探求宇宙的秘密:从哥白尼到爱因斯坦(R)

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- 大约100亿~200亿年前,在虚无缥缈中发生了一次大爆炸。爆炸产生的高温原始火球,急剧地膨胀,在膨胀过程中形成了构成今天的物质的基本单元(光子、电子、夸克等)。然后,膨胀速度减慢,温度逐渐降低,原子核和原子相继出现,在距今约数十亿年的时候,恒星与星系开始形成。

  • 古人说,“天地四方曰宇,古往今来曰宙”,宇宙就是空间、时间和物质的总称。

- 爱因斯坦的相对论认为,时间和空间是一个不可分割的整体,称为四维时空。

- 人类的古代文明有两个主要的独立发源地。一个是我们祖国的黄河、长江流域,可称为“大河文明”或“华夏文明”。另一个是地中海沿岸,可称为“海洋文明”或“地中海文明”。

- 哥白尼的日心说宣告了自然科学的诞生。

  • 在著名的艺术家米开朗琪罗逝世的1564年,莎士比亚诞生于英国,伽利略(1564—1642)诞生于意大利的比萨。

  • 当时的科学界,流行一种既可保证发现的优先权,又能防止犯错误的方法,那就是把自己的发现用拉丁文写成一句话,然后把字母顺序打乱排列,成为秘语,再公布出来,等这个发现被证实后,重新把字母顺序调整回来,正式公布自己的发现。

  • 土星的“光环”由大量绕土星运动的石块儿、冰块儿和泥浆构成,在太阳的照射下呈现出美丽的色彩。

  • 伽利略进一步用思想实验来反驳亚里士多德。他设想把一块重物和一块轻物用带子捆在一起,让它们自由下落。这两块物体加在一起的质量肯定大于其中任何一块的质量。如果亚里士多德的观点正确,捆在一起的物体应该比它们各自单独下落时落得更快。但是,如果依据亚里士多德的观点从另一个角度考虑,重物应比轻物落得快,这两块捆在一起的物体相互影响,慢的轻物会被快的重物带快,快的重物又会被慢的轻物拖慢。因此,捆在一起时的下落速度,应该比单独下落的轻物快,而比单独下落的重物慢。于是,同样依据亚里士多德的观点,得到了两个相互矛盾的结论。克服此矛盾的唯一出路,就是否定亚里士多德的观点,转而认为下落速度与物体质量无关(如果反过来,认为轻物下落比重物快,同样会导致类似的相互矛盾的结论)。假如所有物体的下落速度都相同,上述矛盾自然就不存在了。

- 我欲测天高,如今又量地深。 上天赐予我灵魂,大地收容我的俗身。

- 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中,上帝说:“让牛顿去吧!” 于是一切成为光明。

- 彗星实际上是一个“脏雪球”,由冰晶、尘埃与冷冻气体组成。靠近太阳时,冷冻的水汽和其他气体蒸发,在太阳风(太阳发射的粒子流)和光压下伸展开来,形成背向太阳的巨大彗尾。

- 还用万有引力定律解释了涨潮、落潮的自然现象;指出了月球绕地球的轨道因受其他行星的引力影响而偏离椭圆;说明了由于万有引力与行星自转产生的惯性离心力的综合作用,行星的形状应该偏离球形,呈扁球状。

- “不知大家对我怎么看,我觉得自己只不过像个在海边玩耍的小孩子,时而发现一块光滑的石子,时而发现一个美丽的贝壳,但真理的广阔海洋,却还在我的面前有待发现”。 - 牛顿

- 普朗克常数h和光速c、引力常数G是物理学中3个最重要的普适常数。普朗克的论文开创了量子论,标志着近代物理学的开端。

- 相对论认为,不存在绝对的空间,也不存在绝对的时间;空间是相对的,时间也是相对的,但它们作为一个整体则是绝对的。也就是说,存在绝对的“四维时空”。能量是相对的,动量也是相对的,但它们作为一个整体是绝对的。也就是说存在绝对的“四维动量”。此外,相对论还认为,光速是绝对的,在任何惯性系中光速都相同。

- 几何学起源于古埃及尼罗河水泛滥后土地的丈量,完成于公元前300年左右的古希腊托勒密王朝时期。当时,著名的数学家欧几里得应国王的邀请,到首都亚历山大城的科学院工作。他总结和发展前人积累的知识,完成了《几何原本》一书,搭起了欧几里得几何学的框架。欧氏几何,以它逻辑的严密,形式的完备和优美,2 000年来为数学家和哲学家所倾倒。

- 而1915年发表广义相对论时,爱因斯坦则远远超前于那个时代所有的科学家,除他之外,没有任何人接近广义相对论的发现。所以爱因斯坦自豪地说:如果我不发现狭义相对论,5年内肯定有人会发现它;如果我不发现广义相对论,50年内也不会有人发现它。

- “上帝是不掷骰子的” - 爱因斯坦

- “形式是否优美的问题应该留给裁缝和鞋匠去考虑。” - 玻尔兹曼

- 爱因斯坦一生中没有培养出优秀的接班人,或者说他的后继者没有作出重大的贡献。这是一个耐人寻味的问题。一般认为这与历史条件的限制有关。相对论(特别是广义相对论)与量子论不同,它超前于工业和技术的发展,因此缺少验证的实验,而实验是产生理论和人才的源泉。

- 19世纪人类对原子的认识取得了重大进展,首先是元素周期律的发现,这是科学史上一个重要的里程碑。

- 一个长方形的桌面,有确定的长和宽,也有确定的面积,因而大小是有限的。同时它有明显的四条边,因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬,无论朝哪个方向爬,都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展,成为欧氏几何中的平面,那么,这个欧氏平面是无限无边的二维空间。

- 1964年,两位美国射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊,在调试他们的天线时,发现有一些无法排除的噪声。为此,他们绞尽脑汁做了各种努力。他们检查了全部天线,清除了一切可能造成噪声的东西。彭齐亚斯和威尔逊曾发现天线上有一些鸽子粪,他俩在论文中还用文雅的语言谈到如何发现并清除了鸽子的这些“白色分泌物”。但是,天线还是有噪声。这两位专家研究发现,此种噪声处在微波波段,属于热噪声,相当于绝对温度3度左右。

- 按照现在的看法,宇宙起源于奇点,爆炸开始时温度极高,先是基本粒子的相互作用,然后逐渐降温形成原子核,再形成原子、分子,最后物质凝聚起来形成星系,生成恒星和行星。

- 文明史不过五千年,自然科学诞生也不过五百年,我们现有的知识还是非常肤浅的,我们对物质结构和相互作用的认识还是极为初步的。试图用我们现在的这一点有限的知识,对宇宙起源(特别是对高温的宇宙早期)作详尽的描述,是靠不住的。

- 相对论和量子论告诉我们,原始的宇宙诞生于虚无缥缈之中。在最初的10-43 s之内,宇宙处于一片混乱的“混沌”状态,分不清上和下、左和右、先和后,甚至分不清时间和空间。宇宙就像一锅沸腾的稀粥,充满了时空泡沫。


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