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果壳中的宇宙(序列版1)

2019-05-03 格式:TXT

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1、fl实 义哲学?¢看, 不能确定”何为 实。 能 的 不过是˙?哪种数学模型 生`其中的宇宙。 发现牵涉 到虚 的一种数学模型不 预言了 ? 到的效应,?¨预言了 尚 能? 到,但是因为其他原 因仍然 的效应。那 何为实何为虚? 这个差 是 §在于 的头脑?中? 爱因斯坦 广义相对论把实 和‰维 合并为四维 。但是实 方向和‰个 向可·识别 ,一位? 者的世′ ? 史总是在实 方向增?,但是它在‰维 的”何方向?可以增??者 小。 ?言?, 可以在 中?非 中颠倒方向。 一方?,因为虚 和实 夹一直 ,它的行为犹如 的第四个方向。因此,它比通?的实 的 铁? 有更 富多彩的可能 。铁? 可能有 端?者 结?者围着圆圈。?是在这个虚的意义?, 有 –。 为了 略一些可能 , 虑一个虚 的 ,那是一个?˙球 ?的球?。 定虚 的纬度,那 宇 宙在虚 的 史?是南极 始。这?, 在 端? 发生了 ?的 ??—?毫?意义,§如不§在比 南极更南的¢一?。南极是˙球 ??完全规 的¢,相 的定 在那里?如在其他¢一?成立。这?…着, 宇宙在虚 中的 端可以是 规定的¢,?¨相 的定 在 端 ?如在宇宙的其他˙方一?成立。 一种可能的行为是可以把虚 当`˙球?的 度 阐′。 有 在那里fifl,这是在这?的意义? 讲的,即嘘 ? 度的增?,让 留在 一¢。这和在 认识到这种实和虚 的fifl意 着 有温度,?如 在黑洞 发现的那?。黑洞不 有温度,它的行为方式似乎? ′它 有称`熵的量, 熵是黑洞?部 –的数目的量度,这是 有给定的 量,¨转和电贺的黑洞允 的 有?部 –。`为黑洞? ?的? 者 能? 到黑洞的这‰种参数。黑洞的熵可 于年发现的一个非?简 的公式给出。它等 于黑洞 ′的?积 ′?积的“一基本 位 §在£于黑洞?部 –的一比特的 息。这 ′在量子引?和 热?学? §在一个 的?系。热?学即热的ˉ学。它??…,量子引?能?… 的全 息 。 ?#23567;?#19968;个 区域?的量子–的 息可以 种方式·编码在?区域的少?维的 ′?。这?是全 息“把 ‰维的??携带在?维的 ??的方法。如果把量子引?和全 息原理相合并,这 意 着 能跟踪发生 于黑洞??的? 。如果 能? 言 自黑洞的辐射,这一¢册是 ?的。如果 不能 到, 将不能 ?原 以为的那? 分˙预言将 。这将在第四章中 论。 在第七章中将再次 论全息学。看 生`在一 - ,即一个四维??。它是五维。

2、射的?。这种‰辐射不能˙化¨比萨 ,但是??和.度的物 辐射?那 一? 这一事实?? ,这种辐射 `源于对‰?不透′的区域。 这?, 能??出结论,当 £着过˙的 ‰?溯过˙,它 通过一定量的物 。那 多的物 足以 ,使? 过˙ ‰中的 往相互方向 ¥。 当 往过˙?溯,过˙ ‰的 ?会达到?大“度,然 始再度 小。 的过˙是 子 的。 当 £着 过˙ ‰?溯?更—,物 的?的能量 度引` ?相互方向更?ˇ˙ ¥。 ‰的 ?在有限的 ? 小为?#34180;?#24230;。这意 着在 过˙ ‰??的 有物 ·— 在一个 ′ 为”的区域 ??。因此,彭罗斯和 能?在广义相对论的数学模型中 ′, 有成为大爆炸的 端?不足为?了。 类似的论 显…,当恒星和星系在它 自 的引? · 成黑洞, 会有一个 结。 ¥?了 德的? 含的 ?,即 有 立于宇宙的意义的 ?,因此逃避了他的 ˙ 的?率 。 名 有 端 的论?在年 ?引? 究基金会的第?名的论? ,彭杰和 对分了 的 。 认为 一年 的其他论?没有 a—的 ?。 的 究引`了各式各?的 应。它使?很多物理学家? ,但是使 创 世纪的 欣 此 便是创世纪的ˉ学 ′。此 ,利弗席 和哈 尼ˉ夫? 在 的 ˙。他 ?法和 ′的数学定 理争 ,但是在 维 制度 ,他 有不能承认自? 了,? 方ˉ学是对的。然?,他 ?到一 有 电 的更不一 的 ,不?他 原 的 那 特?,?#28304;??? 。这?他 便可以宣称,? 以 的 端? 结是 维 的发现。 大多数物理学家仍然本能˙ 有 端? 结的? 。因此他 出,可以预料数学模型不能对? ¢a 的 `出很 的 。其原因是, 引? 的广义相对论是一种 理论,?如在第一章中提到的, 它和制约 知的 有其他的?的量子理论的不确定 相协调。因为在宇宙的大多数˙方和大多数 里, 的“?#30830;?大,量子效应—?显著的“?#30830;?小,这种不一? 没有 £系。但是在一个?¢a 这两种“度可以相互比较,?量子理论效应?会很 ?。这?,彭罗斯和 自?的?¢定理 ?确立的是, 的 区域在过˙? ?在将 以量子引?效应显著的区域为 ′。为了理 宇宙的`源和?运, ??量子引?理论,这将是本书大部分的 。 有有限数量粒子系统, 如原子的量子理论,是年海森堡,狄 克和薛定谔提出的。然?, 在 图把量子? ?广到麦克斯 到的困难。麦克斯 是 电,磁和 。 可以把麦克斯 认为是 不 ?′的??成的,?′是在两个 。

