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《薛定谔的猫:改变物理学的50个实验》 哈特·戴维斯著 阳曦译
Schrodinger's cat Groundbreaking Experiments in science
@qiusir:查了下,Adam Hart-Davis写过薛定谔的猫、巴普洛夫的狗和斐波那契的兔子...知乎上有人整理了更多,芝诺的乌龟,[?]
前言
物理可能是最古老的科学。天文学总是走在科学的最前沿...1600年左右,望远镜让天文学迈上了新的台阶,但天文学家不做实验。
1543年,哥白尼提出石破惊天的日心说,67年后,观察到木星卫星的伽利略义无反顾地加入了拥护他的阵营。伽利略做了一系列突破性的实验,他之后的罗伯特·波义尔和艾萨克·牛顿为化学和物理学奠定了坚实的基础。在这个时期,欧洲是物理学研究的中心,德国更是天才云集的重镇,不过美国人很快赶上,独占鳌头,这样的局面一直延续到了今天。

一、早期实验:公元前430-1307
古代的中国人是伟大的发明家...1054年,他们就曾观测到超新星爆炸。相比之下,古希腊人对通用科学更感兴趣,亚里士多德侧重于理论研究,但恩培多克勒、阿基米德和埃拉托斯特尼却做过一些简单优雅的实验。不过,要说最早的真正的科学家,恐怕还得数11世纪的阿拉伯人海什木。
1、约公元前430 空气算是“物质”吗?——恩培多克勒
泰勒斯认为水是万物之母。公元前5世纪希腊哲学家恩培多克勒宣称,一切物质都来自四种基本元素(根)的组合,它们分别是土、气、火和水。爱将它们结合在一起,但总有纷扰会将它们拆开,这才有了万物的变化和流转。
“淹没的水钟”,陶壶的底部有一个孔,水可以从里面流出来,堵上壶底的小孔,倒扣过来按入水里,完全淹没。等把陶壶从水里拿出来的时候,内底完全是干的,所以一定有什么东西把水挡在了外面。那么空气自然是一种物质,并非“什么都不是”。(当透明的玻璃或塑料发明出来后,这个实验就更明显了,说明科技进步后的一些探究更容易了,容易到成为新的常识,当然科技会让探究更深入...)
恩培多克勒相信自己能够永生不朽,直接跳进了冒着烟的火山口...
2、约公元前240 浴盆里的水为什么会溢出来?——阿基米德
公元前287年左右,阿基米德出生在西西里岛的叙拉古,他最引以为傲的成就就是证明了一个球刚好能放进一个圆柱体,两者的表面积和体积之比都是2/3,并要求后人刻在墓碑上。137年后,罗马演说家西塞罗正好发现了了这块墓碑...
(“教育的目的是让学生们摆脱现实的奴役,而现在的年轻人正意图做着相反的努力——为了适应现实而改变自己。”西塞罗)
暴君希伦二世的王冠...
(The most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not 'Eureka!' but 'That's funny...' - Isaac Asimov)
3、约公元前230 如何测量地球?——埃拉托斯特尼
古希腊人知道地球是圆的,港口出发的船舶总会慢慢消失在海天交界的地方,他们发现月食是因为月球被地球的影子遮住。大约公元前240年,埃拉托斯特尼被任命为亚历山大大图书馆馆长...
塞尼城(阿斯旺)的盛夏的中午,一口深井的井底能看到太阳投下的倒影,意味着阳光的角度正好和井口垂直,他回到亚历山大,测得插入地下的棍子和影子定点的角度,估算的地球周长和今天测量的结果相差无几...他还阿基米德过从甚密,阿基米德曾离开西西里远赴埃及拜访过埃拉托斯特尼...
4、1021年 光是怎样传播的?——海什木
阿拉伯学者海什木是最早进行系统性实验的科学家之一,公元965年出生在伊拉克的巴士拉。毛遂自荐整治尼罗河泛滥失误怕被暴君哈里发砍头装疯被囚禁...
欧几里得(前330年)、托勒密(公元90年)等人曾提出,要看见某件物品是因为我们的眼睛会向外射出一束光,亚里士多德(公元前384年)则认为物体的影子会直接投射到我们的眼睛里。海什木说,“如果一束光照亮了一件有颜色的物品,那么所有的颜色和光一定都来自最初的光源。”海什木猜测光可能是沿直线传播的,他设计了暗箱,实际上就是一个小黑屋,其中一侧的遮光板有个小孔,对面是一堵白墙。墙上的图像是颠倒的,活动的,而且还有颜色。(我就不查墨子和小孔成像的关系等了,要找来王小波的《红拂夜奔》来读读)(我们的古代人那么厉害,怎么后来没有出什么大科学家,如果不是一开始的厉害就是方向错了,那么,或者说当初的所谓的厉害,不过是一个木乃伊被化妆成豆蔻少女了呢)
5、1307年 彩虹的颜色从哪儿来?——狄奥多里克
德国人狄奥多里克大约出生在1250年之前的某个时间...提出了一套原创的颜色理论,四种主色,红和黄是清晰的,蓝和绿是模糊的。
狄奥多里克将一个很大的圆玻璃烧瓶装满水来模仿雨滴,然后透过烧瓶观察太阳。抬头和低头的时候,烧瓶内部出现了同样的色带,但两次的顺序是颠倒过来的。颜色是客观存在的物理现象,而不是仅仅存在于观察者眼睛里的主观幻影。
事实上,以太阳和你的头顶为两个定位点,绘制一条延伸至地面的直线,彩虹与这条线的夹角永远是42°,因此,太阳在地平线上的时候,彩虹与地面之间的夹角达到最大值42°...而且彩虹永远都是弧形的,只有在飞机上火山顶上观察时,你才有可能看见完整的圆形彩虹。(一直没去构造这个模型:()

二、启蒙时代:1308-1760
漫长的黑暗年代里,“为什么会出现这种现象?”“因为这是上帝的意志。”17世纪20年代,英国哲学家弗朗西斯·培根撰写了一系列著作,鼓励人们善用自身经验,通过实验来研究科学。在此之前,诺曼和伽利略已经举起了实验的大旗,不少人紧随其后,1687年牛顿出版《自然哲学的数学原理》
6、1581年 磁北极在哪里?——诺曼
在海上漂泊了近二十年后,罗伯特·诺曼在英国伦敦附近定居下来,成了一名设备制造商。他很了解磁偏角---罗盘的指针并不总是指向正北方---不过很快他又发现,除了水平偏角外,螺片指针还会往下沉。
小心切削穿着铁丝的软木塞,让它刚好悬浮在水中,然后再把铁丝用天然磁石磁化后再放到水中,“铁丝绕自己的中心旋转,与此同时,也出现了前面描述过的下倾...”
直到几年后,威廉·吉尔伯特才发现地球本身就是一块巨型磁铁。
7、1587年 大球和小球:谁坠落的速度更快?——伽利略
“自然哲学是用数学语言写成的,它的特征可以表达为三角形、圆形和其他几何图形。”
1581年伽利略注意到了单摆的等时性,1642年去世,关于座钟的设计仍然停留在纸面上,15年后,荷兰博学家克里斯蒂安·惠更斯才制造出了世界上第一座摆钟。
1589年伽利略开始思考亚里士多德的叙说,传说他爬上比萨斜塔的塔顶...
据我们所知,伽利略在一根木梁上挖了一道槽,然后打磨光滑,还在内表面蒙上了一层羊皮纸...利用这个倾斜的平面,伽利略实际上减缓了铜球坠落的速度,因此他可以方便地观察测量相关数值。开始靠自己的脉搏来计时,后来也用过水钟,最后想到用声音,在沟槽旁边安装了一排小铃铛,球滚过去的时候回发出清脆的声音...最后发现,如果相邻的铃铛之间的间隔分别为1、3、5、7、9个单位,那么铃铛被碰响的时间就差不多是均匀的,也就是说这些铃铛距离起点分别是1、4、9、16、和25个单位...
用伽利略自己的话来说,“从静止开始运动的物体在相等的时间段内获得的速度增量相同。”(爱因斯坦说伽利略最伟大的贡献是提出a的概念...)尽管伽利略的数学知识不足以让他推导出自由落体的运动公式,不过这位意大利科学家的确证明了大球和小球沿着斜坡向下滚动的速度完全相同,亚里士多德的理论实际上是错误的。(公元前384-公元1589,接近两千年来...)
8、1648年 山顶上的空气更稀薄吗?——帕斯卡
伽利略在去世(1642年)前不久听到水泵制造商说起,他们的水泵最多只能把水抽到大约9米的高度,伽利略对这个问题很感兴趣,去世之前还跟随侍在身边的学生托里拆利谈起过这件事。
托里拆利真空,但相信他的人寥寥无几,因为亚里士多德说过,“自然界讨厌真空”,所有真空完全就不可能存在。托里拆利还注意到水银柱随着天气的变化而变化,没有来得及发明气压计,1647年就去世了。(伽利略的随侍学生...)
法国的帕斯卡小时候就是赫赫有名的神童...他对托里拆利的工作很感兴趣...很想知道是什么力量让玻璃管内的液体始终维持在一定的高度,会是大气的重量吗?如果真是这样,山顶的大气压力应该比平地上小。帕斯卡说服了自己的连襟帮他完成实验,1648年测量得山顶的气压的确比山脚下更低。
帕斯卡还证明了杯底压强和高度正比,细管中注水会让底部的木桶压裂,指出密闭容器内的各处的压强始终相等,我们称之为帕斯卡原理。
9、1660年 轮胎为什么要充气?——波义耳
罗伯特·波义耳出生在爱尔兰,跟随一位法国导师游历欧洲,决心成为一名科学家,加入伦敦自然知识促进会,后来是今天的皇家学会。
马德堡市市长奥托·冯·格里克1654年制造出了一个气泵,希望借此展示真空的力量。1657年抽空了两个直径12英寸(30厘米)的铜半球,两组马都没有办法拉开。波义耳听说了克里克的实验,雇用了罗伯特·胡克的气泵,做了一系列的实验,1660年出版了《力学新实验:关于空气弹性及其效应的物理》
波义耳和胡克用气泵抽空了一个很大的钟形玻璃罐,气压可达不到正常气压的十分之一,两位科学家得出了下面的结果:
·燃烧的蜡烛会熄灭,说明火焰燃烧需要空气。
·外部观察者无法听见真空罐里面的铃铛发出的声音,所以声音需要空气才能传播。
·烧红的铁在真空中会继续发光,所以光的传播不需要空气。
·真空罐里的鸟和猫都死了,因此空气是生命的必需品。

波义耳的J形管实验,压力大体积小...(等温过程的波义耳定律,记得我读书时是波义耳马略特定律来着)
气压计的发明者是波义耳和胡克,而不是托里拆利,虽然他的确为两位指明了方向。
10、1672年 “白色”是一种颜色吗?——牛顿
1672年牛顿给皇家学会的信详细阐述了自己的棱镜实验。“我制造了一间暗室,然后在窗户的遮光板上凿了一个小洞,让一束阳光透过小洞照进暗室。接下来,我把棱镜放在光束中,将阳光折射到对面的墙上。”出生在1642年平安夜(更多是1643年1月4日)的牛顿宣布在光谱中观察到了7种颜色,大部分人觉得蓝色就是光谱的尽头,但下方还有细微的差异。或许牛顿的眼睛特别敏锐,或许他早就认定了颜色应该有七种,因为7在他心目中拥有神秘的重要地位。(如约前500年的毕达哥拉斯认定音律的和谐?)
“阳光由不同折射角度的光组成,根据折射角度的不同,这些光线在墙上投影形成色带。”“基于同样额原理,我们可以解释坠落的雨滴里为什么会出现彩虹。”
11、1676年 光速是有限的吗?——罗默
1672年丹麦科学家奥勒·罗默应邀离开哥本哈根前往巴黎,成了法国皇家数学家,还有一个任务是教导路易十四的儿子。卡西尼发现了土星环上的缺口...
1610年伽利略发现了木星最大的四颗卫星...
天文学家惊奇地发现,地球与木星之间距离最近时,我们看到木卫一的时间比木星刚刚出现在在视野中的时间早了11分钟;换句话说,木星分别位于近地点和远地点时,木卫一离开木星阴影的时间有11分钟的差别(原翻译是误差)。唯一可能的解释是,光需要11分钟的时间才能跑过这段距离。这是人类第一次测量光速。
罗默得到了牛顿和哈雷的赞同和支持,后来回到哥本哈根,成了皇家天文台台长。
12、1687年 “苹果砸头”的故事是真的吗?——牛顿
哈雷是牛顿为数不多的朋友...醉心历史、热爱考古的斯蒂勒里也是牛顿的朋友,他骄傲地记录1726年的一场对话:“我前去拜访艾萨克·牛顿爵士...并和他待了一整天。那天天气很好,晚饭后我们来到花园里,坐在苹果树下喝茶。牛顿告诉我,他之所以会想到引力的概念,最初的灵感来自树上掉落的苹果。苹果为什么总会垂直掉到地上,而不是向上飞,向左向右于东,或者沿斜线落地呢?”
1727年,牛顿的助手康杜特在他撰写的牛顿传记中同样提到了这件事:“1666年,牛顿再次离开剑桥,回到林肯郡的母亲家里。有一天,他满怀心事地在花园里散步,看到苹果后突然想到,引力不仅仅作用于地面上的这一点空间,它的延伸范围比我们通常以为的要远得多。”
所以牛顿至少给两个人讲过苹果的故事,不过这个时候距离事件已经有60年了,也许这个故事只是他自己随便编写的。(考虑到牛顿有多次以别人的名字写文章攻击莱布尼茨的前科,一般认为这是个杜撰的梗,想到一个新开的饭店会和乌鸦救主扯上关系。)
1674年,胡克就曾提出引力的概念,也几乎完成了相关的数学计算。牛顿不肯承认胡克能在任何事情上胜过自己,也许正是出于这个原因,他才编造额发生在多年前的苹果的故事,来证明自己在1666年想到万有引力的概念,比胡克早得多。(这个分析挺好)
13、1760年 冰是......热的?——布莱克
苏格兰裔的约瑟夫·布莱克生于法国南部,18世纪50年代初,仍在攻读博士学位的布莱克首次分离出纯净的气体,他得到的是二氧化碳,当时被人们称之为“凝固的空气”。
冰变成水需要吸收大量的热,直到冰完全融化以后,它的温度才会开始上升。布莱克区分能用温度计测量的显热和冰雪融化额外吸收的“潜热”,隐藏的热。并启发了他的朋友詹姆斯·瓦特发明了分离式冷凝器,由此大幅提高了蒸汽机的效率。

