童年时蹲在池塘边沉迷于荷花下缓慢游动的鲜艳的鲤鱼,极大地丰富了年幼时的加来道雄对世界的理解,后来了解到爱因斯坦的故事,更是使他走上了理论物理学家的道路。
前天读完了加来道雄博士的《平行宇宙》,也是极大的丰富了我对宇宙的理解,虽然此前我已经读过《时间简史》《超弦理论》、《隐藏的现实:平行宇宙是什么》、《宇宙的琴弦》等著作,但我还是觉得加来道雄博士的科普让我更加清楚了所谓的“平行宇宙”究竟是什么,而且他的写作风格更能引人入胜。
今晚原本计划读会儿加来道雄博士的《超空间》,顶多读一个小时,就合上他的书,去读读其他的,比如史铁生先生的《放下与执着》,或者工作需要的医学书籍。
不知怎地,吃过晚饭七点半开始,读着读着就到十点钟了,读完了《超空间》这书的三分之一,刚好是全书的第一部分的内容。
既然已经读了这么多了,我就想把这第一部分的内容马上回忆记录下来。
我仍记得第一次认识加来道雄博士是在高中时期,在外头租的破旧昏暗狭窄的小房间里,昏黄的灯光下,我十分满足地听着加来道雄博士讲解的知识,那时的我跟现在一样不务正业,好好的课不认真听讲,总是爱思考一些宇宙、黑洞、外星人之类的问题。加来道雄博士的纪录片正好有讲到宇宙的,我一度沉迷其中。
四年前我搬进新房子住时,看着空荡荡的贴墙设计的书架,我决计买许多我曾读过的以及想读的书摆放在上面,于是不假思索的购买了加来道雄博士的著作。
直到上周我才开始读,我并不是不喜欢,而是不舍得读。这么有意思的书,读一本就少一本。
《超空间》这本书开篇第一小节就讲了《一个物理学家的教育》,讲的是加来道雄小时候在池塘边看鲤鱼,想象着水下的世界,想象着鲤鱼以为的宇宙就是它们所生活的水池。我听说这小节被选进了高中语文课本,对我来说真是挺遗憾的,我的高中语文课本上竟然没有。
加来道雄提到童年时了解到了爱因斯坦的故事,从而对建造加速器痴迷无比。他在学校的足球场建成了电子感应加速器,为了整这个,甚至每开启一次就要烧断一根保险丝。
从文学的手法上来讲,加来道雄博士在此书的开篇写童年的故事,尤其是建造加速器的事,对全书都有着画龙点睛,以小显大的作用。加速器,是现代物理学绕不开的东西,人类的科技能否更上一层楼,就看加速器能否整出更上一层楼的能量了。
超空间,就是物理学家所说的高维空间,以目前人类的技术手段,确实难以用实验的证据来验证它,因为物理学家猜想高维度蜷缩在普朗克尺度,要探测这个小距离所需要的能量需要10^20电子伏特的能量,超出了我们在今后几个世纪中所能产生的任何物质的能量。
本书第一部分由黎曼开始进入主题,原本旧的欧几里得几何所有的图像都是二维或者三维的,固体只有长宽高,第四维度不存在。新的黎曼几何引入了高维理论使旧理论轰然倒塌,在此之后,爱因斯坦利用四维黎曼几何解释宇宙的由来及演化,直到现代,物理学家利用十维几何试图统一物理宇宙的所有定律。
添加高维,有利于简化和统一自然定律。——记住这句话,这是《超空间》,乃至所有涉及超弦理论、平行宇宙等概念的书籍的一个极其重要的关键句!
话说回来,在讲完黎曼引起高维概念——梦开始的地方——之后,除了科学家,文学艺术领域的大家们,也纷纷讲这个概念跟创作结合起来。
埃德温·阿博特撰写的一部小说叫《平地居民:方先生多维空间浪漫史》取得长久不衰的成功。小说讲述了方先生是一个生活在二维国等级社会中的保守绅士,在这片土地上的每个人都是一个几何物体,妇女是最底层——线,贵族是多边形,高祭司是圆形。边的数量越多,社会地位越高。书中严格禁止人们讨论第三维度的问题,任何人提到都会被判重刑。
有一天,一个三维球体访问了他,将他从二维平地拽出,扔到三维的世界,他看到了一个梦幻的世界,物体的形状时常改变,甚至忽而出现,忽而消失。他回到他的平面世界后,将此奇特经历告诉平地的居民,结果被髙祭司投入监狱。
我们现在认为,低维度不会产生有自主意识的生命,但通过类似的这种二维世界的生命来到三维世界的想象,可以让我们这些三维世界的生物对四维有粗略的设想。
二维世界的生命只能看到三维物体的横截面,我们三维的物体在他前面不断的变化,甚至抽离,他就会觉得他看到的东西变幻不定,时隐时现。可以想象到,我们在看四维的生命时,估计也有这种体验。
我们看二维平面时,能清晰的看到这个世界的所有内部构造,一个圈如果将一个二维生物圈住,那么就等于是监狱,它永远出不来,若是我们三维人将这个困在圈子里的二维生物拉出来,在放回平面的圈外面,对于二维生物来说,就好像被囚禁在圈子里的囚犯突然消失,又突然出现,这是非常不可思议的事。
因此我们也能想象,四维空间的生物如果要干涉我们三维,它能毫毛不损的将我们的心脏从胸腔里拿出来,或将某人带到四维空间时,旁边的三维人就会看到这个人突然就原地消失了。
《超空间》的第一部分的前三个小章节,列举了非常多涉及高维的科幻小说,以及用高维角度去创作的抽象派的画。
第四个小章节就开始讲光、引力、空间:光能在引力的作用下弯曲,而引力又是空间弯曲的结果。
卡鲁扎·克莱因统一了爱因斯坦的引力理论和麦克斯韦的光理论,就是靠引进第五维(即四维空间和一维时间)的方法。
但是卡鲁扎·克莱因的理论虽然统一了光和引力,但还有核力没有解决。
有个叫弗罗因德的小伙提出了引进更高的维度(不止五维)来解决核力的问题。
在此,本书的主题再一次点明:如果要建立一个统一的理论,那么不得不引入维度更高的空间,这个虽然实验尚无法证实它的存在,但在数学表达上是完美的(另一本著作《平行宇宙》也三番五次的强调了,其实到现在为止,我已经大概了解高维度和平行宇宙是怎么来的了)。
第一部分讲到五维(四维空间)就截止了,量子力学的热潮淹没了卡鲁扎·克莱因理论的研究,那么黎曼和爱因斯坦开创的进程难道是错误的吗?加来道雄博士在此书第一部分的最后一段抛出这个问题。
当然我已经知道,不止五维,还是十维。
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