3、度?会使它 相互 。他认为,宇宙 ? 有过一个 相,在一个相当'度的 度 弹成现在的 。然?, 现在知o,为了在?期宇宙中核 应能产生在 周围? 到的轻 素数量,其 度‰ 少达到“立方??吨,?¨温度达到亿度。 况¨,‰? 的? 显…, 度 一度达到“立方??×^吨。 现在?知o,爱因斯坦的广义 相对论不允 宇宙fl一个 相 弹到现在的 。?如在第?中将? 论的,罗杰。彭罗斯和 能? ′, 广义相对论预言宇宙大爆炸 始。这?爱因斯坦理论的确隐含着 有一个 端,虽然他fl不 这个思 。 爱因斯坦 更不¢意承认广义相对论的预言,即当一个大 量恒星到达其生?的 ¢,?¨不能产生足 ?的热˙平o其自 使它 的引? , 将会到达尽头。爱因斯坦认为,这?的恒星将会在一 –?定 。但是 现在知o,对于比 量两倍?大的恒星并不§在 –的结构。这类恒星将会 ? 直 它 —为黑洞。黑洞是 中如此 的一个区域, ? ?法fl那里逃出 。 彭罗斯和 ′了,广义相对论 言,?论是?恒?#29301;?是”何不慎 '黑洞的可怜的航天员,其 在 黑洞中 将到达 ¢。但是?论是 的 端?是 结 是广义相对论不能·定义? 。这?理论不能 言fl 大爆炸会出现 。?#34892;?将此 `?帝 有随心 欲创生宇宙的自 …,但是其他 ?宇宙的 端应受 在其他 成立的 ?定 的制约。 如将在第‰章中 的那?, 为达到这一目 ?一些currency?。 但是 尚 完全理 宇宙的`源。 广义相对论在 论大爆炸 失效的原因是它和量子理论不协调。量子理论是世纪?期的 一? 大的 ? —?。年马克思currency朗克在柏林发现,如果 能以分立的称为量子的??发射?者 ,?可以结 实 自一个炽热物 的辐射。这是向量子理论currency?的第一步。年爱因斯坦在?利· …的 创 论?中 的一 里 出,currency朗克的量子 ?可以 释 的 电效应。 电效应是讲当 ?射到 些金属 ? ?#22836;?#30005; 子的方·式。这是现 器和电 摄??的基 , ?式因为这个工`,爱因斯坦 ?了物理学的? 尔 。 直 世纪年 爱因斯坦 ? 究量子的思 ,但是?本哈 的 纳。海森堡,剑桥的保罗。狄 克 和 世的厄?。薛定谔的工`使他 为困扰。这些 发?了 量子?学的实在的 图?。‰笑的 子不再 有确定的位置和速度。相 的,粒子的位置·确定? 确,其速度 ·确定? 不 确, ?亦然。其本 定 中的这一随?的不可预见的?素使?爱因斯坦震惊,他fl 全盘接受过量。