三、更广阔的领域:1761—1850
14、1774年 你能称出这个世界的质量吗?——马斯基林
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中曾提到,单摆总会指向地心,不过要是附近有山,那么山峰质量产生的引力会让单摆产生微微的倾斜。八年后,皇家天文学家内维尔·马斯基林意识到,如果能够测量山的引力效应那么或许可以利用这种方法算出地球的质量。
15、1798年 你能(不借助山峰)称出这个世界的质量吗?——卡文迪许
约翰·米切尔原本是剑桥大学的地质学教授,1784年,在写给皇家学会的信里首次提出了黑洞的假设,还设计制造了一台测量地球质量的设备,但从未真正亲自动手测过,他把设备留给了他的朋友卡文迪许---有史以来最富裕的学者,也许是富人中最有学问的那一个。
1766年,卡文迪许成功分离了氢---这是人类有史以来得到的第二种纯净气体,氢气爆炸的唯一产物是水,由此猜测水的化学式,把这个结果告诉了瓦特,1783年,詹姆斯·瓦特发表了这项成果。
卡文迪许的实验用铅球取代了山作为引力的来源。卡文迪许知道小球的重量---也就是地球对小球的引力。如果能够测量大球对小球的引力,那么就能计算出地球质量与大球的质量比。(当时更吸引人的未必是G这个引力常数,而是地球究竟是多重。)
16、1799年 电池是如何发明的?——伏特
1780年,意大利科学家路易吉·伽伐尼提出动物是由电驱动的,亚历山德多·伏特对抽搐的青蛙腿很感兴趣...1799年伏特鼓捣出了电池的雏形。伏特的实验或许是科学史上最为重大的发现。
电流计(galvanometer)正是以伽伐尼命名的。
17、1803年 光会互相干涉吗?——托马斯·杨
有两个席位差别的音节同时奏响,你就能听见明显的节拍,因为声波会产生干涉。
没有任何证据表明杨曾经做过这个实验。
1961年,科学家发现电子也有同样的特性。
18、1820年 磁能产生电吗?——奥斯特和法拉第
1820年4月21日,哥本哈根大学的物理教授汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(安徒生也是汉斯...)正准备给学生上课,合上电池开关通电的时候,他发现桌上的罗盘指针轻轻动了一下。然后断开电流,罗盘指针又动了一下...这个发现并非完全偶然,因为他当时正在研究电与磁之间的关系。
法国科学院的安培听说了奥斯特的工作,于是立即行动起来,安培发现平行导线电流方向相同,这两条导线会相互排斥...奥斯特的发现也传到了伦敦的皇家研究所,戴维等试图利用这一原理制造电动机但没有成功,助手法拉第也开始思考电与磁之间的关系。1821年法拉第制造了一个玩具电动机。电动机的成功让法拉第兴奋不已,没有知会戴维的情况下直接就把这个结果发表出去额...
1829年戴维去世以后,法拉第终于可以自由地研究电和磁了,很快就发现了另一件事(1831年):磁铁可以诱使线圈产生电流...
法拉第几乎没有上过学,也没有接受过任何数学训练,但是,他用场线描绘了电磁场的形状。(接受了数学的训练或许就不会有这样的创造了)
1845年,法拉第通过实验证明,强磁场能够扭转偏振光的传播平面,后来还发现了某些物质对磁场产生了微弱的斥力...
19、1842年 声音能拉伸吗?——多普勒
1842年,38岁的多普勒发表了他一生中最重要的论文---《论天体中双星和其他一些星体的彩色光》,提出光以波的形式传播,光的颜色取决于波的频率。还表示,如果光源和观察者发生了相对运动,那么波的频率也会随之变化。
1848年,斐索发现,多普勒效应同样适用于电磁波。1929年,艾德文·哈勃利用多普勒效应---星系的红移---证明了宇宙在不断地膨胀。
20、1843年 让水变热需要多少能量?——焦耳
1841年出生在英格兰北部的焦耳发现载流体产生的热与电流强度的平方和导体的电阻乘积成正比。
在一次实验中,焦耳设计的配重行程长达11米,反复拉起又放下,重复了144次,但罐子里的水温只升高了区区几度。
1843年,焦耳在英国科学促进会上宣布自己的结论,但迎接他的却是岩石般的沉默,没有哪家主流期刊愿意发表他的研究成果。法拉第倒是对焦耳的理论有些兴趣,深受震撼,不过依然将信将疑。威廉·汤姆生也心存怀疑,不过后来和焦耳见了一面逐渐接受了。
焦耳曾说,“物质中蕴含的能量来自上帝的恩赐,所以人类当然无法创造或毁灭它。”出于某些很不科学的原因,焦耳首先提出了能量守恒的概念。
21、1850年 光在水里会变快吗?——斐索与傅科
1676年罗默就曾测量过光速;1729年布拉德雷又利用“光行差”的天文学方法重新测量了光速。1849年,斐索在巴黎的父母家里设计了一个巧妙的实验来直接测量光速,一百个齿轮的圆形遮板...
与此同时,傅科也放弃了医学课程,因为和年轻的查尔斯·达尔文一样,发现自己晕血。1850年,傅科和斐索又设计了一套更巧妙的系统来测量光速...傅科又改进了实验,在光路上插入一根装满水的管子,结果发现光返回花费的时间变长了。
牛顿曾经预言说,光在水中的传播速度应该比空气中更快,因为稠密的介质会拉动光粒子...但实际上通过实验我们发现,水中的光速比空气中的慢了25%左右。这个观测结果“敲下了粒子说的最后一根棺材钉”---托马斯·杨的理论终于得到了证实。
1864年,斐索提出“我们应该利用光波的长度来确定标准的长度单位。”(299792458)
傅科摆的振动平面相对于恒星是固定的,因为地球不停地自转,所以我们才会看到单摆的振荡平面出现旋转。

四、光、射线和原子:1851—1914
物理学和技术常常密不可分。新理论会创造出新技术,而新的技术又为物理学提供了新的实验途径和研究方法。
22、1887年 什么是以太?——迈克尔逊与莫雷
世界上最著名的“失败”实验(这一部分伽莫夫给出的描述更清晰[?])
23、1895年 X射线是怎样被发现的?——伦琴和贝克勒尔
激动万分的伦琴在实验室里待了整整一个周末。两周后伦琴拍下了第一张X射线照片,“我看见了自己的死亡。”
伦琴并没有为X射线申请专利,因为他希望每个人都能从中受益。(他本人拒绝伦琴射线这个名字)
受到德国伦琴《论一种新的射线》论文的启发,法国科学家贝克勒尔1896年发现了放射性...
24、1897年 原子里面有什么?——汤姆生
1897年来自曼彻斯特的约瑟夫·约翰·汤姆生发现,原子可能是由更小的粒子组成。1904年提出西瓜模型(枣糕模型、梅子布丁模型)
汤姆生的父亲希望他成为一名工程师,但家里没有筹到足够的钱送他去当学徒,所以汤姆生就去剑桥学了科学,最后成了一名物理学家。28岁被任命为实验物理卡文迪许教授。
25、1898年 镭是怎样被发现的?——居里与居里夫人
俄国的统治者和撤销了波兰学校里的实验教学课程。(这里自己取消)玛丽的父亲是一位物理教师,他把大部分实验设备搬回家,所以他最小的女儿不至于完全得不到教育。
皮埃尔和他的兄弟发明了一种可以测量电荷的灵敏设备---静电计。(验电器?)
1898年居里夫妇发现了放射性极强的镭,直到12年后玛丽才分离出纯净的镭,几年后,镭的化合物在欧内斯特·卢瑟福的研究中发挥了关键的作用。
1903年,玛丽在获得博士学会后前往英国伦敦访问,但皇家研究所不允许女性发表演讲,所以皮埃尔被迫上台替她发表演说,当听众提问时,他就低头问玛丽,然后再大声转告观众。
最初的诺贝尔委员会只打算表彰皮埃尔和贝克勒尔,但前者据理力争才把玛丽的名字加进名单...
26、1899年 能量能在空间中传播吗?——特斯拉
塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉出生在今天的克罗地亚境内,在学校的时候就是个数学神童。为了逃离经常出现在脑子里的幻象,特斯拉离开了自己的家...年轻的特斯拉很快染上了赌瘾,连续有好几次考试不及格,于是再次逃离学校,同时也和家人断绝了所有联系。特斯拉高大英俊,瘦得惊人。1884年加入托马斯·爱迪生麾下,因为爱迪生不肯兑现曾答应过的奖金愤而辞职。1888年与乔治·威斯汀豪斯(电影《电力之争》有乔治很重的戏份)签订了一份回报丰厚的合同。1891年完成了特斯拉线圈,一种共振变压电路。
特斯拉还研究过“利用电能对学生进行潜意识浸润教育,让笨孩子变得聪明起来”的项目。(特斯拉不会是杨永信的鼻祖吧)
27、1905年 光速是恒定的吗?——爱因斯坦
爱因斯坦出生在德国,随父母移居到意大利,爱因斯坦去了瑞士上学,(相比德国的学校)“学校里洋溢着自由的气氛,老师们诚挚认真,兢兢业业,这给我留下了难以磨灭的印象。”

...这个悖论早在我16岁时就出现在我的脑海里,如果我以光速追逐一束光,那么在我眼里,这束光应该是一个静止的电磁场,虽然它仍在空间中振荡。但是,无论是依据现有实验还是根据麦克斯韦方程组进行推算,这样的情景似乎不可能存在。

1905年被称为爱因斯坦的奇迹年,除了狭义相对论,探讨了光电效应,这为他赢得了诺贝尔奖,研究了布朗运动,还研究了能量和质量的关系,为后来的质能方程奠定了基础。
1908年,爱因斯坦曾经的老师闵可夫斯基重新阐述了狭义相对论,加入了时间这一维度...
28、1908—1913年 世界为何大部分是空的?——卢瑟福等人
基于在加拿大麦吉尔大学所做的放射性衰变研究,卢瑟福获得1908年的诺贝尔奖,命名了αβγ...
你对着一张面巾纸射出一枚近四十厘米的炮弹,结果炮弹居然被反弹回来打中了你。
29、1911年 金属在绝对零度下会表现出什么特性?——昂内斯
焦耳提出热功当量方程后,开尔文男爵根据热力学原理得出绝对零度为-273.15℃
开尔文认为在低温下金属的电阻会大幅上升,但昂内斯却不同意这一看法。1911年将一根固体水银导线放入4.2K的液氮中,发现水银的电阻竟然降到了零。他兴高采烈地在笔记本上(他的笔记直到一百年后才被破译出来)写道:水银进入了一种新的状态,这种非凡的导电性或许可以称之为“超导状态”。
30、1911年 把头探进云里就能获得诺贝尔奖?——威尔逊
苏格兰农民的儿子威尔逊原本打算学医,可是在剑桥上学的时候迷上了物理,特别是气象学。1911年威尔逊重新开始琢磨云室,1923年完善了云室...云室让科学家发现了正电子。卢瑟福表示,“云室是科学史上最新颖、最精彩的设备。”1927年威尔逊获得诺贝尔奖,表彰他找到了“通过水蒸气的凝结来显示带电粒子运动轨迹的方法”,虽然他发明这种设备完全是出于另一个风马牛不相及的原因。
“1894年我在本尼维斯山待的那两个星期中观察到的现象引领了我毕生的科研工作。”
31、1913年 如何测量粒子携带的电荷?——密立根与弗莱彻
1910年密立根成了芝加哥大学的教授,不过在此之前就已经开始自己的油滴实验,在研究生弗莱彻的帮助下,设计了原理很简单的实验装置。他俩达成协议,密立根独享这篇论文的所有权益,而研究生弗莱彻是另外一篇相关论文的唯一作者。如此弗莱彻获得了博士学位,而密立根获得了1923年的诺贝尔奖...
密立根不相信爱因斯坦1905年提出来的光电效应,做了很多实验试图证明爱因斯坦错了。但结果适得其反,“我花了十年时间试图推翻爱因斯坦在1905年提出的等式,结果却事与愿违。到了1915年,我不得不承认,爱因斯坦的理论是对的,尽管它看起来很不合理。”
1811年,意大利的阿伏伽德罗提出,在给定的温度和压强下,任何气体的体积都与它包含的粒子数量成正比。
32、1914年 量子力学比我们想象的还要古怪吗?——弗兰克与赫兹
漂浮的水银原子对飞行的电子产生什么影响?网栅电压不断升高,到达阳极的电流也稳定增长,知道电压升高到4.9V电流突然降到接近零的程度,然后继续增加网栅的电压,电流重新开始增大,知道电压增加到2×4.9V,电流再次出现断崖式下降...显然电子似乎只会失去4.9eV的能量,不多也不少,而这正好符合水银原子在254nm上的一条谱线。
一旦网栅电压达到4.9V,大部分电子会带着足够的能量冲击水银原子,激发原子内部的电子。与此同时,原来的电子就会失去能量。电压达到2×4.9V时,每个电子几乎都会连续撞击并激发两个水银原子,然后失去能量无法继续运动...
弗兰克就这些实验结果发表了一次演讲,据说爱因斯坦在听完演讲或评论说:“这太可爱了,简直催人泪下。”

五、物质深处:1915—1939
有一位比利时的神父提出,原始的宇宙是从一只蛋开始的。
33、1915年 引力与加速度有关吗?——爱因斯坦
引力的作用效果和加速度一模一样。
34、1919年 你能把铅变成金子吗?——卢瑟福
1920年卢瑟福确定了氢原子核的确是所有原子核的基本组成部分,将它命名为质子。(希腊文是第一的意思)还与波尔的合作中提出,大部分原子核里应该还存在一种电中性粒子,卢瑟福提出,这种粒子也许应该叫中子。(核物理之父啊)
35、1919年 爱因斯坦的理论能被证实吗?——爱丁顿等人
(霍金提到:爱因斯坦光线偏折的预言不可能在1915年立即得到验证。直到1919年,一个英国的探险队从西非观测日食,证明光线确实像理论所预言的那样被太阳偏折。这次英国人证明德国人的理论被欢呼为战后两国和好的伟大行动。更具讽刺意味的是,后来人们检查这次探险所拍的照片,发现其误差和企图测量的效应同样大。他们的测量纯属运气。)
36、1922年 粒子会旋转吗?——施特恩与格拉赫
施特恩与格拉赫共同设计了一个实验,格拉赫在法兰克福大学开始了自己的实验,将一束银原子摄入不均匀磁场,原本的宽条带从中间一分为二,银原子核应该自旋?自旋的其实是电子,最外层有一个孤立的电子...
诺贝尔奖只颁给了施特恩,格拉赫与这份荣誉失之交臂是因为他后来为纳粹领导下的德国效力...
37、1923—1927年 粒子会波动吗?——戴维森与革末
1924年第7代德布罗意公爵提出了电子具有波动性。1923年康普顿X射线散射实验。
在特定的电压下,镍晶体会朝几个特定的方向精确地反射电子束,和X射线一模一样。换句话说,他们发现电子在这个实验中表现的和射线完全相同,这意味着电子具有波动性。
康普顿发现了光波具有质量,而戴维和革末发现电子具有波长。
38、1927年 一切都是不确定的?——海森堡
1924年,海森堡去哥本哈根协助波尔工作,1927年在哥本哈根构建量子力学的数学基础时提出了著名的不确定原理。
我们能观察到的只是电子在不同轨道上跃迁释放或吸收的光。
如果海森堡想精确地测量电子的位置,就必须使用能量更高的γ射线,于是电子受到的力也会更大。电子的位置的测量越精确,那么电子的运动速度和方向受到的干扰就越大。
不确定原理听起来似乎无足轻重,但哪怕是从最保守的角度来说,它也改变了整个物理学的面貌。
39、1927—1929年 宇宙为什么会膨胀?——弗里德曼
1922年俄罗斯彼尔姆国立大学教授亚历山大·弗里德曼在德国发表了一篇复杂的论文,提出宇宙可能在不断膨胀。比利时的天主教神父勒梅特也独立得出了类似的结论。爱因斯坦表示,“你的计算是对的,但物理方面却错得离谱。”
勒梅特提出,宇宙是从一个点开始膨胀的,然后谈到“创世时刻的宇宙蛋爆炸”,不相信宇宙膨胀的英国天体物理学家霍伊尔不屑一顾地将勒梅特的观点称为big bang,这个名字流传至今。(有点像泊松亮斑)
爱因斯坦逐渐开始认同勒梅特的理论,“这是我所听过的关于宇宙起源最美、最完善的解释。”
1929年,哈勃观察到了46个遥远星系的红移...
40、1932年 反物质真的存在吗?——安德森
有些人认为狄拉克是牛顿之后最伟大的理论物理学家,1928年推导方程为了描述带负电的电子,但它同样适用于带正电的电子。所有粒子都拥有自己的反粒子。
加州理工学院的安德森开始利用改进后的云室研究宇宙射线,1932年利用垂直的威尔逊云室拍摄宇宙射线轨迹时发现了一条古怪的痕迹,它只可能来自某种质量与自由电子相当的正电的粒子。
宇宙射线从照片下方进入云室,随后在强磁场作用下向左偏转,这证明带正电,然后粒子穿过铅板计入云室上半部分,能量略有损失,所以偏转的更厉害了。穿透铅板后这个粒子又穿过了5厘米厚的空气,这说明它的而体积很小---质子绝不可能飞行这么远的距离。

