柔软的宇宙(相对论外传)》讲述的是一段跨越两百年的物理学史,从拿破仑时代一直到二十一世纪。从相对论的前世今生到广义相对论指导下发展起来的一系列学科,大爆炸宇宙学、黑洞、虫洞、引力波等等匪夷所思的物理学知识,都在这本书里以一个全新的方式呈现,看完这本书,你会发现,人类的物理学认知探索历程,是一个让人"三观尽毁",脑洞大开的历程。 在吴京平老师风趣幽默的叙述中,在一步一步了解"柔软的宇宙"和"弯曲时空"的奇妙过程中,我们有幸与大师相伴而行。对这段历程,作者有自己偏爱的观察角度。及时个角度是——科学家并非生活在真空中,伟大的发现不是科学家们开脑洞开出来的,每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。比如热力学的发展与蒸汽机大规模应用关系密切,电磁学与第二次工业革命以及电气时代的到来密不可分。
引子
第1章 见证奇迹的时刻
第2章 以太?
第3章 一代宗师
第4章 电气时代
第5章 收缩假设
第6章 两朵乌云
第7章 物理学的奇迹年
第8章 双生子佯谬
第9章 第五公设
第10章 弯曲的时空
第11章 宇宙常数
第12章 开天眼
第13章 核火球
第14章 大耳朵的发现
第15章 黑洞不黑
第16章 星际穿越
第17章 暴
第18章 玩自爆的小偷
第19章 黑暗的心
第20章 时空涟漪
第21章 时间去哪儿了
后记
第1章 见证奇迹的时刻 1801年,一间封闭的乌漆墨黑的屋子里,一个人趴在屏幕前仔细地观察着微弱的光斑。当他终于看清了屏幕上那些奇怪的条纹以后,终于长出了一口气:"牛顿牛老爵爷,你错了!" 牛顿在英国已经是大名鼎鼎的科学家,无数年轻的后辈都是看着他的那本《自然哲学之数学原理》踏上科学征程的,这个年轻人也不例外,他的名字叫托马斯·杨。1773年6月13日,托马斯·杨出生于英国萨默塞特郡米尔弗顿一个富裕的贵格会教徒家庭,家里共有十个兄弟姐妹,他是的孩子。托马斯·杨从小受到良好教育,自幼天资聪颖,是个不折不扣的神童。两岁的时候,已经开始阅读书籍。四岁能背诵大量古诗词,无论是英文的还是拉丁文的。九岁开始自己动手搞小制作,后来学会了搞望远镜、显微镜,动手能力开始显现出来。十四岁就已经熟练地使用多种外语,希腊语、意大利语、法语那是不在话下,读书做笔记,随便用。西方国家的语言不够他学的,又开始学习东方语言,希伯来语、波斯语、阿拉伯语人家也全拿下来了。那时候欧洲人眼里的东方,也就到中东附近,再远就是印度了。 十九岁的时候,托马斯·杨来到伦敦学习医学。他先是对眼科特别感兴趣,后来又喜欢上了光学。牛顿的书,他烂熟于胸,牛顿的《光学》,那是非常熟悉的。托马斯一杨对当时科学界流行的两种光学学说都很了解,首先是微粒说,牛顿是微粒说的支持者,他们认为光是发射出来的粒子流,一个个小炮弹被光源打出来。微粒说很容易解释一些现象,比如光沿直线传播,比如反射,但是另外一派就不是这么认为的,他们明确地认为光应该是一种波。他们发现,两束光交叉后,彼此之间毫无影响,按照牛顿支持的微粒说,这是不可能的。两挺机枪对着打,总会有些子弹在空中相撞,然后掉下来,可是这种现象在光这里没人看到过。两束光对着照射,过不久,地下积累起一小堆光子,这不是天方夜谭吗?波动学说这一派的代表人物是惠更斯,惠更斯发现,两个水波纹会彼此穿过,穿过以后互相不影响,那么假如光是一种波,这事儿就好解释啊!但是波动说也有麻烦:光的波长是多少呢?没人知道光的波长是多少,波长公式是λ=vt,λ是波长,v是波速,t是周期。可是这几个值你一个都不知道,根本没法测量。在此后的200年里,光学停滞不前,后辈们也一直也没能超越牛顿的《光学》。牛顿在力学方面的巨大成功使得人们都愿意相信,牛顿的光学也是正确的,一直到拿破仑时代也还是这么认为,毕竟微粒说算是比较主流的一种说法。 托马斯·杨到了医学院就读,现在可以称他为"杨大夫"了。他叔叔也是一位医生,可以说正是因为这位叔叔的影响,杨大夫才最终确定学习医学。不久后他的叔叔去世,给杨大夫留下了丰厚的遗产,不但有房子,还有大量的藏书,还有不少艺术品,还有一万英镑的现款,从此,杨大夫过上了衣食无忧的幸福生活。1794年,杨大夫二十一岁,由于研究了眼睛的调节机理,他成为皇家学会会员。1795年,他到德国哥廷根大学学习医学,一年后拿到了博士学位。后来他回了英国继续学习,在剑桥,同学们都叫他"奇人杨",因为他哪国语言都懂,马骑得非常好,而且还会杂技走钢丝,算是科学家里走钢丝最棒的一位。各种乐器,他抬手就来,演奏水平相当高,这也为他后来研究波动学说打下基础。乐器嘛,本来就是各种振动各种波嘛! 尽管杨大夫是个医生,但他还是非常喜欢物理学,自己闲暇时间也非常多,毕竟衣食无忧,不用朝九晚五地出门上下班。他一直在思考如何去验证光到底是波还是粒子,到了1801年,他总算想出个办法来:先要有个光源,这好办,然后要弄个板子扎个小眼儿,再找来另一个板子离得非常近的距离扎两个小眼儿。这样的话,一束光就被劈成了两束,这两束光来自同一个光源。因为来自同一光源,所以按照光的波动理论,这两束光应该会发生干涉现象,他期待能看到光产生的干涉条纹。最终,他如愿以偿地看到了条纹,终于可以对着苍天高喊一声"牛爵爷,你错了!"光不是微粒,而是一种波,跟我们说话产生的声音是一样的波。 P4-5