4、 《果壳中的宇宙》 第一章 相对论简史 霍金 爱因斯坦是如何为世纪两个基本理论,即相对论和量子论奠基的。 阿尔伯特。爱因斯坦,这是位狭义和广义相对论的发现者,年诞生于德国的乌尔姆。?#25991;?#20182;的全家 即迁往慕尼黑。在那里他的父亲?#31456;?#21644;叔父各自建立了一个小型的不很成功的电器公?#23613;?#38463;尔伯特并非神童, 但是宣称他在学校中成绩劣等似乎又言过其实。年他的父亲公司倒闭,全家又迁往意大利的米兰。他的 父亲决定让他留在慕尼黑,以便完成中学学 ,但是他 其 义, 个 了, 往意大利 家 。 他在 完成学 。ETH的 不 他 的 以 对 的 ,他 中? ¢意£他为 ?¥,?这§§是currency'学“生?的??fifl。两年以 ,他 于在伯尔尼的–??利· ?一个???位。 年?是在?利·”?,他…了‰ 论?。这‰ 论?不 奠定了他`为世′? ?的ˉ学家?一的˙位, ?¨ 了两?? ??,这??ˇ—了 对 , 以 本 的理 。 在世纪 ,ˉ学家 相 他 于完 宇宙的 。他 ? a了 以 ?的? ?o 。 和? 电 是在以 中的? ,如 ?为 中的 ??一?。对于完 理论 ??的一? 不过是? 量以 的弹 。事实?,为了currency行这种 量,哈佛大学建立了杰佛弗逊实验室。 个建 筑物不能用”何铁钉,以免干扰灵敏的磁 量。然?策划者忘记了构筑实验室和哈佛大部分楼房的褐红色砖头 砖头含有大量的铁。这座建筑物迄今仍在使用,虽然哈佛仍然不能清楚,不用铁钉的图书馆˙板究竟可以支撑 多少卷藏书。 到世纪交替?际, 始出现可和穿透一?的以 ?的偏差。 预料 在通过 以恒定的速度旅行, 但如果你通过 以 顺着 的方向运 ,它的速?#28982;?#26174;?更快。 然?一系列实验不支持这个? 。阿尔伯特。麦克尔逊和爱德华。莫雷于年在俄亥俄的克里夫兰的凯 思应用ˉ学学校 currency行的实验为其中?为 ?为精确者。他 对相互垂直的两束 的速度currency行比较。随着˙ 球绕轴自转以 公转,仪器以—化的速度和方向通过以 运 。但是麦克尔逊和莫雷的两 束? 没有周日和 周年的差别。不管 在哪个方向?多快运 , 似乎总是以相 的速率相对于他的 在˙运 。 爱尔兰的物理学家 。 杰 德和 兰物理学家 ?利克。 ,在麦克尔逊-莫雷的基 ?建 , 物 在通过以 运 会 ,?¨ ?— 。这种 和 — 使 量到相 的 速,?不管他 相对于以 如何运 。然?,爱因斯坦在年 …的一 论?中 出,如果 不能 。

5、学家大 。希尔伯特 论过他的思 ,希尔伯特 比爱因斯坦 ?? 天 立?到了 一方·。尽管如此, 理论的成功应归功于爱因斯坦 把引?和 ?系` ?是 爱因斯坦的思 。这个 期的德国`为?′国家是???ˉ的, 在战 ˉ学 论和交?仍然可以不 干扰 的currency?#23567;?#36825;和年 的纳˙ 期相比 是天¨?别。 的理论·称为广义相对论,以和原 没有引?的理论相区别, 者现在·认为狭义相对论。 年当?国? 非的??ˇ在日—? 到 通过 ·稍‰偏¥,广义相对论因??到 的确认。 这?是 和 · 的直接 。它 了fl欧 里?在公 年 … 《 何原本》以 , 对自 生`其 的宇宙?认识的?大—?。 爱因斯坦的广义相对论把 和 fl一个事 在其中发生的· 的 转—成宇宙 ?学的 参 者。 这?引发了一个 大的? ,这个? 在世纪仍然 于物理学的? £。宇宙 a物 ,?物 使?物 到一?。爱因斯坦发现他的方·没有 一个fi–的, ?是在 中不—的宇宙 。他 ¢不放 ?这?一种a恒的宇宙,这?是他和和其他大多数 的,?不 对?方·currency行 ,???称为宇宙? 数的一?,使?物 相互 。宇宙?数在相 的意义?将 ,使?物 相互 。宇宙?数的??效 应可以平o物 的 引效应,这?? 宇宙 有fi– 。这是理论物理学的 史中 失的? 大的?会?一。 如果爱因斯坦 持其原 的方·,他?能? 言宇宙? ?在 ,? ?在 ,?者 ?一。直 世纪年 在 尔逊 ?用??望—?currency行? , 认 接受宇宙随 —化的可能 。 这些? ?…了,星系和 ? —, 快速˙ ?˙。宇宙?在 ,”何两个星系? 的 会随 恒定˙增?。这个发现? 了为 ?fi–宇宙 对宇宙?数的 ?。爱因斯坦 把宇宙?数称 为他一生中?大的 –。然?,现在看 这 本不是 – 将在第‰章中 现 ? ?…, 确 实§在一个小的宇宙?数。 广义相对论 底˙ˇ—了?#23567;?#23431;宙`源和?运的 论。一个fi–的宇宙可以§在?限′ ,?者以它目 的 在过˙的 个 创生。然?,如果现在星系?在相互分 ,这 ′它 过˙‰ 更?靠 。大约 亿年以 , 有它 会相互靠在一`,?¨ ?#30830;?大。天 牧师 。 '特是第一位 究 今天叫 大爆炸的宇宙`源。他把这种 –称` 初原子?。 爱因斯坦似乎fl 认 ˙接受过大爆炸。他显然认为,如果 随着星系的运 在 ??溯过˙, 一 个一? 宇宙的简 模型?会失效,因为星系的很小的倾向速。

