人类如何从一无所知到认识时间的存在?
如何定出时间的规律?时间箭头是怎么回事?
令人生畏的暴胀跟宇宙膨胀是什么?
宇宙中最长寿的是什么?
时间里面藏着宇宙的奥祕,李淼用各种生活中常见的例子,
带你以最轻松简单的方式读懂霍金的《时间简史》,
进而探索宇宙的生成与最尖端的物理科学。
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这是物理学家李淼写给年轻朋友们关于时间的科普读物。霍金在畅销科普作品《时间简史》里讲述了关于宇宙本质的知识。而在本书中,李淼以一般读者更容易理解的方式,组织和诠释了霍金的理论,用很多趣味的故事帮助年轻朋友们重新理解时间:它并不像我们司空见惯的那样寻常,而是藏着整个宇宙的奥祕。要懂得很多最尖端的物理学,才能真正理解,为什么时间是有方向的,宇宙的起点是什么,所谓时间究竟是怎么一回事。
科学家趣味开讲,搭配插图,让你秒懂高深的物理知识!
熵、统计力学、热力学第二定律、能量守恆、布朗运动、大爆炸、暴胀、宇宙膨胀、大统一理论、上帝粒子……第一次以最有趣的方法让你深刻理解!
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「科学饱含真正的美,但只有经过训练的人才能欣赏得到。科普就是用公众可以接受的办法,尽量把这种美介绍给没有经过严格训练的人」──李淼 ◆◆◆
■从日晷、沙漏、水钟到石英钟、原子钟,为什么我们需要这么精准地测量时间? 原子钟可以精准到每十亿天才会出现一秒钟的误差。你可能会问,这么精密的时钟用来做什么呢?我们现在开车,手机定位等等,都会用到GPS。GPS是怎么确定你的位置?答案是借由四颗以上的卫星做到。这些卫星上都有时钟,时钟必须非常精确,同时还必须互相调校,如果调不准,它们收到信号时,就无法判定其他卫星是什么时候发出信号的。因为信号就是电磁波,电磁波的速度很快很快,达到每秒三十万公里,也就是三亿公尺,换算一下,如果时钟差了一千万分之一秒,信号就差了三十公尺。再想想看,当你用手机地图定位时,三十公尺,那可真是不小的误差啊。
■时间箭头是什么意思? 一只杯子掉到地上,水洒出来并渗入地板里了,杯子也碎了。我们从来没有见过相反的情况,一只杯子的碎片会自动合拢成一个完整的杯子,地板中的水跑回来再跳进杯子,然后杯子从地板上跳到桌子上。这意味着什么?这意味着我们这个世界是一部电影,它从来都是向着一个方向放映,而不能倒着放映,也就是说,时间有一个箭头。
因为世界只会由简单变得复杂,混乱度(熵)越来越高。反过来的情形是不可能发生的。宇宙在最开始的时候,熵几乎为零,是一个非常特别的状态,而宇宙作为一个系统,只能变得越来越混乱,于是时间就有了箭头,不可回溯。
■所有物体都是从「有序」变为「无序」! 波兹曼说啊,任何物体都是由分子构成的,当分子排列整齐时,我们将这种情况叫作「有序」,而当分子排列得乱七八糟的时候,我们将这种情况叫作「无序」。相对于无序,有序的可能性更小,所以不容易做到。他说,任何物体一定是从「有序」变成「无序」,而不是相反,因为「无序」发生的机率总是更高的。他的这种理论叫统计力学,是建立在大量的原子和分子的统计基础上的。
■宇宙正在不断膨胀 在一九二〇年代,爱德温•哈伯使用当时最大的望远镜得到了一个惊人的发现,原来,这些星系几乎全无例外地离我们越来越远,也就是说,它们以非常快的速度向外面跑去。跑的速度有多快呢?最近更加精确的测量告诉我们,一个距离我们三百万光年的星系,向外跑的速度达到了每秒六万八千公尺。在哈伯之后,科学家用爱因斯坦的广义相对论得到了我们宇宙的历史图景:整个宇宙就像一个不停膨胀的巨大面包,而上千亿个星系就像镶嵌在这个巨大面包中的葡萄干,彼此之间的距离随着面包的膨胀,越来越远。
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