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41、1933年 引力如何构建银河系?——兹威基
出生在保加利亚的兹威基是有史以来最伟大的天体物理学家之一,父亲是瑞士人,母亲来自捷克。1925年移民到了美国,来到加州理工学院和密立根一起工作。
只要谈到中子星、暗物质、引力透镜之类的话题,“早在20世纪30年代,兹威基就注意到了这些问题,但当时谁也不相信他的话...
42、1935年 薛定谔的猫是死还是活?——薛定谔
一只猫如何能够同时既死又活?1935年奥地利物理学家薛定谔提粗了这个颇富哲学意味的问题。
1957年埃弗雷特认为,存在很多很多个宇宙,每一个种可能性都曾真实地发生过,只是它们各自存在于不同的宇宙中。
43、1939年 怎样利用核物理知识造出原子弹?——西拉德与费米

1933年,匈牙利物理学家希拉德在英国访问...卢瑟福在演讲中否认了通过核反应获得能量的可能性:“...一切试图从原子转化中获取能量的努力都是空中楼阁。”西拉德不同意卢瑟福的说法,在大不列颠博物馆附近的南安普顿路街口等红绿灯,就在绿灯亮起的那一刻,一个可怕的想法突然闯入他的脑海:加入能用新发现的中子启动某个反应---让一个原子产生了两个中子,那么这两个中子又讲启动另外两个原子发生反应...“就在他穿越街道的那个瞬间,时间裂开了一条细缝,他看到通往未来的道路充满死亡与悲伤,世界将变得不复以往。”

1938年费米获得诺贝尔奖,因为用中子轰击重原子制造出新的元素,不幸的是,后来人们发现,所谓新元素是反应产生的放射性碎片,费米有些惭愧,但依然自信满满。
1939年为了躲避纳粹和法西斯政权,西拉德和费米都移民了美国,意识到德国可能正在制造原子弹,于是给罗斯福总统谢了一封警告信,并邀请爱因斯坦共同署名。
临界质量大约15千克---体积比棒球大一点点。
六、跨越宇宙:1940—2009
44、1956年 一颗恒星诞生了?——塔姆等人
聚变系统不会过热熔化,因为无论何时,参与反应的物质总质量不会超过1克,所以即使这些材料达到了极高的温度,他们产生的总热量也不大---完全不足以熔化金属和陶瓷隔墙。因为没有放射性,聚变反应产生的能量是裂变的一千倍左右。
环磁机TOKAMAK
45、1965年 大爆炸留下了余韵吗?——彭齐亚斯与威尔逊
彭齐亚斯的一位朋友看到皮布尔斯的论文初稿,直到这时候,他们才如梦初醒地意识到,自己的发现有多重要。
46、1967年 小绿人真的存在吗?——贝尔
1783年英国教士兼博物学家约翰·米切尔给皇家学会的亨利·卡文迪许写了一封长信...假如光也被同样的力所吸引...这个物体所释放的所有光都会被它自身的引力吸收回去。
德国物理学家史瓦西为爱因斯坦的引力场求出了一个解,会得出一个奇怪的史瓦西半径,物质可以进入这个球壳,但没有任何东西能从里面出来。
这些高速旋转的天体释放出的无线电束像灯塔的光一样穿越宇宙,传到了贝尔的望远镜里...1974年休伊什获得诺奖,但瑟琳却没有得到这份荣誉。(应该有人专门收集一下类似的情况...)
47、1998年 宇宙正在加速吗?——珀尔马特
引力是唯一作用于宇宙中所有星系的力,虽然远距离的力非常微弱,但它顽固而执着。
暗能量又叫真空能量,效果类似轻微的负压---暗能量像真空一样将宇宙向外拉扯。宇宙学家告诉我们,暗能量弥漫在空间,导致星系向外加速运动,所以宇宙膨胀的速度越来越快。大约5%的常规物质,27%的暗物质,剩下的68%全都是暗能量。
48、1999年 我们为什么会在这里?——里斯等人
1999年英国皇家天文学家马丁·里斯出版了《六个数》(我们是来自恒星的灰烬。)中定义了宇宙组成宇宙菜谱的基本数值...如果其中任何一个数不协调,那么恒星和生命都不会存在。
今天的人类只有在所有的基本常数都正确无误的宇宙里才能演化出来。
我们的宇宙刚好正适合我们,这就是所谓的人择原理。按照强人择原理,宇宙以某种方式被迫形成了让人类演化成至今的样子。而弱人择原理的一个流派则认为,在所有可能的宇宙中,我们只是居住在这个所有参数都正确的宇宙里而已。
1973年,布兰登·卡特首次提出了人择原理,但类似的思想早已经出现。1904年,阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士曾写道:“我们周围的宇宙如此广袤而复杂,或许必须要有这样的宇宙...才能创造出每一个细节都精确无误的世界,让生命有序地发展,最终孕育出人类。”
如果大爆炸也不止发生了一次,而是很多次,那么其中某一次大爆炸正好产生了一个所有参数都适合我们的宇宙,这似乎也很合理。
光子似乎能够同时穿过两条狭缝,沿两条路径传播。理查德·费曼提出,这是因为在量子世界里,光子没有确定的路径,恰恰相反,它会沿着所有可能的路径传播。
就像休·艾弗雷特的多世界诠释,如果薛定谔的猫在一个世界里已经死去,而在另一个世界里却还活着,那么宇宙或许真的不止一个---但这意味着观察者在打开盒子的刹那创造出了一个新的宇宙。
一群蚂蚁在一张二维的纸上忙忙忙碌碌,它们或许不会知道,就在自己头顶几英寸外还有另外张纸,上面居住着另一群蚂蚁。
49、2007年 我们是宇宙中唯一的智慧生物吗?——波勒等人
或许某一颗行星上面就有达尔文所说的“温暖的小池塘”,池塘里孕育着鲜活的生命。
50、2009年 我们能找到希格斯玻色子吗?——希格斯等人
1964年,苏格兰爱丁堡阿雪的彼得·希格斯提出,标准模型内应该有一种特殊的粒子,它赋予了其他所有粒子质量,这个小家伙应该是某种玻色子...
@qiusir:既然万有引力,那宇宙怎么还没坍缩呢?读书、教书几十年也不曾遇到原发的三百多年前本特利的悖论,有些事心怀天下还是不够的。“在一个人的方程中具备美感比使之符合实验结果更重要。”预言反物质的保罗·狄拉克的这句话也不仅是自己的直接感受吧。直到1929年才由哈勃发现星系红移现象,静态宇宙的前概念让爱因斯坦在1915年发表的广义相对论里也犯了他一生中最大的错误...
@qiusir:尝试用物理熵的角度看待人群(国家/民族)的,就如从人择原理看待社会的政体,会清晰也淡然了一点。

RR@12.15
“教育的目的是让学生们摆脱现实的奴役,而现在的年轻人正意图做着相反的努力——为了适应现实而改变自己。”西塞罗(前106年-前43年)
欧几里得(前330年)、托勒密(公元90年)等人曾提出,要看见某件物品是因为我们的眼睛会向外射出一束光...(所以有别看我一说。)
“一个木乃伊被化妆成豆蔻少女了。”
(荷兰人,Christiaan Huygens,奥斯特和安徒生也是克里斯蒂安,惠更斯接受过笛卡尔的指导,证明了2\pi\sqrt{\frac{l}{g}},研究了弹性碰撞,证明了能量和动量守恒,创立了光的波动说)(Hans Christian Ørsted,在CGS单位制里,磁场的单位是奥斯特,小有名气的作家和诗人,创建丹麦技术大学,弟弟是丹麦总理...为了纪念奥斯特,美国物理教师协会特别设立了奥斯特奖章 (Oersted Medal) ,来奖励优秀物理教师。丹麦发射于 1999 年的第一个人造卫星,就命名为奥斯特人造卫星。哥本哈根大学化学系和数学系的大楼,也命名为汉斯·奥斯特学院...)
(无线电没有未来。比空气更重的飞行器是不可能实现的。X射线将被证明是一场骗局。开尔文勋爵的这几个梗)
俄国的统治者和撤销了波兰学校里的实验教学课程。玛丽的父亲是一位物理教师...
特斯拉还研究过“利用电能对学生进行潜意识浸润教育,让笨孩子变得聪明起来”的项目。
“这太可爱了,简直催人泪下。”
(我们是来自恒星的灰烬。)
“只有那些最终有能力为生命提供良好生存条件的宇宙中能有生命,且这些生命能观察宇宙并给出调和性的解释。”
@qiusir:师从笛卡尔也指导过莱布尼兹、与伽利略和牛顿都有交集的惠更斯如奥斯特和安徒生一样都叫克里斯蒂安。和证明单摆周期公式和研究弹性碰撞相比,更喜欢他光的波动说,据说还是根据一同测定冰点和沸点并更早发明现在还用在电流计里用来平衡电磁力矩的游丝的罗伯特·胡克提议的...... ​​​​

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‎Stephen Hawking

The Illustrated A Brief History of Time Stephen Hawking 吴忠超等译
霍金的生日为伽利略三百周年的忌日,逝世是爱因斯坦的139周年生诞3.14。在剑桥大学担任卢卡斯数学教授席位,之前是牛顿和保罗·狄拉克。书荣登畅销榜237周,被翻译成40种文字,销售了1000余万册...
他不能写字,看书必须依赖于一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。
我的物理著作比麦当娜谈性的书还更好卖。
在不同的情形下,我们必须使用基本理论的不同表述。这和描绘地图表面很相似,人们不能只使用一张单独的地图。
@qiusir:不记得读没读过以前的版本,貌似曾经有过一本,即便读过也都忘了。想起衣着考究喜欢读莎士比亚剧本的钱德拉塞卡提到过他知道的认真读过牛顿的《自然哲学的数学原理》一书的包括他就两个人,认真读过这本《时间简史》的也多不到哪去吧?当然我这样的远远不在其列...
1、我们宇宙的地图
早在公元前340年,希腊哲学家亚里士多德在他的《论天》一书中,就能够对于地球是球型而不是一块平板这个信念提出了两个有力的论证。(月食、北极星的位置)亚里士多德认为地球是不动的,是宇宙的中心,圆周运动是最完美的。公元2世纪,这一思想被托勒密精制成一个完整的宇宙模型。
1514年哥白尼提出了日心说,德国人开普勒和意大利人伽利略开始公开支持他的理论。1609年,亚里士多德和托勒密的理论才宣告死亡。那一年伽利略用刚发明的望远镜来观测夜空。当他观测木星时,发现有几个小卫星或月亮围绕着它运动,并非所有东西都必须直接围绕着地球转动。同时开普勒修正了哥白尼的理论,提出行星沿着椭圆轨道运动,从而使得预言和观测一致了。1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》,这部作品也许是物理科学有史以来最重要的著作。
牛顿自己说过,当他坐着陷入沉思之时,一个苹果的下落使他得到了万有引力的思想。(据说是一位亲朋转述的,自己的书中没有提及过...)
1691年牛顿写给同时代另一位最重要的思想家本特里的信中...(《时间简史》里这一部分描述的不如加来道雄的《不可能的物理》,当然后者印刷质量要差很多哈)

爱因斯坦碰到了本特利悖论,这一悖论甚至让牛顿也倍感苦恼。早在1692年,牧师理查德·本特利写信给牛顿,如果牛顿所说的万有引力总是具有吸引力的,那么宇宙为什么还没有崩溃呢?如果宇宙是由一系列有限的、相互吸引的星体组成的,那么这些星体应该不断聚合,而宇宙则会变成一个大火球从而毁灭!牛顿被这封信深深地困扰,因为他指出了自己的引力定律中的一个主要漏洞:任何关于万有引力具有吸引性的理论其自身都是不稳定的。在万有引力的作用下,任何有限的星体集合都必然毁灭。牛顿回信道,宇宙是无限且完全均匀的,每颗星星都均匀地被各个方向的力量拉扯,因此所有的力都将抵消。这是个聪明的解答方法,但牛顿也聪明地意识到,这种稳定是自欺欺人的。如同一堆多米诺骨牌,即使是最轻微的震动也能让整副牌倒下。这是“亚稳定状态”。当1916年爱因斯坦被本特利悖论困扰时,他的方程却正确地告诉他,宇宙是动态的---非扩张即收缩;而一个静态的宇宙是不稳定的,会因为万有引力崩溃。但当时的天文学家坚持认为宇宙是静态的且恒久不变的。因此,屈服于天文学家观测结果的爱因斯坦,就又引入了宇宙常数...(他本人最后悔的错误)