6、? , ? 本? `为。事实?,这和现 ? 非?接 。 一方?,在广义相对论中 和 的§在不 不能 立于宇宙,?¨不能相互 立。在宇宙中的 量 将它 定义, 如 中的§?currency 的' 数?者“子的′度。以这种方式在宇宙中定义的 应?有一个? 小?者?大?,?言?,即 端?者 结,这是完全可以理 的。??在 端? ?者 结? 发生 是没 ?#23567;?#20309;意义的,因为这种 是不·定义的。 决定广义相对论的数学模型是 预言宇宙以 本 应有一个 端?者 结,显然是非? ?的。在? ?爱因斯坦在?的理论物理学家中有一种currencyfi成见,认为 在两个方向 是?限的。 的fl?引`有 £宇宙创生的 不?的? ,这个? 似乎在ˉ学–国??。 知o 有 端?者 结的爱因斯坦方 ·的 ,但是 有这些 是非?特?的, 有大量的对称 。 以为,在自 引?? · 的实际物 , ??者 方向的速?#28982;?fl 有物 一o 向 一¢,使那一¢的 度—成??大。类似的,如果 在 的 方向将宇宙 倒溯过˙,他会发现宇宙中的全部物 并非fl 有?限 度的一¢ 现。这??限 度 的¢·成为?¢,并¨是 的 端?者 结。 年,两位 ?ˉ学家?弗 尼。利弗席 和艾萨克。哈 尼ˉ夫宣称他 ′了, 有?¢的爱因斯 坦方·的 对物 和速度 过特?的?置。 宇宙的 有这种特??置的?会实际?为?#34180;?乎 有能 宇宙的 是避免?限 度的?¢ 在宇宙 期? 预 §在一个 相。在 相中物 到 一`,但是相互? 不?…,在现在的?…相中 分 。如果事实果 如此, ?会fl?限过˙向?限 将 a—?逝。 利弗席 和哈 尼ˉ夫的论 并没有 。相 的,罗杰。彭罗斯和 采用了不 的¥段,不?他 那 ?基于 的 究,?是基于 的全·结构。在广义相对论中,在 中不 大 量物 ?¨能量使它 。能量总是?的, 以它 的 率, 率使 的?o对方 ¥。 现在 虑 的过˙的 ‰。 ?是fl —的星系 在此 到达 的 通过 的fifl。在一 向?放? 往四 ?的图?,它是一个 ‰,其 ¢?式 的此 此 。随着 在 ‰中fl ¢向 ` 向过˙, ?看到 ?的星系。因为迄今为fl宇宙 在 ,?¨ 有的? 在以 更?靠 ?多。当 更一步忘会看, 透过物 度更高的区域。 ? 到‰?辐射的′然 ,这种辐射是fl宇宙在 比现在 ?多 热?多的极?的 ,£着 的过˙ ‰??到 的。 把接受器调 到‰?的不 ˉ率,?能 量到这个辐。

7、识到,弦 不过是ˇ?成多于一 维的物 的广泛 类中的一员。?罗。汤森,他?如 一?是剑桥的应用数学和理论物理系的成员,他£于这 些? 了 多 究,将这些? ?名为 P- ?。一个P- 在P个方向??#23567;?#24230;。这?P=?是弦 , P=的 是??者薄 ,等等。似乎?是没有理 对P=的的弦的 比其他可能的P?更宠爱。相 ˙, 应采用P- 的 。十维?者十一维听` 不 ? 验的 。 的? 是,其 的六维?七维· 卷成这 小,小到 不到, 知悉剩 的四维宏?的 乎平坦的维。 应?说,对于相 ??的维, 本 一直犹豫不决。但是,对于 这?的一名实 义者, ?维的 雀§在吗 ?的? 是没有意义的。 ?多 能? 有 ?维的数学模型能很 ˙ 宇宙吗 ?没 ?#23567;?#20309;不用 ?维便?法 释的? 。然?, 在日?瓦的大型?子?…?§在? 到它 的可能 。但是, 使?? 在?的 多 的, 认 ˙接受 有 ?维的模型的理 是,在这些模型? §在一种 对 偶 的意?的£系?网。这些对偶 显…, 有这些模型在本 ? 是等效的, ?是说,它 不过是 一 基本理论的不 方?,这个基 理论·叫 M-理论。怀疑这些对偶 ?网是 在?确?o?的 兆,?#23567;??相 ?帝把化§放在岩§中˙是为了–?#21363;?#23572;?˙提出生?演化的理论。 这些对偶 ′, 有五种超弦理论 ?的物理,?¨它 在物理? 和超引?等效。 不能讲 超弦比超引?更基本, ?亦然。 ¢说,它 是 一基本理论的不 达,对在不 的计 各有 用 。因为弦理论没?#23567;?#20309;??大, 以用 计 一些高能 子?…以 散射事 很方便。然?,在 非? 大量数目的粒子的能量如何 宇宙?者 成束缚–, 如黑洞 没有多大用 。对于这些 , ??超 导?。超引?基本?是爱因斯坦的 的 的理论??一些 ?种类的物 。这?是 以 ?使用的图 ?。 为了 量子理论如何 于 和 ,引currency虚 的? 是有?益的。虚 听` ?#23567;欏?#23398;幻 , 但其实很 定义的数学? 它是用 的虚数量度的 。 可以将?如,,-,等等通?的实数 相成对于fl 伸?的一 ?的位置 ”在?当中,实?数在 ,??实数在 。 叙 对应于一 垂直 ?的位置 ”又是在中¢,?虚数?在?头,??虚数?在 ?。这?虚数可·认 为 通?的实数夹直 的 行的数。因为它 是一种数学的构造物,不??实 的实现, 不能有虚数个橘 子?者虚数的 用卡帐 。 认为,这意 着虚数 不过是一种数学游戏, 现实世′毫不相干。然?。

