现实不似你所见

现实不似你所见

量子引力之旅

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作品简介

世界的基本组成部分是什么?时间和空间真的存在吗?现实(Reality)的本质是什么?

现象级科普畅销书《七堂极简物理课》作者、意大利理论物理学家卡洛·罗韦利重磅新作!以优雅易懂的方式带我们踏上这场探索现实之旅:从德谟克利特到爱因斯坦,从法拉第到引力波,从经典物理到量子引力……通过介绍现实的概念是如何随时间变迁的,今天的物理学家又是如何理解宇宙的结构的,他为我们提供了比《七堂极简物理课》更深入的理论解释。

卡洛·罗韦利——意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。著有畅销书《七堂极简物理课》,被译为40多种语言,被誉为下一个“史蒂芬·霍金”。

作品目录

载入中

热门划线

  1. 量子力学为我们揭示出,我们观察的世界越细微,就越不稳定。世界并非由小石子构成,它是振动,是持续的起伏,是一群微观上转瞬即逝的事件。23 人
  2. 世界的基本结构正在显现,它由一群量子事件生成,其中时间和空间都不存在。量子场绘制了空间、时间、物质与光,在事件之间交换信息。实在(Reality)是由独立事件构成的网络,概率使它们相互关联,在两个事件之间,空间、时间、物质与能量消融在一团概率云中。20 人
  3. 时间是我们忽略了事物微观物理状态的结果。时间是我们所没有的信息。时间是我们的无知。19 人
  4. 德谟克利特的道德理想是通过节制与平衡,通过信任理性来让自己不被情绪主导,达到心灵的宁静。18 人
  5. ●分立性。系统状态的信息是有限的,由普朗克常数限定。●不确定性。未来并非完全由过去决定。我们所见的严格的规律性最终是统计学上的。●关联性。自然的事件永远是相互作用。系统的全部事件都相对于另一系统而出现。17 人
  6. 量子力学描述的不是物体:它描述的是过程,以及过程之间连接点的事件。16 人
  7. 在一个事件的过去与未来之间(例如,你正在阅读的此时此刻与你的过去与未来之间),存在一个“中间区域”,一个“延展的现在”,一个既非过去亦非未来的区域。这就是狭义相对论的发现。15 人
  8. 科学就是以越发开阔的观点解读世界。14 人
  9. 也许我们如今所了解的一切都只是我们目前尚未了解的某种东西的近似。14 人
  10. 我们看到的世界是多彩的,那么颜色是什么呢?简单来说,它是光作为电磁波的频率(振动的速率)。如果波振动得更快,颜色就会偏向蓝色;如果振动得慢一些,就会偏向红色。我们感知的颜色是由视觉神经产生的反应信号,可以辨别不同频率的电磁波。14 人
  11. 我们认识到空间是弯曲的,并且已经预见到空间是由振动的量子微粒编织而成的。13 人
  12. 理论并没有描述事物本来如何:它描述的是事物如何出现和事物之间如何相互作用。它没有描述哪里会有一个粒子,而是描述了粒子如何向其他粒子展现自己。存在的事物被简化为可能的相互作用的范围。实在成了相互作用,实在成了关联。13 人
  13. 我们不能把时间看作一个记录宇宙生命的巨大宇宙时钟。一个多世纪以来我们已经知晓,我们应该把时间看成局部的现象:宇宙中的每个物体都有它自己的时间之流,其速度由当地的引力场决定。13 人
  14. 德谟克利特体系的理念极其简单:整个宇宙由无限的空间构成,其中有无数原子在运动。空间没有界限;没有上也没有下;没有中心,也没有边界。原子除了形状以外别无特性。它们没有重量、颜色与味道。“甜是从俗约定的,苦是从俗约定的,热是从俗约定的,冷是从俗约定的,颜色也不例外,实际上只有原子和虚空”。12 人
  15. 狄拉克的量子力学允许我们做两件事情。首先是计算一个物理量可以取哪些值,这被称为“计算物理量的取值范围”;它体现了事物的分立性。当一个物体(如原子、电磁场、分子、钟摆、石头、星星等)与其他物体相互作用时,能计算出的是在相互作用过程中物理量可以取的值(相关性)。狄拉克的量子力学允许我们做的第二件事是,计算一个物理量的某个值在下一次相互作用中出现的概率,这被称作“计算跃迁的振幅”。概率体现了理论的第三个特征:不确定性。理论不会给出唯一的预测,而是给出概率。12 人
  16. 圈量子引力的核心预言是空间不是连续体,不是无限可分的,它由“空间原子”组成,比最小的原子核的十亿分之十亿分之一还要小。12 人
  17. 自序11 人
  18. 米利都派领悟到,通过灵活运用观察与推理,而不是在幻想、古代神话或宗教中寻找答案——最重要的是以敏锐的方式运用批判性思维——才有可能不断修正我们的世界观,发现隐藏在普遍观点之中的实在的新面向,才有可能发现新事物。11 人
  19. 留基伯11 人
  20. 柏拉图和亚里士多德很熟悉德谟克利特的观点,并且表示反对。他们秉持着其他观点,其中有些给后世知识的增长带来了很多阻碍。他们坚决排斥德谟克利特的自然主义解释,赞成从目的论的角度来理解世界,相信任何事发生都有其目的。用这种思考方式来理解自然非常具有误导性——亦即以善恶的目的论来思考,这只会把人类事务与自然界的事混为一谈。11 人