人们倾向于相信永恒的真理,也可能是可以从以下的观念得到安慰,即虽然他们会生老病死,但是宇宙必然是不朽的、不变的。

‎second-day-of-creation-genesis-julius-schnorr-von-carolsfeld

《创世纪的第二天》卡罗尔斯菲尔德画于1860年
1929年埃德·哈勃做出了一个里程碑式的观测,即不管你往哪个方向观测,远处的星系都正急速地飞离我们而去。哈勃的观测暗示存在一个叫做大爆炸的时刻...
理论只不过是宇宙或它的受限制部分的模型,以及一族把这模型中的量和我们做的观测相联系的规则。
一个好的理论,首先必须能准确描述大量的观测,其次,这个理论能对未来观测的结果做出明确的预言。
在任何自繁殖的群体中,总是存在着不同个体在遗传物质和发育上的变异。这些差异表明,某些个体比其他个体对他们周围的世界更能引出正确的结论,并去适应它。这些个体更可能存活、繁殖,因此它们的行为和思想的模式将越来越起主导作用。达尔文的自然选择学说
2、空间和时间
亚里士多德的传统观点还以为,人们依靠纯粹思维即可以找出所有制约宇宙的定律:不必要用观测去检验之。这样,在伽利略之前没有一个人像看看不同重量的物体是否确实以不同速度下落。(当然,这个故事几乎不足以信。)
伽利略第一手观察的原则,改变了科学的历史。
在没有空气阻碍东西下落的月球上,航天员大卫·斯各特进行了羽毛和铅锤实验,并且发现两者确实同时落到月球上。[?]
不存在绝对静止意味着不能像亚里士多德相信的那样,给事件指定一个绝对的空间位置...没有理由一位一个人的立场比别人的更优越。
迈克尔逊1907年,美国第一位诺贝尔物理学奖获得者。(为何没有爱德华·莫雷呢)
太阳的质量畸变了它附近的时空,从一个遥远的恒星来的通过太阳附近的光被折射了,这样在地球上看来,似乎来自另外一个方向。
爱因斯坦光线偏折的预言不可能在1915年立即得到验证。直到1919年,一个英国的探险队从西非观测日食,证明光线确实像理论所预言的那样被太阳偏折。这次英国人证明德国人的理论被欢呼为战后两国和好的伟大行动。更具讽刺意味的是,后来人们检查这次探险所拍的照片,发现其误差和企图测量的效应同样大。他们的测量纯属运气。
广义相对论的另一个预言是,在像地球这样的大质量的物体附近,时间显得流逝得更慢一些。当光从地球的引力场往上行进,失去能量,因而其频率下降。在上面的某个人看来,下面发生的每一件事都显得需要更长的时间。1962年,人们利用一对安装在水塔顶上和底下的非常准确的钟验证了这个预言。发现底下的更接近地球的钟走得较慢。
目前,随着基于卫星信号的非常精确的导航系统的出现,地球上的不同高度的钟的速度的差异,在实用上具有相当重要性。如果人们无视广义相对论的预言,计算的位置会错几英里。(尽管量子理论是人脑有史以来提出的最成功的理论(通产精确都一百亿分之一以内),但它基于松散的机会、运气和概率之上。和牛顿理论不同个,牛顿理论对物体的运动做出了确切、坚定的解答,量子理论只能给出一定的可能性。现代的奇迹,如激光、互联网、计算机、电视机、移动电话、雷达、微波炉等等,都是建立在多变的可能性之上。《不可能的物理》)
‎Stephen Hawking and Freeman Dyson

(为“突破摄星”计划站台[?],难得看到霍金和戴森在一起的镜头,这张照片中最弱和最小的很可能是最强的的两个人。还以为那位Peter Worden是温伯格呢...)
3、膨胀的宇宙
每一种化学元素吸收非常独特的颜色族系,将它们和恒星光谱中失去的颜色相比较,我们就可以准确地确定恒星大气中存在的哪种元素。(吸收光谱)
1929年哈勃发表的结果更令人惊异!甚至星系红移的打下哦?也不是随机的,而是和星系离我们的距离成正比。
宇宙膨胀的发现时20世纪最伟大的智力革命之一。牛顿或其他人早就应该意识到,静态的宇宙在引力的作用很快开始收缩。
19世纪、18世纪甚至17世纪晚期(1691年)的任何时候,人们都可以从牛顿的引力论预言出宇宙的这个行为(膨胀)。然而,静态宇宙的信念是如此之强,以至于一直维持到了20世纪的早期。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时,还是这么肯定宇宙必须是静态的,以至于他在其方程中引进了一个所谓的宇宙常数来修正自己的理论,使静态的宇宙成为可能。(“在一个人的方程中具备美感比使之符合实验结果更重要。而且如果一个人真正具有健全的洞察力,那么他就身处肯定通往进步的道路上了。”提出反物质的狄拉克的这句话不仅仅是自己的直接体会吧。)
1922年俄国物理学家和数学家亚历山大·弗里德曼(大爆炸理论提出者伽莫夫的老师)愿意只用广义相对论解释,并对宇宙做出了两个非常简单的假设:我们不论往哪个方向看,也不论在任何地方进行观察,宇宙看起来都是一样的,我们应该预料宇宙不是静态的。
@qiusir:读小说很大程度是陶冶自己,认识自己和认清环境,不过是表面层次的,即便我们觉得很深刻,也是抽象的。读教育类的书呢,其实践需要环境和他人的配合才能完成。但读物理(数学类)的专业书籍,这种提升是更具体的,而且只需要自己就可以完成理解的,当然阅读起来也更费力...
很多人不喜欢时间有个开始的观念,可能是因为它略带有神的干涉的味道。天主教会抓住了大爆炸模型,并在1951年正式宣告,它和《圣经》相和谐。
1965年,我读到彭罗斯关于任何物体受到引力坍缩必定最终形成一个奇点的定理,我很快意识到,如果人们将彭罗斯定理中的时间方向颠倒以使坍缩变成膨胀,假定现在宇宙在大尺度上大体类似莫里德曼模型,这定理的条件仍然成立。
在随后的几年中,我发展了新的数学技巧,从用于证明奇点一定发生的定理中除去了这个或其他技术上的条件。最后的结果是1970年彭罗斯和我的合作论文。
我们的工作遭遇到很多的反对,部分来自苏联人,由于他们对马克思主义科学决定论的信仰;另一部分来自某些人,他们认为整个奇点的观念是不一致的,并糟蹋了爱因斯坦理论的完美。然而,人实在不能辩赢数学定理。所以我们的工作最终被广泛接受,现在几乎每个人都假定宇宙是从一个大爆炸奇点开始得。颇具讽刺意味的是,现在我改变了想法,试图去说服其他物理学家,事实上在宇宙的开端并没有奇点---正午我们将要看到的,一旦考虑了量子效应,奇点就会消失。
宇宙在时间上必须有个开端。直到1970年,在爱因斯坦广义相对论的基础上,彭罗斯和我才证明了它。这个证明显示,广义相对论知识一个不完全的理论,它不能告诉我们宇宙是如何开始的,因为它预言,所有包括它自己在内的物理理论都在宇宙的开端失效。

人们不能再不理会20世纪另一个伟大的部分理论,量子力学的小尺度效应。20世纪70年代初期,我们被迫从极其巨大范围的理论理解宇宙转变到极其微小范围的理论理解宇宙。
4、不确定性原理
法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初论断,宇宙是完全决定论的,应该存在一族科学定律,只要我们知道宇宙在某一时刻的完全状态,我们便能预言宇宙中将会发生的任一事件。很多人强烈地抵制这种科学决定论的教义,他们感到这侵犯了上帝干涉世界的自由。但直到20世纪初,这种观念仍被认为是科学的标准假设。
为了避免一个热体必须在所有的频率等同地发射电磁波(意味着辐射出的总能量是无限的)这显然的荒谬结果,马克思·普朗克在1900年提出波不能以任意的速率辐射,而只能以某种称为量子的波包发射。(教材提到的是黑体辐射)
尽管爱因斯坦在发展(量子力学的)这些观念时起到了很大的作用,但他非常强烈地反对这些。他之所以得到诺贝尔奖就是因为他对量子力学理论的贡献。(光电效应的解释)即使这样,他也不接受宇宙受机缘控制的观点;他的情绪可以用他著名的断言来表达:上帝不掷骰子。
(忽然觉得,不对单独一个结果断言的量子力学预言一组可能发生的不同结果,很像是算卦的策略,还好,江湖人士还没有高级到用最新的物理学来武装自己...)
在泡泡中看到绚丽无比的颜色是起因于从水的薄膜两边反射来的光的干涉模式。
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经典广义相对论由于预言无限大密度的点,而预示着自身的垮台,正如经典力学由于隐含着原子必须坍缩成无限的密度,而预言自身的垮台一样。
5、基本粒子和自然的力
亚里士多德相信宇宙中所有的物质由四种基本元素即土、气、火、和水组成。有两种力作用在这些元素上,引力和浮力。将宇宙的内容分割成物质和力的这种做法一直沿袭至今。
1803年英国的化学家兼物理学家道尔顿指出,化合物总是以一定比例结合而成的,这一事实可以用由原子聚合一起形成称作分子的个体来解释。然而直到20世纪初这两个学派的争论才以原子论者的胜利而告终。爱因斯坦提供了其中一个重要的物理证据。1905年,在他关于狭义相对论的著名论文发表前几周,他在发表的另一篇文章里指出,所谓的布朗运动---悬浮在液体中尘埃小颗粒的无规则随机运动---可以解释为液体分子和灰尘粒子碰撞的效应。(亚里士多德的影响力巨大啊)1897年汤姆孙发现电子,1911年卢瑟福最后证明了原子确实具有内部结构。
卢瑟福-查德威克原子模型。
质子是由希腊文中表达“第一”的词演化而来的,因为质子被认为是组成物质的基本单位。
自旋为1/2的粒子必须旋转两整圈才会显得一样。(找个图?)
强核力有一种称为禁闭的古怪性质:它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。
6、黑洞
1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔指出,一个质量足够大并足够致密的恒星会有如此强大的引力场,甚至连光线都不能逃逸。1969年美国科学家约翰·惠勒为了形象地描述至少可以回溯200年前的一个观念时,杜撰了黑洞这个词。
1928年,一位印度研究生---钱德拉塞卡---乘船来英国剑桥跟天文学家兼广义相对论家阿瑟·爱丁顿爵士学习。在从印度来英国的船上,钱德拉塞卡算出了耗尽所有燃料之后,多大的恒星仍可以对抗自己的引力而维持本身,苏联科学家朗道差不多同时得到了类似发现。
爱丁顿为此感到震惊,他拒绝相信钱德拉塞卡的结果。爱丁顿认为一颗恒星是根本不可能坍缩成一点的,这是大多数科学家的观点,爱因斯坦自己写了一篇论文,宣布恒星的体积不会收缩为零。恒星结构的主要权威爱丁顿的敌意使得钱德拉塞卡放弃了这方面的工作...1983年获得诺贝尔奖,至少部分原因在于早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。(要知道他的学生杨李1957年诺奖,而自己的舅舅早就诺奖,他更换过多个研究另有,戴森等人都有过描述。他自己的记录更生动:每个人都走到我的面前,“太糟了,钱德拉,简直太糟了。”我记得我站在火炉前自言自语地重复一句话:“世界就是这样结束的,不是伴着一声巨响,而是伴着一声呜咽。”)
钱德拉塞卡指出,不相容原理不能够组织质量大于钱德拉塞卡极限的恒星放生坍缩,1939年奥本海默解决了这个问题。(戴森回忆过奥本海默似乎不愿意提及黑洞这个工作)
相对论中没有绝对时间,每个观测者都有自己的时间测量。
黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据说明其理论是正确的情况下,作为数学的模型被发展到非常详细的地步。
7、黑洞不是这么黑的
我的残废使得这个过程相当缓慢,这样我有大量时间。
如果不进行外部干涉,事物总是倾向于增加它的无序度。你只要停止保养房子就会看到这一点。(很难想象轮椅上的霍金想到这个比喻)人们可以从无序中创造出有序来,但是必须消耗精力或能量,这样减少了可利用的有序能量的数量。
一个孤立系统的熵总是增加的,并且将两个系统连接在一起时,其合并系统的熵大于所有单独系统熵的总和。
@qiusir:哪怕是只看懂了一点,或者只是和以往某点知识建立起了关联,都会是绝望独行的夜空中的星光闪耀,让我脆弱的智商觉得不是那么孤单...
普林斯顿大学的一位叫贝肯斯坦的研究生提出(约翰·惠勒的学生,现在在希伯来大学物理教授),事件视界的面积即是黑洞的熵的量度。然后,最后发现他基本上还是正确的,虽然是在一种他肯定没有预料到的情形下。(霍金的表述很是坦诚也很自信哈)
黑洞几乎不配黑这个绰号,它们实际上是白热的...(这似乎是霍金最大学术成就)
我第一次宣布我的计算结果时,受到了普遍的质疑。我讲演结束后,伦敦国王学院的约翰·泰勒宣布这一切都是毫无意义的。他甚至还为此写了一篇论文。然而,最终,包括泰勒在内的大部分人都得出结论,如果我们关于广义相对论和量子力学额的其他观念是正确的,那么黑洞必须像热体那样辐射。
1975年以来,根据理查德·费曼对于历史求和的思想,我开始推导一种更强有力的量子引力论方法。
8、宇宙的起源和命运
我在整个20世纪70年代主要研究黑洞。但在1981年参加在梵蒂冈由耶稣会组织的宇宙学会议时,我对于宇宙的起源和命运问题的兴趣被重新唤起。当天主教会试图对科学问题发号施令,并宣布太阳围绕着地球运动时,对伽利略犯下了严重的错误。几个世纪后的现在,它决定邀请一些专家做宇宙学问题的顾问。
Stephen Hawking meets Pope John Paul II

Stephen Hawking meets Pope John Paul II 1981
在会议的尾声,教皇接见所有与会者,他告诉我们,在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的,但是我们不应该去过问大爆炸本身,因为那是创生的时刻,因而只能是上帝的事务。我心中窃喜,看来他并不知道,我刚在会议上作过的演讲的主体---时空有限而无界的可能性,这意味着它没有开端、没有创生的时刻。我不想去分享伽利略的厄运。
我对伽利略之所以有一种强烈的认同感,其部分原因是我刚好出生于他死后的300年!
1948年,伽莫夫颇为幽默---他说服了核物理学家汉斯·贝特将他的名字加到这篇论文上,使得作者的名字阿尔法、贝特、伽莫夫(α、β、γ),此论文中做出了一个惊人的预言:宇宙的热的早期阶段的辐射今天还在周围存在...这正是彭齐亚和威尔逊1965年发现的辐射。
《造物主》(The Ancient of Days,1794 [?])威廉·布莱克(戴森最喜欢的诗人)William Blake Artworks[?]
‎