8、区域的 ′,?其 的维·卷?非?小。 ?的世′的–?载 发生在五维区域?一?的 码。 第‰章 果壳中的宇宙 霍金 宇宙 有多 史,“一个 史 是 ‰小的硬果确定的。 哈姆雷特 说,虽然 类的肉 受到 多限制,但是 的精神 能自 ˙?“ 个宇宙, 勇敢˙闯出'?《星际航?#23567;?畏 不 ? ——噩梦不再纠缠的fl。 宇宙究竟是?限的,?者 是非?浩渺的? 它是a恒§在的,?者 是年 ?—的? 有限的 思维何以理 ?限的宇宙 是这种¢图是 ? 过于自 。 是 冒着罗 修斯?运的风?。在 的神fl中,他为了 类的用 fl宙斯 盗 种,因为愚勇?受?#22836;?他·?锁在岩§?,让鹰啄—他的肝 脏。 尽管这些警戒的?说, 仍然相 , 能??¨应? 图˙理 宇宙。 在这个方?以有了显著的currency ?,尤其是在 年。当然, ? ?到完 的图?。但以为期不—。 的?′显? 是它?限˙向?ˇ伸。现 仪器 ′了这一¢, 如哈勃望—?允 ? 。 看到的是各种 和“度的数以亿计的星系。 ?#26696;?#26143;系?含难以记数的亿 个恒?#29301;?#23588;其 多恒星?·行星 围绕。 生`在围绕着一个恒星公转的 行星??,?这个恒星位于螺¨ 银河系的?臂?。螺¨臂?的尘 遮住了 在银河系平??的宇宙 野, 但是 在?平?的“一 的方向圆‰中的 非?清晰,?¨ 能??出 —星系的位置。 发?#20013;?系大 均匀˙分布于 个 ,有一些·部的 和 。星系 度在非?大的 ?显??#34892;?,但这 是因为它 如此 —的?淡,以 于 看不见。 能说的是,宇宙在 中a—ˇ伸 ˙。 尽管宇宙似乎在 的“一位置? 很相 ,它肯定是随 ?—化的。这一¢是直到世纪的?期 ·意识到。但此? , 认为,宇宙在本 ?是 不—的。它 §在了?限′的 ,但是这会导?荒 谬的结论。如果恒星 辐射了?限′的 ,那 它 ?会把宇宙?热到和它 相 的温度。因为“一o 会? 结于恒星的 ?,? 结于·?热 和恒星一?炽热的尘 尘云 ??, 以 在夜晚, 个天 会和 一?′亮。 有 currency行过夜 是黑的? ,这是非? ?的。它意 着宇宙不能以 今天看到的 –§在了 ?限?的 。过˙一定发生过 些事 ,使?恒星在有限的过˙ ¢?#31890;?#36825;意 着fl非? —恒星 的 尚 到达 这里。这? 释了夜 为何不在“一个方向发 。 如果恒星 是a—˙ 在那里,为何它 在 十亿年 忽然¢亮? 是 通知它 发亮的 ? ?如 看到过的,这个? 使那些哲学家,例如伊。

9、??? 的 。在一个?′中, ?? 摆一?fl一个?向 一个? ?摆 。 量子理论,一个 摆的基–?者??能量的–不是 留在??能量的¢?,?直接向 。如果那 ?? 有确定的位置和确定的速度,即”速度。?? 了不确定 原理,这个原理ofl 精确˙ 量位置和 速度。位置的不确定 ? 量的不确定 大于·称为currency朗克?数的一定量。currency朗克?数因为 ?使用显 ? ′, 以用一个符 … h。 这?一个 摆的基–,???能量的–,?如 预料的,不 ?#23567;?#33021;量。相 的, 在一个 摆 者 ”何' 系统的基–?中, 有一定的称为?#34180;閌 的?小量。这意 着 摆不 垂直 ,它?有在和 垂直?#23578;?度 ·发现的?率。类似的, 在 ?者??能的–,在麦克斯 中的?′ 不¥ 为?#20445;?? 有很小的量。 摆?者?的ˉ率 高, 基–的能量 高。 计 了麦克斯 和电子 的基–` ,发现这种` 使电子的 现 量和电 —成??大,这 本不是 ? 到的。然?,在年 物理学家查里德。 因曼, 里?。?温 和超a'一 发?了一种 协调的方法, ˙?者 ?这些??大,?¨ ? 理 量和电 的有限的? ?。尽管如此,基–` 仍然产生‰小效应,这?#20013;?#24212;可以·提出的理论中的?-米尔斯理论是麦克斯 理论的一种?广,它 ? 两种成为 核?和?核?的相互`用。然?,在量子引?论中基–` 有¥ 的多的效应。这里 一 , “一?′各种基–能量。 于麦克斯 ?#23567;?#24847;?的?′, 以在 的”一区域中 有?限数目的不 ?′,并¨此 有?限量的基–能。因为能量 度和物 一?是引??源,这种?限大的能量 度 ′,宇宙 中§在足?的引? 引,使 卷 成 的一¢,显然这并 发生。 会说基–` 没有引?效应,以? 决似乎在? 和理论? 的??,但是这 不可以。 可 以对利用卡米 尔效应是把符合在平板 的?′的数目相对于??的数?#21487;浴?少一些。这?意 着,在平板 ? 的基–` 的能量 度虽然仍为?限大, 比?′的能量 度少了有限量。这种能量 度差产生了将平板 到一`的?量,这种? ·实验? 到。在广义相对论中,??和物 一?是引?的源。这?,如果? 这 种能量差的引?效应 是不协调的。 决这个? 的 一种可能的方法,是 定§在?如爱因斯坦为了?到宇宙的fi–模型的宇宙?数。如果 ??数 有?限大??,它?可能精确˙对消自 中的基–能量的?限??。但是这个宇宙?数似乎非? 特别,并¨ ·?限 确˙调 。 世纪年。

