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• 试听 1.相对论：永远地改变了我们关于空间和时间的概念

  •         你好，我是尹铮铮。今天我们要讲一本让人脑洞大开的书——《宇宙的琴弦》，这本书讲什么的呢？我先卖个关子。先来设想下，假如我们以光的速度追光，会发生什么事情呢？直觉告诉我们，我们将赶上光波，于是光波相对于我们就像静止不动的：光停在那儿了。然而，根据19世纪英国著名物理学家麦克斯韦的理论和所有可靠的观测，根本没有什么静止的光那种东西，你想想，谁也不曾抓一把光在手上，是不是？

            这是16岁的爱因斯坦的疑问，10年后他通过狭义相对论解决了这个矛盾，从此，永远地改变了我们关于空间和时间的概念。

            那么，什么是狭义相对论呢？为了解释这个问题，我们得先回到1970年，那时刚出现高速的大汽车。一个叫斯里姆的美国小伙子刚把所有积蓄都花在了穿越美洲旅行上，这会儿同兄弟吉姆一道来参加当地的汽车短程加速比赛，想试试那车怎么样。只见斯里姆加大油门，汽车以每小时120千米跑在那l千米长的跑道上，而吉姆则站在道旁为他测时间。

            此外，开车的斯里姆自己，也拿着秒表测量他的新车跑过这跑道需要多长时间。你肯定想，这还用问，难道运动员跑完100米需要多少秒会和裁判测出来的还不一样？

            你要知道，在爱因斯坦以前，不会有人这么想。但是依照狭义相对论，如果吉姆的表测得的时间是30秒，那么斯里姆记录的时间将是29.999 999 999 999 52秒。当然，测出这点儿差别所依赖的测量精度，远远超过手按的秒表、超过奥运会的计时系统，甚至超过最精确的原子钟，反正咱们日常是很难见到的，所以我们在日常生活中感觉不到时间的差异。从这个例子中，我们会发现，运动者和观察者经历了不同的时间，并且当速度越接近光速时，差别越明显。

    另外，爱因斯坦还指出，宇宙中没有任何事物的速度可以超过光速——这就是狭义相对论。

            很快，人们就发现爱因斯坦的狭义相对论与伟大的牛顿引力理论出现了矛盾。问题是这样的——牛顿的理论认为：假如太阳突然爆炸了，那么l.5亿千米外的地球会立刻脱离它的椭圆轨道。也就是说，太阳一旦爆炸，根据万有引力原理，引力消失的信息瞬间传递到地球，然而爱因斯坦认为，任何信息的速度都不能超越光速

            为了解决这个矛盾，爱因斯坦提供了一种新的引力观，也就是说，物质的存在，比如太阳，会导致它周围的空间结构发生弯曲。就好比咱们拿一只保龄球放在一张橡皮膜上，原本表面平坦的橡皮膜中间会因此凹陷，也就是说空间结构会因大质量物体的存在而发生扭曲；另一方面，当太阳附近的物体，经过已发生空间扭曲的结构时，扭曲的空间也会影响它们的运动。再用保龄球和橡皮膜的类比来讲，假如我们以一定的初始速度在橡皮膜上放一粒小滚珠，如果没有保龄球，膜还是平坦的，小珠子会沿一条直线滚过去；搁上保龄球，橡皮膜被扭曲了，小珠子将沿着曲线滚动。太阳就像那只保龄球，它使周围的空间结构发生弯曲，地球就像那颗滚珠，被弯曲了的空间卷入它的轨道。只要速度的大小和方向适当，地球也会像滚珠那样绕着太阳转动。地球运动所受的这种影响，就是我们通常所说的太阳对地球的引力作用。根据爱因斯坦的理论，引力传播的机理是空间的弯曲。引力扰动与光同步，却总也超不过它。

            这就是广义相对论。

• 2.霍金：“爱因斯坦糊涂了，而量子理论是对的”
• 3.空间结构的破裂和虫洞
• 4.水火不容的量子力学和相对论
• 5.万物理论（theory of everything）——弦理论
• 6.欢迎来到十一维空间
• 7.宇宙最不可理解的事情是它是可以理解的
• 8.人类的阶梯：通向遥远的星辰

关于本书 About the book

        本书是理论物理学前言理论“弦”理论领军人物B·格林的代表作，“弦理论”认为我们生活的宇宙是现实与科幻交织而成，这是一个11维的宇宙，而平行的世界触手可及。“弦理论”的基本理念简单得出奇，它认为世界万物，无论是微小的粒子，还是最遥远的星球都由同一种元素组成：一种小到无法想象且带有能量震动的细丝，也叫作弦。就如大提琴上的弦一样可以演奏出大量不同的音符，在“弦理论”中这种微小的弦以大量的不同方式振动着，从而组成了自然界的万事万物，也就是说整个世界如同一只浩大无匹的宇宙交响曲，在一切这种细小能量丝振动发出的各种音符中轰然奏响。

本书金句 Key insights

        爱因斯坦在警告量子力学的拥戴者时，说过一句在物理学史上鼎鼎有名的话“上帝不会跟宇宙玩骰子”。

        （1965年）费曼写道:有个时候报上说，只有12个人懂得相对论，我不信真有这种事情。不过也许有那么一个时候，只有l个人懂那个理论，因为在文章发表以前他是惟一掌握它的人：可读过他的文章后，就会有许多人以这样那样的方式懂得相对论了，当然不止12个人。但在另一方面，我想我可以满有把握地说，没人懂得量子力学。

        爱因斯坦写信告诉物理学家索末菲，“我现在完全被引力问题占有了……有一点是肯定的——我生来还从未有过什么事情这样困扰着我……与这个问题相比，原先的‘狭义’相对论不过是一场儿戏。”

        当广义相对论与量子力学的方程结合时，会像一辆破车，摇晃、颠簸、丁当哐啷，喷出一路的废气。

        “每个时代都有一个转折点，都有一种新的认识和判断世界秩序的方法。”我们这一代人也在惊讶我们自己的新宇宙观——我们认识世界秩序的新方法——实际上也在实现我们自己的价值，把我们搭成人类的阶梯，通向遥远的星辰。