一群猴子锤击打字机,它们所写的大部分都是废话。按时纯粹由于偶然,它们可能碰巧打出莎士比亚的一首十四行诗。
弱人存原理,在一个大的或具有无限空间和或时间的宇宙里,只有某些时空有限的区域里,才存在智慧生命发展的必要条件。因此,在这些区域中,如果智慧生物观察到他们在宇宙的位置满足他们存在的条件,他们就不应感到惊讶。这有点像生活在富裕街坊的富人看不到任何贫穷。
如果宇宙不是我们看到的样子,我们就不会在这里。
强人存原理假设,存在许多具有不同初始膨胀率和其他基本物理性质的不同的宇宙,只有一些适合于生命。
人们必须利用虚时间,以避免在进行费曼对历史求和的技术上的困难。
9、时间箭头
相对于进行测量的人,时间变成了一个更个人的概念。
科学定律并不区别过去和将来。在CPT(C反粒子替代粒子、P取镜像,这样左右就相互交换了、T颠倒所有粒子的运动方向)的联合作用下不变。
在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。换言之,它是墨菲定律的一种形式:事情总是越变越糟。
人可以一杆子打散台球,但想一杆子把所有球打回原来的状态是极不可能的。
当时空曲率变大时,量子引力效应变得重要,而经典理论不再能很好地描述宇宙。人们必须用量子引力论去理解宇宙是如何开始的。
在我看来,如果你再出版物中承认自己错了,那会好得多并少造成混乱。爱因斯坦即是一个好的榜样,他在试图建立一个静态宇宙模型时引入了宇宙常数,他称此为一生中最大的错误。

对于智慧生命来说,一个强的热力学箭头是必需的。为了生存下去,人类必须消耗能量的一种有序形式---食物,并将其转化成能量的一种无序形式---热量,这样智慧生命不能在宇宙的收缩相中存在。
阅读本书使你头脑中的有序信息量增加了。然而,同时由你身体释放出来的热对于增加宇宙的其余部分的无序度将有大得多的效应。我建议你现在停止阅读。

(开放的有功能的大脑更有能力吸收有序的东西,也有能力排放因此产生的无序的东西,但反之,无序的东西被某些人加工成有序的,也仅仅是为更高级的生物提供了食物罢了。想起“生物以负熵为食”,而“一将功成万骨枯”,也可以从负熵吸收排泄正熵的逻辑看...)(“不要问我受了谁的影响。一个狮子是由他所消化的羊羔组成,我这辈子一直在读书。”——戴高乐)
10、虫洞和时间旅行
1949年库尔特·哥德尔(出生于奥匈帝国的数学家、逻辑学家和哲学家,维也纳学派的成员。自幼多病,而且从小就患了强迫症,还患过抑郁症。后来在普林斯顿的医院绝食而死,因为他认为那些食物有毒。)发现了广义相对论允许的新的时空。这首次表明物理定律的确允许人们在时间里旅行。哥德尔是一名数学家,他由于证明了不完备性定理而名震天下。该定理是说,不可能证明所有真的陈述。即使你只试图证明像算术这么明确而且枯燥的学科中所有真
的陈述。这个定理也许是我们理解和预言宇宙能力的基本极限。

‎Kurt Friedrich Gödel with Einstein

哥德尔在和爱因斯坦于普林斯顿高等研究院所度过他们晚年时通晓了广义相对论。(照片中一个晚年致力于要囊括所有真的陈述的陈述,一个证明不可能证明所有真的陈述。)
人们也许可以把时空卷曲起来,使得A和B之间有一近路。
@qiusir:眼见一直喜鹊对着大剧院的幕墙飞跳,这也提醒我们要原理一些投射现实的镜子,要向着背面才能飞入其中...
为了使时空卷曲成允许逆行旅行的样子,人们需要负能量密度的物质。
如果他们(外星人)全然有意显灵的话,为何只对那些被认为不太可靠的证人进行?如果他们试图警告我们大难临头,这样做也不是非常有效。(或许可以用量子思维解释外星人的不靠谱)
选择历史假说和费曼把量子理论表达成历史求和的方法相类似...每一个历史都有自己的概率。
11、物理学的统一
爱因斯坦晚年用大部分时间寻求一个统一理论,但是没有成功。尽管他本人对量子力学的发展起过重要的作用(光子说诺奖),但它拒绝相信它的真实性。但是,不确定性原理似乎还是我们生活其中的宇宙的一个基本特征。一个成功的统一理论必须将这个原理结合进去。
1928年物理学家诺贝尔奖获得者马克思·波恩告诉一群来格丁根大学的访问学者:“据我所知,物理学将在6个月之内结束。”他的信心是基于狄拉克新近发现的能够制约电子的方程。
不确定性原理意味着甚至“空虚的”空间也充满了虚的粒子和反粒子对,这些粒子具有无限的能量,也就具有无限的质量。
具有消化系统的二维动物会被分分解成两部分。
生命只能存在于一维时间和三维空间没有被卷曲得很小的时空区域里。
在牛顿时代,一个受教育的人至少可能在梗概上掌握整个人类知识。但从那以后,科学发展的节奏使之不再可能。因为理论总是被改变以解释新的观察结果,它们从未被消化或简化到使常人能理解(所以学习就成了一辈子的事情)。你必须是一个专家,即使如此,你只能有望正确地掌握科学理论的一小部分。只有少数人可以跟得上知识快速进步的前沿,但他们必须贡献毕生的精力,并局限在一个小的领域里。其余的人对于正在进行的发展或者他们产生的激动只有很少的概念。(翻译的不好呢?
在牛顿引力论中,我们甚至连三体运动问题都不能准确地解出...到现在为止,我们在根据数学方程来预言人类行为上只取得了很少的成功。
一个完备协调的统一理论只是第一步,我们的目标是完全理解发生在我们周围的事件以及我们自身的存在。
12、结论
如同一个无限的乌龟塔背负平坦的地球是这样的一个图像一样,超弦理论也是一种图像,后者比前者更数学化,更准确,但两者都是宇宙的理论都缺乏观测的证据。
Creazione di Adamo

米开朗基罗《亚当之创生》拉普拉斯理论认为,上帝选择宇宙起始的方式也宇宙服从的定律,但此后他不再干涉。
也许不存在粒子的位置和速度,只有波。只不过是我们企图将波硬套到我们关于位置和速度的先入为主的观念之上而已。
迄今为止,大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论,以至于没工夫过问为什么。另一方面,以寻根究底为己任的哲学家跟不上科学理论的进步。维根斯坦,这位20世纪最著名的哲学家都说道:“哲学余下的任务仅是语言分析。”这是从亚里士多德到康德哲学家的伟大传统的何等堕落啊!

阿尔伯特·爱因斯坦
他的一生“一半用于政治,一半用于方程”。
拥护非暴力反抗以及公开鼓励人民拒绝服兵役,因而不受他的同事们欢迎。在战时有致力于调解和改善国际关系,这也使他不受欢迎,而且他的政治态度很快使他难以访问美国,甚至连讲学都有困难。
虽然血统上是犹太人,但他拒绝接受《圣经》上关于上帝的说法。
一个人因教唆他人去谋杀爱因斯坦而被定罪,却只罚款6美元。
但爱因斯坦是冷静的,当一本题为《100个反爱因斯坦的作家》的书出版时,他反驳道:“如果我错了的话,有一个人反对我就足够了!”
希特勒上台,正在美国的爱因斯坦宣布不再回德国,一家柏林的报纸的头条写道:“来自爱因斯坦的好消息---他不回来了。”
@qiusir:Pi节生日的爱因斯坦的国籍有点复杂,先后是德国、瑞士、奥地利、德国、美国。对此他自己有句话概括得很有趣:如果相对论被证明是对的,德国人会说我是德国人,瑞士人会说我是瑞士公民,法国人会说我是大科学家。如果相对论被证明是错的,法国人会叫我瑞士佬,瑞士人会叫我德国佬,德国会叫我犹太佬。
1952年他得到担任以色列总统的提议,他对犹太复国主义事业的畅言无忌的支持得到了充分的承认。但他谢绝了。他说他认为自己在政治上过于天真。“方程对我而言更重要些,因为政治是为当前,而方程却是永恒的东西。”
伽利略·伽利雷
@qiusir:不要说发掘个人的潜能,其实能把书房里的书很认真学习一下就会有很大的不同。当然了,的确有的人家没有书房,有的书房里也没有书,所以天赋这件事情也不是挖掘就可能行的...
伽利略可能比任何其他人更有资格称为近代科学的奠基人。
伽利略很早就相信哥白尼的理论,但只当他发现了支持这一观念的证据后,才公开支持。他用意大利文写关于哥白尼理论的文章,而没有用通常的学院式拉丁文。
1616年天主教会宣布哥白尼主义是“虚假的和错误的”,并命令伽利略再也不准“保卫或坚持”这一学说,他勉强接受了。
1623年他的一位老友成为教皇,伽利略立即试图为1616年的判决翻案。
1642年,即他逝世前4年,当时他仍然被软禁着,他的第二本著作的手稿被偷运给荷兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学的对话》的书(第一本书是探讨亚里士多德和哥白尼理论的,《关于两大世界体系的对话》),甚至比支持哥白尼更进一步,称为现代物理学的发端。
艾萨克·牛顿
牛顿是一个不讨人喜欢的人,他和其他院士的关系声名狼藉。他在激烈的争吵中度过晚年的大部分时间。那部肯定是物理学有史以来最有影响力的书《自然哲学的数学原理》的出版,让他很快成为名重一时的任务,被任命为皇家学会主席,并成为第一个被授予爵位的科学家。
通过哈雷夺取天文学家弗莱姆斯蒂德的工作成果,被告到法庭去,在最紧要关头赢得了法庭的判决---不得发行这部剽窃之作。牛顿被激怒了,作为报复,在后来的版本中系统地删除了所有来自约翰的引证。(对罗伯特·胡克也是报复吧...)
在和莱布尼茨之间的更严重的争论,大部分为牛顿辩护的文章均出自牛顿本人之手,虽然是以他朋友的名义出版!而莱布尼茨犯了向皇家学会起诉来解决争端的错误,牛顿作为主席,指定一个清一色由牛顿朋友组成的公正额委员会来审查...心犹未足,又在皇家学会的杂志上写了一篇匿名的观与谴责莱布尼兹剽窃行为报告的回顾。即便在莱布尼兹死后,牛顿扬言他为“伤透了莱布尼茨的心”而洋洋得意。
在两次争吵期间,牛顿已经离开了剑桥和学术界,在架桥曾积极从事反天主教政治,后来在议会中也很活跃。最终,作为报酬,他得到了皇家造币厂厂长的肥差。在这里,他以社会上更能接受的方式,施展他那狡狯和刻薄的能耐,成功导演了一场反对伪币的重大战役,甚至将几个人送上了绞刑架。(霍金对前前任牛顿可是一点不留情面啊,不知道映射一下狄拉克?还是为受害者复仇,哈哈,后者仗义啊。)

‎Stephen Hawking

[?]Stephen Hawking: His life in pictures
@qiusir:“物理才是人生最好的指南”,那本不怎么样的书的这个题目倒是很符合我现在的感受...

RR@12.15
(有同事问我,霍金和杨振宁谁更牛...)
我的物理著作比麦当娜谈性的书还更好卖。(残疾的霍金完胜流行歌星?)
1514年哥白尼提出了日心说...1609年伽利略用刚发明的望远镜来观测夜空...1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》...(新世纪的曙光)
早在1692年,牧师理查德·本特利写信给牛顿,如果牛顿所说的万有引力总是具有吸引力的,那么宇宙为什么还没有崩溃呢?
天主教会抓住了大爆炸模型,并在1951年正式宣告,它和《圣经》相和谐。
1965年,我读到彭罗斯关于任何物体受到引力坍缩必定最终形成一个奇点的定理...1970年彭罗斯和我的合作论文...(彭罗斯荣获2020年诺贝尔物理学奖)
质子是由希腊文中表达“第一”的词演化而来的...
1969年美国科学家约翰·惠勒为了形象地描述至少可以回溯200年前的一个观念时,杜撰了黑洞这个词。(black hole这个词用隐星替代也好,那个李淼在讲座中开了不恰当玩笑...)
“世界就是这样结束的,不是伴着一声巨响,而是伴着一声呜咽。”
阿尔法、贝特、伽莫夫(α、β、γ)
如果宇宙不是我们看到的样子,我们就不会在这里。
在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。换言之,它是墨菲定律的一种形式:事情总是越变越糟。
爱因斯坦晚年用大部分时间寻求一个统一理论,但是没有成功。尽管他本人对量子力学的发展起过重要的作用,但它拒绝相信它的真实性。(一位睿智的老人在一个错误的方向孤独地行走了几十年?探索和自我放逐...)
一个人因教唆他人去谋杀爱因斯坦而被定罪,却只罚款6美元。
不要说发掘个人的潜能,其实能把书房里的书很认真学习一下就会有很大的不同。当然了,的确有的人家没有书房,有的书房里也没有书,所以天赋这件事情也不是挖掘就可能行的...
牛顿成为第一个被授予爵位的科学家。

22

‎加来道雄

《不可能的物理》Physics of The Impossible 加来道雄著
@qiusir:这个大假期最大的收获算是借着讲选修的部分,顺势读了几本物理的书,对近现代的物理的理解较以往清晰了一点,物理学史的内部关联也丰富了一些。当然读专业的书,即便是科普一类的也比教育相关的要费神,最轻松的要算是小说了,但能让我下决心看的小说又很少...(我看书也通常不是为了消遣)
前言
一个想法在最初听起来并不荒谬可笑的话,那么久不要对它寄予太大希望了。Albert Einstein
万物之理,耗费了他人生最后由30年的梦想...
如果我要继续自己对不可能事物的迷恋,那么解决之道就是进入物理学领域。缺少了在前沿物理学方面的坚实基础,我将永远只能对着未来科技冥思苦想,而不明白它们究竟是否可行。我意识到自己必须专注于高等数学,并且学习理论物理学。

上高中的时候,我(加来道雄)在妈妈的车库里装配了一台核粒子加速器,作为科学展览的参展作业。我制造出了一台230万电子伏的电子感应加速器,它需要耗电6千瓦时,能产生相当于地球磁场2万倍的磁场,目标是能制造出威力足以产生反物质的γ射线。