10、子?学。他的著名 言 达了他 的感受 ?帝不玩骰子?。然?, 的量子定 能? 释 个范围原 的量子定 能? 释 个范围原 能阐′的现?以 和? 极 ˙符合, 以其他为数不多的ˉ学家欣然接受他 的有效 。它 是现 化学, 分子生物学和电子学发?的基 , 是 年 使世′发生天 ˙覆˙—化的技“的基 。 年 悉纳˙和希特勒即将在德国??,爱因斯坦 德国并¨四个 放?德国国籍。他的 ? 年是在 泽 currency林斯顿的高等数学 究 度过的。 纳˙在德国发 了 对 犹 ˉ学?运 ,? 多德国ˉ学家是犹 ,这是德国不能制造原子弹的部 分原因。爱因斯坦和相对论成为这个运 的 ?目 。当他听说出版为《个 爱因斯坦的`家》的一本书 ,?答o 何 ?个 ? 如果 是 了,一个 ?足?了。 第?次世′大战? ,他?求?#26031;?政府建立一个世′政府以控制原子弹。年他拒a了担”以色列 国家总统的邀请。他有一?说 政 是为当 ,?一个方· 是一种a恒的? 。?广义相对论的爱因斯坦方·是他? 的墓志铭和纪 物。它 将和宇宙 在。 世′在?一世纪的ˇ—超过了以往的”一世纪。其原因并非 的政 济的 义,?是 于基 ˉ学的 currency步导?的巨大发?。?有何 比阿尔伯特。爱因斯坦更能 这些currency步? 第?章 的 – 爱因斯坦的广义相对论使 有 –。这如何 量子理论相互和谐。 为何物 它是 ?古老的?歌说的那?,把 有的梦 一卷? 的??逝? 抑??一直 currency, 又?到 ?的? 过?#23613;? 世纪`家查里斯。朗母…到 世 物没?#23567;?#20309;? ? 和 那 使 困惑。然?没?#23567;?#20309;? 比 和 更少使 ? ,因为 fl不 `它 。? 中的大多数 ?本部分 不˙ 虑 和 , 不管他 为何物,但是 有 有 极 知o 是 ,它如何 始,并¨把 知o何方。 £于 ?者”何别的? 的”何可靠 的ˉ学理论,依? 的意见, 基于?可操`的ˉ学哲学? ? 这?是卡尔。?currency和其他 提出的实 义的方法。??这种思维方式,ˉ学理论是一种数学模型,它能 和 理 currency行的? 。一种 的理论可在一些?简 ?的基 ? 大范围的现?,并¨ 出·验 的预言。如果预言和? 相一?, ?理论在这个 验 §`,尽管它a—不能· ′是?确的。 一方?, 如果? 和预言 抵触, 将?理论¥??者修?。如果 如 那?采用实 义立 ,他?不 能说 究竟为何物。 ?#30340;?的一?,是将 发现。

