和空间的开端,它本身也是时间和空间的产物。而且“M理论”还认为,平行宇宙的相撞绝非偶然,而是时有发生。这样的相撞有可能促成生命,也有可能毁灭文明——因为平行宇宙是无穷多的,而我们所在的这片“膜”随时也有可能再与别的“膜”相撞,从而让我们全都毁灭。

  当然,我也很想再知道,那么这些平行宇宙又是怎么产生的呢?整个这些“膜”又处于一个什么样的空间里呢?尽头外是否还有尽头呢?可惜,影片已经结束,回答不了我的问题了。

  看这样的纪录片,除了获取一些知识外,我觉得对于调节人的心态也有好处。相比起广袤无垠的空间来说,我们这些仅由极少量“弦”能量构成的微渺颗粒简直不值一提。当我们面对大海,总是觉得自己的渺小;而大海面对星球也只是一弯浅水;星球比之星系又是沧海一粟;星系在宇宙中更是九牛一毛——本来我们的想象只是到宇宙为止,现在这套《优雅宇宙》的纪录片则告诉大家,即便宇宙本身在繁复无尽的“平行宇宙”大面包中也只是最普通的一片而已……

  面对“平行宇宙”这样远超我们想象力的空间,人类的愤怒、跳脚、嘶喊或者污蔑、妄言、不公实在太渺小了。就算整个银河系在下一秒毁灭,对这些所在而言还是尘土都不会扬起一点。所以,服膺吧,沉静吧,思索吧。不以物喜,不以己悲,努力工作,好好生活。

  2008.06.22
http://www.guyizhou.cn/article/3578.htm

 

 

PBS.新星.优雅的宇宙(1)

http://www.tudou.com/programs/view/NP1ZoREhJ3o/

PBS.新星.优雅的宇宙(2)

http://www.tudou.com/programs/view/qBK7dXG3XRc/


PBS.新星.优雅的宇宙(3)

http://www.tudou.com/programs/view/kdpJG4J9ihs/

    
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