@qiusir:被安葬在威斯敏斯特大教堂牛顿墓旁的开尔文勋爵生前一度认为X射线是个恶作剧,参与过大西洋电缆工程的他还认为无线电没有未来,而作为热力学之父的他认定比空气重的飞行装置不会在使用层面上成功,类此的错误论断可不只发生在威廉·汤姆生身上。作为核物理之父的欧内斯特·卢瑟福就认为制造原子弹是一种妄想,而不相信上帝掷骰子的爱因斯坦也写过黑洞永远不可能形成的论文...
“一个时代的信仰在下一个时代成为谬误,而过去的荒谬愚蠢却成为明日的睿智。”Willia Osler
“凡并非不可能之物皆是必然!”怀特
我仍然陶醉于我与不可能事物的终身迷恋。
一、一等不可能。是目前不可能、但不违反已知物理定律的科技。
1、力场
当一位杰出但上了年纪的科学家断言某件事是可能的,那他几乎肯定是对的;当他断言某件事是不可能的,那他非常有可能错了。要发现可能的极限,唯有稍稍突破界限进入不可能的领域中去;任何足够高深的科技看起来都与魔法无异。克拉克的三大定律。
@qiusir:上海科技文献出版社的这书装帧质量太差,已经开胶了。另外,对翻译也觉得一般,比如泡利翻译成鲍里,米尔斯翻译成密尔斯,惠勒又翻译成韦勒...
法拉第早年穷困,未能接受足够的数学教育,因此他的笔记本山中密密麻麻的不是等式,而是力线的手绘图标。更具讽刺意味的是,数学训练不足以使他创造了如今任何物理课本中都可以看到的美丽的力线...
全部现代物理学都是用法拉第的力线语言写就的。今天,你阅读这一页所依赖的或许就是由法拉第关于电磁学的发现而点亮的。
用整个地球的引力才能吸引住一根羽毛,但是我们用一根手指抬起羽毛就能抵消地球的引力。我们一根手指的动作可以对抗整个星球超过6兆兆千克的引力。
一块诺贝尔奖牌正等待某个能解释高温超导如何运作的敬业的物理学家来领取。
磁铁有在超导体内部制造一个镜像的能力,因此磁铁本身与镜像磁铁会相斥。另外一种对迈斯纳效应的解释就是,磁场无法穿透一个超导体。
2、隐形
@qiusir:加来道雄不仅看过不少的专业资料,看过不少科幻的书,看过不少的电影和剧本还...关键是做过更多的计算和研究吧。
1864年麦克斯韦“这一速度与光速如此接近,看来我们有充分的理由相信光本身就是一种电磁波。”
想到麦克斯韦要是能活得长久一些,相对论在美国内战期间就可能被发现,真让人惊奇。
纳米技术的诞生要追溯到1959年费曼向美国物理学会所做的讲座,《底层有的是地方》
全息图是激光制造的3D影像,是由于激光相干而成为可能,即所有的波完全共振。一半的光束照射在照相胶片上,另一半照射到一个物体上,被弹开,然后反射到同一张照相胶片上。这两股光束在胶片上产生干涉,一种干涉图形就形成了,并且将原始3D广播的所有信息都编码。随后有一束激光被投射到这张胶片上,一个原始的精确3D复制品突然间就像被施了魔法一样出现了。
3、光炮与死星
无线电没有未来。比空气更重的飞行器是不可能实现的。X射线将被证明是一场骗局。1899年开尔文勋爵
原子炸弹永远都不会成功爆炸。我以爆炸物专家的身份宣布。海军上将威廉·李海
阿基米德在两千年前发现了微积分的原始版本,早于牛顿和莱布尼茨。
历时250年的牛顿物理学被推翻,一种新物理学即将诞生。
1925年以前原子还被认为是神秘的事物,很多人觉得它根本不存在。
@qiusir:对于科普,朝永振一郎和伽莫夫都有必胜的热情,临终前都在审校自己的书稿...
国际热核聚变实验堆ITER是仅次于曼哈顿计划和国际空间站的第三昂贵的科学项目。
加来道雄每年都去爱德华·泰勒(国会作证让罗伯特·奥本海默威望扫地,而使许多杰出物理学家不能原谅他的那位)在伯克利的住宅拜访几次。源于高中时主持了一系列关于反物质性质的实验,赢得了泰勒的赫兹工程奖学金,支付了在哈佛大学接受本科教育的费用。
4、隐形传送
我们已经遇到了矛盾,这真是太好了。现在我们有希望取得进步了。Niels Bohr
居于绝对统治地位250年的牛顿定律在1925年被推翻了,海森堡、薛定谔和他们的同事们建立了量子理论。
薛定谔是自由之爱的信奉者,并且一直由情人们或者他的妻子陪伴着度假...每一次相会都精心作了编码...
如果两个电子最初是一致地振动的(称为相干的状态),它们可以保持波状一致,哪怕它们被分隔开很远的距离。尽管两个电子之间的距离可能要以光年计,仍然由一个看不见的薛定谔波联系着他们,就像是一根脐带。如果一个电子发生了什么,那这一信息中有一部分就会立刻传送到另一个电子。量子纠缠quantum entanglement
爱因斯坦嘲讽这是“鬼魅般的超距作用”
有一天硅谷可能变成锈带,被来自量子计算机的新技术所取代。
原则上以太量子计算机可以破译世界上所有的编码。
普通计算机在0和1的二进制系统上运行,成为比特bit。但是量子计算机要远远比这个强大,它们可以在量子位qubit上运算,可以计算0和1之间的数值。
5、心灵感应
只有那些努力尝试荒唐事物的人才能实现不可能的成就。埃舍尔
一定数量的谎言是“社交润滑剂”,能帮助社会的沉沦滚动。
一台真正的测谎仪就像一颗原子弹,最好被保留起来作为终极武器。
人脑事实上更像一台学习机,一个神经网络,不断在学习了一个新任务之后自己重新连线。...思考其实就像一场乒乓球赛,当点活动在脑中四处跳跃,大脑的不同部分被依次点亮。
6、意志力
一项新的科学事实取得胜利并不是通过说服反对者、使他们赞同,而是由于其反对者最终死去、对其熟悉的新一代成长起来。马克思·普朗克(一要好好活着,二是新东西都是年青的提出吧,三作为成为保守派的要认真体会老而不死是为贼这句话了。)
莎士比亚:道出他人不会说出的事实是傻子的特权。(更多次提到威尔斯的小说,最多提到的星际题材的电影)
@qiusir:高晓松还是很牛的,不仅说资本主义可不仅仅是自由,更是一套完整的制度。而Cynical的愤世嫉俗是不同于Skeptical质疑精神的...
生命的奇迹不是别的,这是一座大型纳米工厂在原子水平上能够做到的将其他形式的物质(如食物)转变为有生命的组织(婴儿)。
7、机器人
@qiusir:当一本书看完一半,通常后面的时间是前面的时间的一半吧。或许是心灵运动导致的时间差变化...
机器人一词源自1920年捷克戏剧。(机器人在捷克语中表示“繁重的工作”,在斯洛伐克语中表示“劳动”。)
Artificial Intelligence奠基者是英国数学家、二战破译密码的英雄Alain Turing(1954年吞食了加了氰化物的苹果自杀,苹果的标识有一种说法是想图灵致敬。)
1931年维也纳数学家科特·哥德尔证明算术中有些真实的命题永远你无法以算术公理证明。
hardware硬件,wetware湿件?(干电池dry cell,电瓶wet cell)
@qiusir:到了一定年龄看书,有些看不懂的地方,不是只怪罪自己的智力,从自己身上找原因,也会想到这个翻译或作者的描述太晦涩等...
@qiusir:捡拾小石头的时候想到,没有两块完全相同的石头,也没有哪一块真的与众不同。同时,现实过于复杂,石头的形状也过于复杂,反而是最简单的多面体更为珍贵了,至于圆形的石头,更应该看成是随着更复杂的环境熵值最大的一种表现了...现在桌面上摆着那块小的四面体,很喜欢。
当一个孩子学习的时候,虽然他最初主要依赖自下而上法,投入他周遭的环境,但最终他会获得来自父母、书本和学校教师的指点,在自上而下的途径中学习。作为成年人,我们不断将这两种方式混合使用。例如,一位厨师阅读菜谱,但也不断在烹饪的过程中尝菜
喜欢某物可以帮助我们对抗可能伤害我们的数百万件事物;嫉妒是一种重要的情绪,因为繁殖成功对保证我们的基因继续传到下一代非常关键;羞愧和耻辱很重要,因为它们帮助我们学会在一个合作型社会起作用的必需社交技巧;孤独同样是一种必不可少的情感。
一只驴坐在两大堆干草之间,最终因为无法决定吃哪一堆而饿死了。
如果地球上的一切都是理性的,那就什么都不会发生。
“它们无法感知什么是最重要的,那是机器人最大的缺陷之一。”
有人倡议碳科技与硅科技融合,而不是坐等我们自己灭亡。(半人半兽的,碳硅化合物...)
@qiusir:读加来道雄《不可能的物理》里关于机器人情感的部分,我能想到的也就是家里的地宝,回到家里看到打扫完卫生自行在充电的它,某种情感因此产生也一并被反射回来。项羽不能把椅子上的自己举起来,但情感方面人或许更像钻天猴。
8、外星人和UFO
克拉克:要么我们就是孤独存在宇宙中,要么我们就不是。哪个都让人害怕。
@qiusir:经过这场疫情,是不是会有更多的home school出现呢...
@qiusir:这本书中看不出加来道雄日本人含蓄认真的特质,反倒是对自己的才智与博学不加掩饰,直来直去,美国出生的他。
N极区的鲸鱼体型是圆滚滚的---球体在单位质量下最小的可能表面积。也可以解释为什么温暖环境中的昆虫更拥有细长的体型,为了具有较大的体表面积(散热)...
I型文明,能够取用星球的能量,利用所有照射在他们星球上的阳光。
II型文明,能够完全利用太阳的能量,比前者力量强大100亿倍。
III能够利用一整个银河系的能量,比前者强大100亿倍。
我们的文明符合0型文明,只利用了落在我们星球上的太阳能微不足道的一小部分。
磁铁不断被分割,即便到了原子水平,原子自身也是双极的。(世界上最难的事...)
9、恒星飞船
齐奥尔科夫斯基:较为优质的一部分人类十有八九永远不会没网,当太阳走向灭亡的时候他们会从一个太阳系迁移到另一个太阳系。以人类的智慧和完美,生命没有止境,他的进程永久不断。
@qiusir:雨后清晨的小树林里,倾听分子重组的欢乐,感受宇宙星尘的味道。垂落的雨滴开场,飘入的鱼香终止。
在一个火箭、宇宙飞船被认为不可能的年代,数学家和哲学家罗素写出了这段话:没有任何任何思想或者感觉的火花、英雄气概和激荡能够超越生死、保留生命。一切时代的劳作、一切虔诚挚爱、一切绝妙灵感、一切人类非凡才能的耀眼光芒都注定要在太阳系的悲壮灭亡中毁灭。人类成就的整座神殿将必然埋葬在宇宙残骸之下的废墟中...
Kiwi澳大利亚不会飞的小鸟...
在太空中人体流失宝贵的矿物质和化学元素的速度比想象中快得多。尽管经过严格的训练,但在空间站躲过一年以后,俄罗斯太空人的谷歌和肌肉仍然严重萎缩,他们在刚刚回到地球的时候只能像婴儿一样爬行...
10、反物质和反宇宙
在科学界能听到的最令人兴奋、宣告新发现到来的话语不是“尤里卡”,而是“真奇怪”...艾萨克·阿西莫夫
The most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not 'Eureka!' but 'That's funny...' - Isaac Asimov
一枚原子弹全部的惊人威力只有1%有效。只有很小一部分铀变成了能量。但如果反物质弹能被制造出来,它将把自身100%的质量转变为能量,这使它比原子弹更有效力(严格说,反物质弹中的50%材料能转化为可使用过的爆炸性能量。其余的将以探测不到的粒子---中微子的形式被带走。)
1955年加州大学伯克利分校的粒子加速器制造出反质子。我们可以制造出反原子...花费2000万美元制造出了一万亿分之几克的反物质。
只需要3毫克的正电子就能将一架反物质火箭在几个星期内送上火星。
保罗·狄拉克在剑桥大学担任卢卡斯数学教授席位,之前牛顿曾担任过,之后是斯蒂芬·霍金。
在一个人的方程中具备美感比使之符合实验结果更重要。而且如果一个人真正具有健全的洞察力,那么他就身处肯定通往进步的道路上了。”(戴森似乎记录到,讲座中教授们纷纷要求,生怕自己的学生效仿...)
提出反物质的狄拉克常常被比作牛顿,都是二十多岁完成自己影响重大的科研成果,都是数学大师,都完全缺乏社交能力,达到了病态的地步。牛顿和狄拉克奇迹般的数学能力或许是以社交上孤立于其他人为代价而获得的。
狄拉克的著名方程被镌刻在西敏寺的石板上,离牛顿的墓不远。
狄拉克因为怕因为拒绝诺贝尔奖而引来更多公众的瞩目而决定接受。(Feynman的妻子也这样劝过他...)

二、二等不可能。游走在我们对于物理世界的认知边缘的科技。
11、比光更快
爱因斯坦由于父亲死时认为自己的儿子是个完全的失败者而感到羞愧难当。
反物质与负物质是两种完全不同的事物。反物质存在,并且具有正能量,但具有相反电荷。负物质的存在尚未被证明。
曾经被认为空无一物的真空现在被证明有量子活动活跃其中。正常情况下,物质和反物质的微小爆炸似乎会违反能量守恒。但是,由于测不准原理,这些微小的违反情况极度短暂,因为平均来看能量仍旧是守恒的。
卡尔·史瓦西在德国军队服役...
12、时间旅行
在国际空间站执行1年的任务之后,他们返回地球时其实进入了不到1秒之后的未来。
13、平行宇宙
亚里士多德在他的文章《论天》中写道:线只有一种量,面有两种,而体有三种。超越了这些的量不存在,因为总共就只有三种量。

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Salvador Dali《记忆的永恒》,试图将时间变现为第四维度,因此用那只融化的钟作为隐喻。《十字架上的基督》,未展开的四维立方体[?]...
费米:要是我能记住所有这些粒子的名字,那我就能变成植物学家了。

尽管量子理论是人脑有史以来提出的最成功的理论(通产精确都一百亿分之一以内),但它基于松散的机会、运气和概率之上。和牛顿理论不同个,牛顿理论对物体的运动做出了确切、坚定的解答,量子理论只能给出一定的可能性。现代的奇迹,如激光、互联网、计算机、电视机、移动电话、雷达、微波炉等等,都是建立在多变的可能性之上。

费曼:量子力学把自然描述得从常识观点看来荒诞可笑。并且它与实验结果完全一致。因此,我希望你们能够接受自然的本来面目---荒诞可笑。
每当有量子事件发生,就会有平行宇宙大量繁殖和分化出来。每个可能存在的宇宙都是如此。一个宇宙越是荒诞,它的可能性就越小,但这些宇宙依旧存在。...波函数从未崩溃,它只是继续发展,愉快第分类成无数个宇宙。
温伯格:自家起居室里将收音机调到一个电台。你知道自己的起居室里充满了来自全国和全世界各地大量的电台信号,但是滨的收音机只能调到一个电台。它与其他的电台都消相干了。
“我感觉不到自己分裂”。但艾弗莱特说,这是类似于伽利略对那些说自己感觉不到地球在转动的批评者的回答。
物理学家试图将量子理论应用于最后一块拒绝量子化的领域---宇宙本身。将测不准原理用于整个宇宙自然得出多元宇宙
霍金宣布,我们的宇宙是宇宙中特殊的存在。我们的宇宙波函数较大,而其他大多数宇宙的波函数接近零。在这幅图景中,一个膨胀的宇宙比不膨胀的宇宙更有可能存在,因此我们的宇宙是膨胀的。
2006年,物理学家开始严肃对待使用磁单极子点燃婴儿宇宙的提议。林德说,从这个角度看,我们人人都可能成为上帝。