11、出他是 穿 的运 , 以 ? 多 。 的,他以为ˉ学定 对于 有自 运 的? 者 显?相 的 ? 为出发¢。特别是,不管他 如何快速运 , 应 量到相 的 速。 速和他 运 ?£,并¨在 有方向 ? 相 。 这???¥?一个? ,即§在一个 有 量的成为 的currency'的量。相 的,?#26696;?有他?者 ?自?的个 。如果两个 于相对fifl –, 他 的 ?一?,但是一?他 相互运 不一?。 这 ·很多实验 实,其中??两?以相 方向绕世′?行的精确的 ”? 显… 的‰小差 。 这似乎?…, ?`的更′?,应?不ˉ˙?向?˙,使?˙球的¨转 ????的速度。然?, ?的比一 ???多的生?ˇ′,——不 劣 ?? 对 的 。 爱因斯坦的 定,即自然定 对于 有有自 运 的? 者应?显?相 ,是相对论的基 。? 以这 称 是因为它意 着 有相对运 是 ?的。它的 和简 了 多ˉ学家,但是仍然有 多 对。 爱因斯坦? 了世纪ˉ学家的两个a对物 以 的a对fifl和 有 量的?currency' 。 多 ?这是一个 不?的? 。他 ?o,这是 意 着, 物 是相对fifl的, 不§在a对的o德 ? 这种 持?穿于世纪年 和年 。年爱因斯坦 ?? 尔 ,其??是 £ ?的, 但是??他的 是相?#28304;?的, 是在年 过的 究。它没有提 相对论,因为相对论·认为 过 于争论 了。尽管如此,现在ˉ学′ 完全接受了相对论,?数的应用 实了他的预言。 相对论的一个非? ?的?论是 量和能量的£系。爱因斯坦£于 速对于”何 ?言 应?显?相 的 ?,意 着没?#23567;?#20309;运 的比 ?快。当 应能量?速”何物 ,?论是粒子?者 ?船,实际?发生 的是,它的 量增?,使?对?currency一步?速更困难。?把一个粒子?速到 速?消耗?限大能量,因?是不可 能的,?如爱因斯坦的著名公式总结的 E=mc^, 量和能量是等效的。这 是物理学中的唯一的妇孺皆 知的公式。它的一? 果是意识到,如果铀原子核裂—总 ?#21487;?#23567;的两个核,?会?#22836;?#24040;大的能量。 年世′大战迫在眉睫,众多意识到这些含义的物理学家 说 爱因斯坦克 其和平 义原 ,以他 的 给罗斯福总统…一封 ,?求 国 始核 究计划。 这?导?了曼哈顿规划并? 产生了于年在日本的广岛和′崎爆炸的原子弹。有 将原子弹归咎于 爱因斯坦发现了智能£系,但是这和把??失实归咎于牛顿发现了引?很类似。爱因斯坦本 没有参 曼哈顿 规划,并¨为投。

12、原子弹?感到震惊。 爱因斯坦年的 创 论?为他建立了ˉ学 望,但是直到年他?到 世,这一次是”? 世高工。尽管在?#20998;?#30340; 多˙方, 在大学中盛行 犹 义,他现在是学“′的巨星。维 纳和乌特勒希 特 邀他” ,但是他选择了柏林的currency鲁?ˉ学院的 究员?务,因为这?他可以摆脱 学。年 他 迁往柏林,不?他的妻子和两个儿子 。然?婚姻不谐 有 日,他的家庭不?”? 世。尽管他偶 尔˙看望他 ,他和妻子? ?是 婚了。爱因斯坦 娶了他住在柏林的 姐爱尔莎。在战争年 里他过着 生`,避免了家事纠缠, 是他在这一段期 ˉ学?多产的一个原因。 虽然相对论和制约电磁学的定 配合的天衣?缝,它 不能和牛顿的引?定 协调。牛顿引?定 说, 如果果 在 的区域ˇ—物 分布,引? 的ˇ—在宇宙其他”何˙方?会 · 到。这不 意 着 可以发 比 ?快的 ,为了知o这里 的含义,它???§在a对?currency'的 。这?式那种·相 对论¥?了的,并·个 的 。 年当爱因斯坦?在伯尔尼的?利·工` ,他?知o了这个困难,但是直到年他在布 始认 ˙思 这个? 。他意识到在?速度和引? ? §在一个 的£系。 在一个封闭的 子里, 如 ?中的 不能将 子fifl˙ 于˙球引? 中和 子在自 中· ?速这两种 区别 。 如果˙球是平坦的, 可以说 果因为引?? 到牛顿头?, 可以等效˙说因为牛顿和˙球·往 ??速。然?,对于球 ˙球?速度和引?? 的不等效似乎不成立,世′相 两 的 ? 留在 定的相互 ?? 在 方向?·?速。 在爱因斯坦年? 世 ,他灵感 ,意识到如果 何是 的,?不是 迄今 定的那 ?平坦, 等效成立。他的思 是 量和能量以一种? ·确定的方式将 。?如 果?者行星的物 在通过 的¢图£着直 运 ,但是因为 是 的, 以他 的?o显?·引? ¥。 爱因斯坦??于他的§currency'“尔。 罗斯曼通?了 和?的理论。在此? 。弗里德里希。 曼 把这种理论发?成一种fi?的数学, 曼fl 到它和实在世′有何相干。年爱因斯坦和 罗斯曼合… 了一 论?,他 在论?中提出了这?的思 , 认为是引?的 不过是 为 的这一事实的 现。然 ?, 于爱因斯坦的一个 –,他 能?到将 率和 于其中的 量和能量相?系的方·。爱因斯坦在 柏林 ? 究这个? 。他不受家事的?扰,?¨不受战争??, 于在年 ?到了?确的方·。 年?天,当他”??…大学 ‰ 和数。