  21. 在对粒子运动进行基本描述时,并不能描述粒子在任意时刻的位置,而只能描述它在某些瞬间的位置——粒子与其他物质相互作用的那些瞬间。11 人
  22. 在量子力学描述的世界中,实在只存在于物理系统之间的关联之中。并不是事物进入关联,而是关联是“事物”的基础。量子力学的世界不是物体的世界,它是事件的世界。11 人
  23. 量子力学无法处理时空的弯曲,广义相对论无法解释量子。这就是量子引力的问题。11 人
  24. 我们都处在洞穴的深处,被自身的无知与偏见束缚,有限的感官呈现给我们的只有影子。如果我们试图看得更远,就会感到困惑,我们并不习惯。但是我们仍然要尝试,这就是科学。10 人
  25. 理性可以向我们揭示事物的本来面目,而非它们显现的样子。10 人
  26. 对卢克莱修而言,宗教即无知,理性才是带来光明的火把。10 人
  27. “对智者而言,整个世界是开放的。一个美好灵魂的故乡是整个世界。”10 人
  28. 颜色是法拉第力线振动的速度,它由发射光的电荷的振动决定,这些电荷就是原子内运动的电子。10 人
  29. 量子力学的第一个含义就是,系统内部能够存在的信息有一个上限:系统所处的可区分状态的数量是有限的。无穷是有限的,是理论的第一个重要方面,这正是德谟克利特窥见的自然的分立性。普朗克常量h衡量了这一分立性的基本尺度。10 人
  30. 物理空间就由这些永不停息的关联网络织就。这些线本身不在任何地方;它们不在任何位置,而是通过相互作用创造位置。空间由引力子之间的相互作用创造。10 人
  31. 我们必须学会不以事物在时间中变化而是以其他方式来思考世界。事物只是相对于另一事物发生变化。在基本层面,时间不存在。我们通常对时间流逝的感觉只是在宏观尺度上的一种有效近似,这主要是源于我们只能以粗糙的方式感知世界。10 人
  32. 唯一真正无限的是我们的无知。10 人
  33. 为何信息的概念如此有用,甚至可能是理解世界的基础呢?原因很微妙:它衡量了一个物理系统与另一物理系统交流的能力。10 人
  34. 实在(Reality)是由独立事件构成的网络,概率使它们相互关联,在两个事件之间,空间、时间、物质与能量消融在一团概率云中。9 人
  35. 物质的分割是有限的,世界是分立的,无穷终结于我们指间,这一观念终于出现,它是原子假说的核心,但它在量子力学中会以更显著的方式回归,如今它作为量子引力的根本再一次证明了其重要性。9 人
  36. 理解电磁力的工作由两位英国人完成:科学史上最奇特的两位——迈克尔·法拉第(Michael Faraday)与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)。9 人
  37. 空间并非单一静止的容器,而是有自己的动力和“物理学”,就像它包含的物质和场一样。9 人
  38. 因为爱因斯坦具备一种独特的能力,他可以想象世界是如何构造的,在头脑里“看见”它,然后方程随之而来;方程是落实他对实在的洞见的语言。对爱因斯坦而言,广义相对论并不是一堆方程,它是被艰难转述为方程的关于世界的精神图景。9 人
  39. 要理解光如何可以同时是电磁波和一群光子,需要建构全部量子力学。但这个理论的第一块基石已然奠定:在一切物体,包括光之中,存在着基本的分立性。9 人
  40. 在一切物体,包括光之中,存在着基本的分立性。9 人
  41. 玻尔假设电子只能在离原子核特定的距离处存在,也就是只能在特定的轨道上,其尺度由普朗克常数h决定。电子可以在能量允许的情况下从一个轨道“跳跃”到另一个轨道,这就是著名的“量子跃迁”。电子在这些轨道运动的频率决定了发出的光的频率。由于电子只能处于特定的轨道,因此只能发射特定频率的光。9 人
  42. 宏观世界表面上的决定论只是由于微观世界的随机性基本上会相互抵消,只余微小的涨落,我们在日常生活中根本无法察觉到。9 人
  43. 如今量子力学和量子场及其粒子提供了对自然极其有效的描述。世界并不是由粒子和场组成的,而只有一种实体:量子场。再也没有随着时间流逝在空间中运动的粒子了,存在的只有量子场,其基本事件发生在时空之中。世界如此奇特,却十分简单。9 人
  44. 我认为量子力学揭示了事物本性的三个面向:分立性、不确定性与世界结构的相关性。9 人
  45. 量子力学以一种根本的方式扩展了相对性:一个物体的所有变量都只相对于其他物体而存在。自然只是在相互作用中描绘世界。9 人
  46. 量子力学教会我们,不要以处在某一状态的“物体”的角度来思考世界,而应该从“过程”的角度来思考。过程就是从一次相互作用到另一次相互作用的历程。物体的属性只有在相互作用的瞬间才以分立的方式呈现,也就是只在这些过程的边缘,只在与其他物体发生关联时才出现。无法对其做出完全确定的预测,只能进行概率性的预测。9 人
  47. 宇宙中的每个物体都有它自己的时间之流,其速度由当地的引力场决定。9 人
  48. 时间变量的存在是个有用的假设,并不是观测的结果。9 人
  49. 我们宇宙的过去也许正是那样一次反弹的结果。这个巨大的反弹被称为“大反弹”而非“大爆炸”。看起来这才是把圈量子引力方程应用到宇宙膨胀时得出的内容。9 人

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