三、三等不可能。违反已知物理定律的科技。
人类的全部历史都可以通过能源这面透镜观看。
(1)约一万年前,最后一个冰川世纪结束后,我们发现了农业,并且驯养动物,特别是马,逐渐将我们的能量输出提高到了一匹或者两匹马力。者开始了人类历史上第一次重大革命。
(2)约300年前,人类历史上第二次重大革命发生了,随着机器和蒸汽动力的出现,可供一个人使用过的能量蹿升到数十匹马力。
(3)今天,我们正处于人类历史上第三次重大革命---信息革命之中。由于人口爆炸以及我们对电力和动力的如饥似渴,我们的能量需求飞涨...
1755年法国科学院宣布不再接受或者受理有关永动机的方案。
热力学第一定律:你无法以无物换有物;热力学第二定律,你无法打破平衡;热力学第三定律,你连退出博弈都不可能。
玻尔兹曼是个胸部发达、健壮如熊的矮个子男人,留着巨大的、丛林班的络腮胡。然而他可畏、粗野的外表掩盖了他为包围自己理论所受的创伤。
根据热力学第二定律,毁灭远远比建造更容易。
亚瑟·爱丁顿:我认为,熵永远增加的定律在自然界的法则中具有至高无上的的地位...如果你的理论被发现违背了热力学第二定律,我就不能让你抱有希望了;它只会在深深的耻辱之中崩溃。
数学家艾米·诺特(女)在1918年发现,无论何时,当一个系统处理对称问题时都得出能量守恒定律。如果宇宙的规则在经过漫长的瞬间后仍旧保持不变,那么令人惊讶的结果就是这个系统能实现能量守恒。(如果向任意方向移动,物理规则都保持相同,那么动量同样在任何一个方向上都守恒。如果物理定律在旋转中保持不变,那么动量也是守恒的。)
令人遗憾的是,Emmy Noether就像她的前辈玻尔兹曼一样,不得不为取得认同而竭尽全力斗争。诺特的良师益友大卫·希尔伯特因为没能给她争取得到只为而愤愤不平,“我们这儿是什么地方?大学还是浴池?”(这是我见过为女性争取平等最犀利的抗辩)
15、预知
矛盾的是,真相要倒立起来去吸引注意力。N.Falletta
费曼离开了洛斯阿拉莫斯,去了普林斯顿大学,在约翰·惠勒手下工作...从低位不高的研究生到创作出量子电动力学,成为有史以来最为精确的理论之一...百亿分之一。
反物质具有正能量,以低于光速运动,并且可以再我们的粒子加速器中被制造出来。它会受引力的作用落下。反物质相当于在时间中逆行的普通物质。负物质具有负能量,同样以低于光速的速度移动,但是在引力的作用下会向上。负物质从未在实验中被发现。理论上,大量的负物质可以被用作时间机器的燃料。快子以超光速移动,并且具有幻想中的质量...

后记
不可能事物的未来
诺贝尔奖得主Albert A.Michelson1894年在芝加哥大学物理实验室的致词,“物理学中非常重要的基本定律和事实都已被发现,而且现在我们都坚定地相信,由于新的发现而导致它们被取而代之的可能性微乎其微...我们未来的发现必须在小数点后第六位寻觅。
1900年量子革命,1905年的相对论革命。
1825年,伟大的法国哲学家孔德宣称,科学无法测定星体的构成成分。短短几年后,物理学家利用光谱,宣布太阳是由氢构成。
惠勒对第一个不可能问题评论:200年前,你可以问任何人,我们有朝一日能够了解生命是怎样形成的吗?我对我们今后会了解宇宙是怎么形成的这一问题有同样的感觉。
宇宙会在一声巨响或低鸣中消亡吗?艾略特(这个翻译水准让人多次怀疑。[?]每个人都走到我的面前,“太糟了,钱德拉,简直太糟了。”我记得我站在火炉前自言自语地重复一句话:“世界就是这样结束的,不是伴着一声巨响,而是伴着一声呜咽。”)
黑洞理论创始于1783年,当时约翰·米歇尔在皇家学会学报“让所有从该星体发出的光线在该星体本身的引力作用下返回”...
1939年,爱因斯坦甚至写了一篇论文,说明这类暗星是无法自然生成的。然而,今天的哈勃太空望远镜已经为我们提供了关于黑洞的完美证据。
几个世纪以来,古代航海家们一直沿用着没有N极的地图。所有的指南针和航海图都奔着这块地图上缺失的部分而去,但没有人真的造访过那里。
我们没有走到终点,而是站在一个新的物理学起点。但无论我们发现了什么,前方也总还有新的地平线等着我们跨越。(可以用在毕业赠言哈哈)

RR@12.10
被安葬在威斯敏斯特大教堂牛顿墓旁的开尔文勋爵生前一度认为,无线电没有未来,比空气更重的飞行器是不可能实现的,X射线将被证明是一场骗局。(伟人首先是人,他们犯错误某种程度上是给其他人机会,伟光正的问题不是虚幻,而是僵化和没有生命)
当一位杰出但上了年纪的科学家断言某件事是可能的,那他几乎肯定是对的;当他断言某件事是不可能的,那他非常有可能错了。
“一个时代的信仰在下一个时代成为谬误,而过去的荒谬愚蠢却成为明日的睿智。”Willia Osler
一台真正的测谎仪就像一颗原子弹,最好被保留起来作为终极武器。
(奇形怪状的石头里,卵型的是美;一堆鹅卵石里,形状奇特的是美。)
原子自身也是双极的。(讲磁单极,讲安培分子环流假说...)
在科学界能听到的最令人兴奋、宣告新发现到来的话语不是“尤里卡”,而是“真奇怪”...
要么学习,要么为了更好的学习休息。
根据热力学第二定律,毁灭远远比建造更容易。
矛盾的是,真相要倒立起来去吸引注意力。N.Falletta
(等我老了,可能不会翻相册,而去翻翻微博和这里,我相信文字对客观的刻画更细腻和生动。)

16

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阮一峰科技爱好者周刊[?](摘录)
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传统的杠杆是劳动力和资本。互联网时代的新杠杆是软件和自媒体。
Reading is faster than listening. Doing is faster than watching.[?]
读比听快,做比看快。
When specific knowledge is taught, it’s through apprenticeships, not schools.
不能通过学校教育教会一个人独到知识,它只能通过学徒制口传身教。
遗失古老的文件并不可惜。忘记以前的观点,才能为新想法的产生留出空间。Freeman Dyson
106
digital nomad,数字游牧民
大英博物馆免费图片[?]
"南极难抵极"是南极大陆上距离海洋最远的地点,距离地理的南极极点大约878公里。
105
未来能够生存下来的,将是线上行业或线上线下结合的行业。
核电是唯一的绿色能源解决方案
104
S2的运行轨道不是牛顿万有引力理论所预言的椭圆,而是爱因斯坦广义相对论预测的玫瑰花形状[?]
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任意三角形的边延伸到每个顶点之外,并且其距离等于对边的长度,所得的六个点将在一个圆上,这个圆就称为"康威圆"John Conway(圆心的位置也是内切圆的圆心)(他太热爱数学,以至于无法想象,为什么学生会在他的班上关心自己的成绩。)
首位淘汰
新加坡总理李显龙的儿子李浩毅生于1989年,是Scala.js的核心开发者,MIT计算机专业毕业。
一个新观念取得胜利,并不是因为说服了它的反对者,而是因为反对者最终都死了,并且熟悉这种观念的新一代人成长了。普朗克
103
信息的半衰期指的是,一半的信息量变得无关紧要或者彻底过时所需的时间。
日本将在未来五年内,新建多达22个燃煤发电厂。这是近十年前福岛核灾难迫使日本关闭几乎所有核电厂的计划的后果。
历史上各种资料里的生物插图下载[?]
约翰·康威太热爱数学,以至于无法想象,为什么学生会在他的班上关心自己的成绩。
102
热情不是来自外部的激励,而是来自内在的自我实现的需要,这比外部激励强大得多。
意大利的COVID-19死亡率非常高,但是全体人口的死亡率(包括各种死因)仍然很正常,甚至低于历年的平均水平。
爱因斯坦在1916年提出"重力波",在一百年后终于被侦测到。[?]
海斯汀(Netflix CEO)"我们不是一家人"(We Are Not Family)不要忠诚,只要能够作战的英雄。
101
以后,远程教育可能会成为常态,现场上课反而是少数的情况。
一项调查表明,美国人去图书馆的次数多于去电影院。2019年,每个美国成年人平均去图书馆10.5次。
A letter to myself as a fresh software engineer[?]
Run a marathon, not a sprint. Be humble, not stupid. Compare with yourself, not others. Respect people, not titles. Choose the challenge, not comfort. Jump on the whiteboard, not on the keyboard. Deliver value, not code. Choose life, not work.(和小盆友交流了几条,也不知道能不能有效果。)
‎

战争时,你要坚定不移;失败时,你要绝不屈服;胜利时,你要宽容大度;和平时,你要满怀善意。(In war, resolution; in defeat, defiance; in victory, magnanimity; in peace, goodwill.)邱吉尔
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利率一降再降,恰恰说明了社会的平均利润率在不断下降。
丹麦首都哥本哈根的市中心耸立着一座七层的塔楼,高35米。这是始建于1642年的天文馆,那一年伽利略去世,日心说开始占据主流,天文学研究出现了大爆发。国王决定建造一座专门的天文台。[?]
99
齿轮原理[?]
1665年8月,剑桥大学由于鼠疫传播而关闭,一个叫做艾萨克·牛顿的学生不得不回到乡下的老家,躲避瘟疫。整整18个月,他与世隔绝,努力地读书和做实验,创造性地提出了一整套引力理论。人类的科学进展由于这个单一事件,从此彻底改变。(再次看到这段话已经不是好奇会不会再出现一个牛顿,而是我们现在的隔离才5个月...)
98
欧盟正在考虑公共场所禁止面部识别技术,暂时定为五年。这段时间用来研究如何防止滥用这种技术。
中国的第一条铁路是1876年(光绪二年),英国怡和洋行擅自铺设的吴淞铁路(上海~吴淞),全长14.5公里。清政府和民众对铁路都非常恐惧,清政府很快以28万5千两白银买下这条铁路,然后拆毁。
1881年11月8日,全长9.7公里的唐胥铁路通车,这是中国的第二条铁路,也是中国自己修建的第一条铁路。不过,令中国人脸红的是,这条铁路上的列车都是用马拉的,时人称之为"马车铁路"!(李鸿章知道朝廷不会同意的,于是加了一条说明,该铁路没有火车头,都以驴马拖载。)
修建过程中,英籍工程师司金达(C.W. Kinder)力排众议,采用1.435米的国际标准轨距。这确定了以后中国铁路的轨距,一直沿用至今。
97
受访者说,来到收费自习室,可以保证全心备考,而且看到别人那么努力,也能激励自己。
听上去感觉好像一个个都挺有上进心的,但是其实,没几个人真的知道自己要干嘛... 考试根本不是出路。如果你不知道人生怎么办,就算考过了,你依然不知道。
西班牙造船厂由于算错了一个小数点,导致制造的潜艇超重了70吨(设计重量2200吨)。西班牙海军非常担心,如果它出海将无法浮出水面。(比当年把英制当国际单位制的还离谱)
英国青年埃德·普拉特(Ed Pratt)最近成为第一个骑独轮车环游世界的人。2015年3月,当时19岁的他从英国出发,经过3年时间,路经了欧洲、中东、中亚、中国、东南亚、澳大利亚、新西兰和美国之后,他终于回到了起点。[?]
当我们向土地倒水的时候,湿的那块地的表面就有一层水。在此之前,光可以100%击中那块地,现在必须穿过那层水才能被地面反射。有一些光会被水面反射,还有一些光会在水中被吸收,所以地面接受的光量就比以前少。另外,光进入水中后,一部分光会出现漫反射,反射到人眼的光量进一步减少。[?]
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3Brown1Blue[?]数学视频 Kurzgesagt[?]科普短视频
一份无关紧要的工作是一个危险的陷阱,很多人都会掉进去。想让别人帮你,最好的办法就是你先帮他们,或者去做一些有趣的事。致富靠的是权益,而不是工资。Sam Altman
动手学深度学习[?](是不是软广呢?我应是看了这个买的书,还没看)
我发现,报纸的阅读体验极好。一切都是静态的,加载时间为零(基本上就是翻页的时间)。(现在比网站更糟糕的是APP)
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疫情给中国带来的积极意义是什么?90%以上的会都是可以不开的。许多班是可以不加的许多养闲人的工作岗位是可以没有的。
最清晰的太阳表面照片[?]
‎

这张照片拍摄于2019年12月10日[?],是望远镜对准太阳后收到的第一束光。照片上,每个类似细胞的结构都有得克萨斯州的大小,它们是太阳内部剧烈运动的标志。这些剧烈运动将能量从太阳内部,源源不断地向宇宙辐射。
英国科学家发现,空气污染会导致抑郁症和自杀率上升。
过去十年最佳的15张太空照片[?]
生物学正在变成一种工程学科。经过一千年,我们终于可以通过生物工程,进行设计、扩展和转化生物。
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最厉害的人就是既懂得制造,又懂得销售的人。这样的人可以创造出一个行业。 马斯克(Elon Musk)就是这样的人。
通常情况下,Maker(制造者)学习 sales(销售)比较容易,Sales 学习 make 比较难。
Snip将打印的数学公式转成 LaTex 代码的工具[?]