13、的 成 的一种非? 的数学模型并¨说′它能预 言 。 艾萨克。牛顿在年出版的《数学原理》一书中为 给出 和 的第一个数学模型。牛顿担” 剑桥的卢卡斯 席。虽然在牛顿那个 这一 席不用电 驱 。 和 在牛顿的模型中是事 发生的 ,但是这种 fi不受事 的??。 和 相互分 。 ·认为是一跟 的 ,?者是两端?限ˇ伸 的?o。 本 ·认为是a恒的,这是在它 并将a—§在的意义? 说的。 此相 ,大多数 认为有 宇宙是在 千年 多少和现 相 的 –创生的。这使哲学家 忧?#29301;?如德国思 家伊曼努尔。 德。 如果宇宙的的确确是·创生的,那 为何?在创生? 等 ?限? 一方?,如果宇宙 §在了很?,为 何将?发生的“一 事不? 发生,使? 史? 完结 特别是, 吓宇宙尚 到达热平o,使? 物 有 相 温度 德把这个? 称` ˙理 的? ?因为它似乎是一个逻辑矛盾,它没有办法 决。但是它 是 在牛顿数学模型的矿 里 是矛盾。 在牛顿模型中是 ?限的 , 立于在宇宙发生的? 。然?,?如 在第一章中看到的,爱因斯坦在年提出了一种 的数学模型 广义相对论。在爱因斯坦论?以 的年 里, ??了一些 ,但是爱因斯坦提出的理论仍然是 和 的基 。本章和 章将 ,fl爱因斯坦?? 论?? 的年 里 ? 发?。这是 多多 合`成功的 事,?¨ 为自?的小 感到自 。 广义相对论把 维和 的‰维合并 成了 的 。?理论将引?效应 化为,宇宙中物 和能 量的分布引` 和 —,使?不平坦的思 。这个 是 的,它 的? 显?· 了。它 的运 犹如受到引? 的??。`为一个 的比 ,但不?过于的 , ?一 。 可把一个大球放 在 ?,它 。球的 量把 ˙,使?在 。现在如果 在 ? 小 ,它不 会直接˙穿到对?˙,?是围绕着? 物运 ,?如行星绕日公转一?。 这个比 是不完 的,因为在这个比 中 有 的两维 ?是 的,? ?如在牛顿理论中那?, 没有受到扰 。然?,在 大量实验相符合的相对论中, 和 难分难 ˙相互纠缠。 不能 使 ,?让 ?然? 。这? ?· 了 –。广义相对论使 和 ,把它 fl· 的事 发 生的 ˇ—成为发生的 ?参 者。在牛顿理论中, 立于其他 物?§在, ? ? ?帝在 创造宇宙? 》?如 。 古斯 说的, 不可以为此笑 ,??有 这?说过 ??为那些 ¢ 究底的 £˙?。?这是一个 世 思的¥?的? 。 。 古斯 的说法,在?帝制造天 ˙。

14、 非? 运˙发现了一种 的对称。这种对称?制将fl基–` 引`的??大对消了。 超对称是 现 数学模型的一个特 ,它可以不 的方式 。一种方式是讲, 了 验到的 维以??有 ?维。这些维·成为 斯曼维,因为它 是用 的 斯曼—量的数?不用通?的实数 度 量。通?的数是可以—?的, ?是?#30340;鉩urrency行 法 数的顺 ?£ ? 以和 以相等。但是 斯曼—量是 交?的,x 以y和-y 以x相等。 超对称 用于?论通?数的维?是 斯曼维 是平坦?不是 的 中˙消 物 和?-米尔斯 的??大。但是把它?广到通?数和 斯曼维的 的 是很自然的事。这?导?一些 超引?的理 论,它 分别 有不 数目的超对称。超对称一个?论是“一中 ?粒子应有一个其自¨比它大?小半个的 超伴侣?。 玻色子, ?是其自悬数为 数的 的基–能量 ?的。 一方?, 米子, ?是其自¨为半 数的 的基–能量非??。因为§在相等数目的玻色子和 米子,超引?理论中的?大的??大?·抵消了。 ? ?遗留 更小的但是仍然?限的量的可能 。? 有足?的耐?#27169;B计 这些理论究竟是 全有限。 认为这?一名能干的学生花年 能完成,?¨你何以?知他是 在第? ?犯 –了 直到年 大多数 仍然相 ,?超 对称的超引?理论可避免??大。 然 尚?然ˇ—。 宣称没有理 期望超引?理论可以避免??大,?这意 着它 `为理论?言 有的把引?和量子理论合并的方法。它 ?#23567;?#24230;。在弦理论中是 名物,是一维的ˇ?的物 。它 ?#23567;?度。在弦理论中弦在 中运 。弦?的涟漪· 释为粒子。 如果弦 了他 通?数的维?,?有 斯曼维,涟漪?对应于玻色子和 米子。在这种 ,?的和 ?的基–能?会 确对消到 ?更小种类的??大 不§在。 宣布超弦是TOE, ?是 物的理论。 的ˉ学史家将会发现,˙ 绘理论物理学家中的思潮的` 是很有趣的事。在 些年里,弦理论 高??,?超引? 能`为在?能 有效的 似理论?受到轻 。限定? ?能?尤其晦 ,尽管此 ?能是 其能量比在TNT爆炸中粒子能量的一百亿亿倍更?的粒子。如果超引? 是?能 似,它?不能·宣称 为宇宙的基本理论。相 ˙,五种可能的超弦理论中的一种·认为是基本理论。但是物种弦理论中的哪一种是 的宇宙? ?有,在超出弦· 绘成 有一个 维和一个 维的通过平坦 运 的?的 似 , 弦理论应如何 ? 难o弦不使 吗 年 ,弦理论不是完 的图?这一¢逐渐清晰了。一 始, 意。

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