92
人眼有"视觉暂留"现象:影像消失后,人眼仍能保留影像100毫秒~400毫秒。人耳有听觉暂留(哈斯效应),如果两个声音相隔5毫秒~35毫秒之间,人耳会认为这是一个声音。(记得初中都按照0.1s,看来是为了计算方便?但是从回声能分辨出来看,5ms??)
大多数互联网公司的看法是,如果你是免费用户,那么我们就可以把你当作产品的一部分,来使用你。
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世界上最有市场的运动是什么?足球。但世界上市场第二大的运动呢?板球。
山地重力储能,用电低谷时将砂石运到山顶,用电高峰时让砂石从山顶掉落,转动涡轮以发电[?](工作原理有点像是抽水蓄能水电站呢,用电少低时抽水到上游水库,用电高峰放水到下游水库发电。小白杨林场...)
学术界非常传统,经常惩罚那些不遵守常规的人,而产业界则会奖励不守常规的人。
90
二元一次方程的新解法[?]
印度理工学院毕业后来到斯坦福大学就读数学和半导体物理的皮查伊的登顶之路[?]
皮查伊和纳德拉都属于最高贵的婆罗门,后沃顿商学院
如果蜜蜂从地球消失,人类将只剩下四年的生命。没有蜜蜂,就没有授粉;没有授粉,就没有植物;没有植物,就没有动物;没有动物,就没有人。爱因斯坦
也许未来,数据会像人员一样无法自由移动,每进入一个国家,都要经过虚拟海关或边境检查站。
英国政府要求以HTML发布文档,而不是 PDF
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密歇根州立大学的一位博士生,为了毕业需要发表论文,但是得到了许多拒稿信。答辩时,她就穿着17封拒稿信做成的裙子,表示自己一路的艰辛。
我在5天内重拍Mac系统默认壁纸[?]
1968年9月3日之前,瑞典的车辆都跟英国一样,在道路左边行驶。但是,瑞典政府决定,从9月3日那一天开始,全国变成在道路右边行驶,这样就跟欧洲大陆其他国家保持一致。[?]
2019年可能会是过去十年里最差的一年,但却是未来十年里最好的一年。王兴,时间是2018年12月7日
↑2020
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美国大学毕业生第一年收入最高的各校专业排名,前十名里面有九个是牙医专业。
隧道掘进机示意图[?]
2015年,欧洲的法语拼单词比赛冠军是一个不懂法语的新西兰人,他花了9周把法语词典背了下来。此前,他还得过英语拼单词冠军。夺冠后,他上台发言,还需要同声翻译。(这个有趣)
我父亲喜欢每天早晨去同一家咖啡店,向朋友们甚至路上的行人,展示他儿子的攀岩照片。那些人几乎总是问:"他为此得到报酬吗?" 父亲好不容易才忍住不反问:"你做过什么有趣的事吗?"
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美国加州规定,初中上课不得早于上午8点,高中不得早于8点半,目的是让学生多睡一会。(连续早起让他们变成“行尸走肉”,而允许孩子们上午11点正式上课,会对他们的学习成绩产生明显的改善。[?])
古埃及女王头像的3D打印源文件[?]
我们都知道,如果可以回到过去,改变任何一件小事情,都将极大地改变未来。然而,几乎没有人想到,今天只要小小改变,就会改变自己的未来。
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我就一直告诫自己,千万不要追求完美。完美主义的最大问题是,它实际上让你追求高成本。(有完美是优秀的敌人一说)
依赖物理学专业知识的行业对欧盟经济的贡献,要大于金融业或零售业。以物理学为基础的行业包括电气、土木、机械工程,计算机等。
日落的几何学[?]
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政治上投票,谁的票多,谁掌权;经济上自由竞争,谁的产品好,谁赚钱。(资本主义可不仅仅是开放和自由,而是有完整的一套制度,而且还在不断完备中)
超滑马桶涂层(纳米材料的镜片不沾水...)
西北太平洋生成的热带气旋叫做"台风"(typhoon),其他海域生成的叫做"飓风"(hurricane)。
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CustomAnim[?](我用它做过图和小视频)
Chrome浏览器每当断网时,会出现一个恐龙游戏,比喻回到了洪荒时代。
内布拉斯加州最大的家具市场是一个95岁的老太太开的,巴菲特收购了,让老太太退休。老太太发现,巴菲特没让她签竞业条款,就在马路对面又开了一家家具市场。巴菲特只好把新的家具市场也收购了,并签了竞业条款,这一年老太太97岁。
83
不管怎么沟通,一半人总是会讨厌另一半人。(没有社交媒体还朦胧些,至少个人的信仰政治观点等可以隐藏更深)
82
一个欧洲医生组织发表声明,反对世界卫生组织WHO将中医列入《国际疾病分类》的第11版。
诺基亚短信图片生成器[?]
蝴蝶的诞生过程[?]

(上帝给了我们不同的环境,包括出生的环境,但给予每个人一个相同的结局,分解的死。而作为人唯一能追求的也就是生的过程了。)

15

‎George Gamow

THE NEW WORLD OF MR TOMPKING 《物理世界奇遇记》 ‎George Gamow著,丁奕心译(相对论、量子理论、宇宙大爆炸)(这个书名翻译的好,被拒稿多次,最后还是英国有文化,在达尔文的孙子的牵线在《发现》上刊发...)C.G.H.TOMPKING
(毕业于列宁格勒大学,1928-1932年先后在丹麦的哥本哈根大学和英国剑桥大学师从著名物理学家尼尔斯·玻尔和卢瑟福从事研究工作。)(1938年开始塑造汤普金斯先生这个人物形象,此后不断补充和完善,使得这个形象越来越丰满。甚至在他去世的前一年(1967年),也仍然没有忘记对这本书进行最后一次修订。)
@qiusir:(伽莫夫和阿西莫夫都是俄裔美籍,爱因斯坦和费曼都是犹太人...斯宾诺莎也是啊)南太平洋小岛上土著人制作的木头飞机不管多么逼真,不管多么仔细地模仿美军操作也不能真正起飞;而对黄光能打出电子的金币来说,红光光子是真正的乌合之众。体会成长不能回避文化和基因两大现实问题,当然,今人有顿悟的机会,后人有突变的可能...
1、城市速度极限
年轻人更加用力地蹬着踏板,他发现年轻人并没有增速多少,却因为自己的努力变得更扁了...
2、教授那场引发汤普金斯先生的相对论讲座
“绝对的空间,本质是与外物无关,是永久保持相同且静止的。”“绝对的、真实的时间,就其本身而本质而言,是永久均匀流动的,与外物无关。”这些旧的概念之所以能应用在日常生活和物理学发展的早期阶段,仅仅是因为它们同正确概念的差异是微乎其微的。(牛顿力学是近似的...)
放射性物质发射的电子质量(其速度是0.99c)是静态下电子的好几倍...
3、汤普金斯先生度了个假
当一个参考系的速度发生变化时,在这个参考系中所发生的所有物理进程都会慢下来。(新世界的光速很慢的立意很棒)
4、教授关于弯曲空间和宇宙的讲座
既然任何引力场都等效于某种加速度参考系,也意味着任何具有引力场的空间都是弯曲空间。
我们的空间(目前)是膨胀的。
5、脉动的宇宙
想想一个不知道地球是个球形的古希腊人,假设他指示一个送信人一直向北走直线,要是他发现这个人最终从南边走了回来,想象他会有多么震惊。
一位英国的天文学家甚至曾猜想过,半开玩笑地说:“我们现在天空中可以看见的一些星星,只不过是很久很久以前存在过的恒星的像。
每一个宇宙都会在一个非常小和一个非常大的半径之间脉动,对于大宇宙来说,脉动周期会很长...
6、宇宙之歌
一位俄国物理学家,名叫伽莫夫,过去三十年一直居住在美国...
万物之源的原子啊!包含万有的原子啊!分裂成极小的碎片。
7、量子碰撞
原子会自发地衰变,发射出非常快的粒子。这些原子,确切说是他们的中心部分---原子核,非常像是车库,而车库中个小汽车---也就是其他粒子也被存放在其中。它们确实会漏出原子核的墙逃走...
古典物理学总是认为,任何两个物体之间的相互作用想要多小就多小...人们确信任何的物理过程,在理论上都可以再任意想要的精度下进行...在自然界中存在某种更小的相互作用的极限,这个极限是永远不可能被超越的。
弗兰克和赫兹用不同能量的电子轰击原子,发现只有在入射电子的能量达到某些分立的值时,原子的能态才会发生特定的改变。
(一个公民不惧怕另一个公民)
在量子理论发展初级阶段的最后呈现出的局面,可以说它并不是古典物理学的基本概念和原理的修正,而是通过神秘的量子条件,从古典物理学中可能出现的连续运动中挑选出一组离散的“容许”运动,对古典物理学进行或多或少的人为限制。
一个人不能用油漆刷子画一幅波斯细密画。
(读专业的书籍,很能体会到求真过程的虚伪或包容...)
8、量子丛林
位置和速度的测不准性都取决于质量。质量越大,测不准性就越小。
如果你了解一个物体的运动,意味着这个运动的物体与你的感官或者仪器发生了某种作用。由于作用和反应是彼此存在的,所以我们可以得出结论,你的测量仪器也对物体发生作用了,或者是它“破坏”了物体的运动,将侧不纯性引入了物体的位置和速度中。
任何物体上的作用都不能低于某个限度,量子常数,h...
量子系统不会受到轻微的影响,它要么完全不受影响,要么发生很大的改变。
‎

(汤普金斯的插画有点日本风)
9、麦克斯韦的妖精
“我承认试图从海水里提取热量来产生轮船锅炉里的蒸汽是个疯狂的想法。”
希望热量从较冷的的物体流向较热的物体,就像希望钱从赌场的钱柜里流进你的钱包一样。
同大自然赌博时,我们成功的概率小到难以用语言来表达...我们不会由于所有的空气都跑到桌子下面而窒息致死。
当太阳穿过大气层,这种不均匀性会引起光谱中的蓝光发生散射...如果这种密度的涨落存在,那么天空将永远是黑色的,而且星星在白天也清晰可见。
分子之间进行大量无规则碰撞总会使熵倾向于增大,因为绝对的无序是任何统计系统最可能存在的状态。
10、快乐的电子部落
原子已经不再被认为是物质最基本的、最不可分割的组成部分了,现在这样的角色已经教给电子、质子等更小的粒子来扮演。
1808年,道尔顿指出相对比例...
从来不允许两个以上的电子处在同一个轨道上。三角关系总是很麻烦。所以,电子们永远都以“自旋”方向相反的两个电子成对组合,而且如果一个房间已经有了一对电子,外来者就不允许进入了。
正负电子是自杀俱乐部的成员(狂热的婚姻,疯狂的自杀),寻找相互湮灭的对手。它们不会伤害同类额,但是只要一个负电子碰上正电子,就没有多少逃生的机会了。
泡利神父说,电子总是成对诞生的,否则就会违反电荷守恒定律。原子核在强烈的γ射线的作用下诞生的两个粒子...
@qiusir:疫情期间比较认真地阅读了基本物理相关的书,很竭力去编排自己的想法,真不如去阅读和学习伟大人物更早更高级的工作...普通人不配出书哈哈...
11、上一场讲座中汤普金斯先生因为睡着而错过的部分(有趣的穿插)
1808年英国化学家道尔顿就指出,形成比较复杂的化合物所需要的各种化学元素的相对比例总是可以用整数之比来表达...

中世纪的炼金术不能把一种化学元素转化成另外一种化学元素,证明了这些粒子显然是不可分的,于是人们毫不犹豫地给它们起了一个古老的希腊名字“原子”。这个名字一旦给出就一直沿用下来,尽管我们知道这些道尔顿的原子并不是不可分割的,它们实际上是由很多更小的粒子组成,但是我们对它们的名字在语言学上的不一致性,采取视而不见的态度。所以,现代物理学家称作“原子”的实体,根本不是德谟克利特想象出来的物质的基本元素以及不可分割的组成单位,而“原子”这个词如果用于组成“道尔顿的原子”的电子和质子这些小得多的粒子上时,就会比实际上正确得多。(古希腊的哲学家在物理学史上的崇高地位都是不可动摇的。)

(忽然想到,费曼在我一个小老师的眼里,最伟大的莫过于他有足够能力的真诚表达。)
12、原子核的内部
原子核内部的景象非常像普通的液体...原子核具有某种高程度的流动性...(类似有表面张力)
尽管负核子从来没有被观察到,也不排除它们存在的可能性。就几何尺寸而言,核子和电子没有多大的差别,直径都约是10-12cm?(10^{-16}m)
当原子核带电量较大,库仑斥力开始变得可以与内聚力(短程的核力)抗衡。原子核就变得不再稳定,倾向于将某些组成部分驱逐出去。这些不稳定的重原子核会发射质子,因为中子不带电,所以他们不是库仑斥力的作用对象。但由于α粒子是非常稳定的,所以把他们作为一个组合扔出去要比把它分裂成质子和中子扔出去要容易得多。(这部分可以结合教材的核子中子数质子数分布图以及衰变部分)

‎

原子核类似四周有陡峭高墙的堡垒,既能防止粒子从外部进入,又能防止粒子从里面逸出。而外部射入原子核的炮弹,他们实际上拥有的能量比相应的高墙顶端的能量(势垒)要低。
今天的量子物理学不承认古典理论中清晰的线性轨道,而是用幽灵般模糊的轨道替代它们。这些幽灵般的轨道也能穿过古典观点看来完全没有办法穿过的势垒。
(目前的轻核聚变还停留在脏氢弹)爱德华·泰勒(杨振宁的老师吧,费米推荐过去的,后来因为奥本海默的事...)
13、老木雕匠
‎

我们用红色代表带正电的粒子,用绿色代表带负电的粒子。你知道红色和绿色就是所谓的补色,如果他们彼此混合就会相互抵消,这就相当于正负电荷的相互抵消。如果原子核由相等数量的来回快速移动的正负电荷组成,它就会是电中性的,而且在你看来是白色的。如果正电荷或者负电荷更多,整个系统就会呈现红色或者绿色。(这种逻辑借鉴到夸克组成核子的时候,夸克禁闭:组成粒子的夸克的色荷总和必须为零(即白色))
14、虚无中的洞
狄拉克得出的结论说真空中充满了电子,他们以一种均匀而无限大的密度分布其中。如果你把自己与悬浮在深海里的鱼换位思考,你可能会理解其中的答案。
(如果说崇拜伽利略、牛顿、卡文迪许等算是复古的尊重,从科学内容上,无疑我们更应该佩服的是爱因斯坦、狄拉克等人...)
‎

15、汤普金斯先生品尝了一顿日本料理(很好奇汤普金斯为何是位日本人的形象,不会是仁科芳雄吧,也在哥本哈根师从大师波尔过啊
当质子和中子彼此接近而又没有直接接触时,他们之间实际上没有力产生。但是一旦它们相互接触,就会产生一种非常强大的力量将它们黏合在一起。就像两片胶带,即使距离很近也不会相互吸引,但是只要它们彼此接触,就会像兄弟一样粘在一起。(这比喻,太形象了,不过像兄弟一样似乎哈哈...)
‎

[?]截图来自这版PDF(电子版的图片要清晰很多,出书的人未必读...)

RR@12.10
@qiusir:班级有些学生很不自信,他们不知道自己其实很优秀。想到自己中学时,一年到头穿着十元一套的草绿色军装,就算平时很注意坐久了也会磨破。每次被老师叫起来回答问题很局促,生怕妹妹缝的补丁会掉。就当年那环境还那么上进,应该被表扬也很骄傲才是,现今才明白被粗鄙之人嘲笑也不算是坏事,而更多时候是无中生有的顾忌...
这些旧的概念之所以能应用在日常生活和物理学发展的早期阶段,仅仅是因为它们同正确概念的差异是微乎其微的。
我们现在天空中可以看见的一些星星,只不过是很久很久以前存在过的恒星的像。(小肖的师兄毕业论文是一个星,据说文章还没发布星星爆炸了)
量子系统不会受到轻微的影响,它要么完全不受影响,要么发生很大的改变。(学生是社会的量子?)
(学校里有男生和女生,通常就像金属一样,男生主动去找女生...还好通常不是如正负电子相遇那么的狂热)
(自己出的那本小册子真的很幼稚,曾经还主动送给过朋友,想起来脸红,别人有太多可以读的好书了,我却送人一本精包装的垃圾...)
就像两片胶带,即使距离很近也不会相互吸引,但是只要它们彼此接触,就会像兄弟一样粘在一起。(短程力很好的描述)