美文网首页
20171103转述《七堂极简物理课》4

20171103转述《七堂极简物理课》4

作者: _稻草人 | 来源:发表于2017-11-09 12:45 被阅读7次

提出问题:除了我们前面已经讲过的,那些描述世界基本构成的重要理论之外,物理学另有一座与众不同的伟大城堡,它提出了一个让人始料不及的问题,那就是:“什么是热?”

答案:一个热的物质并不会包含什么热质,它发热仅仅是因为其中的原子运动速度更快。原子和原子团组成的分子处在不断运动的状态中,它们快速移动、振动、跳跃……冷空气之所以冷是因为空气中的分子跑得比较慢;而热空气之所以热是因为空气中的分子跑得比较快

时间的本质:在所有不发生热交换,或热交换可以忽略不计的情况下,我们看到的未来将和过去是一模一样的。只有存在热量的时候,过去和未来才有区别。能将过去和未来区分开来的基本现象就是热量总是从热的物体跑到冷的物体上。

那么,为什么热量会从热的物体跑到冷的物体上,而不是相反呢?原因在于:从统计学的角度看,一个快速运动的热物体的原子更有可能撞上一个冷物体的原子,传递给它一部分能量;而相反过程发生的概率则很小。在碰撞的过程中能量是守恒的,当发生大量偶然碰撞时,能量倾向于平均分布。所以就这样,相互接触的物体温度会趋向于相同。热的物体和冷的物体接触后温度不降反升的情况并非完全不可能,只是概率小得可怜罢了。

我不确定某件事是否会发生,但我可以分配给它或高或低的概率。例如,我不知道要举办马赛的场地明天是会下雨、天晴,还是会下雪,但我可以知道8月下雪的概率是很低的。比方说,如果我解开气球口上的结,然后放手,气球就会一边噗噗地泄气一边四处乱撞,我完全无法预见它的飞行方向。但即使如此,我还是可以预测气球从我的手上飞走,飞出窗外,绕着远处的灯塔转一圈又飞回来落在我手上的情况基本不会发生,因为这样的概率实在是太小了。有些情况发生的可能性会大些,而有些情况则几乎不可能发生

茶匙和气球的运动遵从物理规律,具有必然性,与我们知道与否毫不相干;它们行为的可预测性或不可预测性,与它们的具体状态无关,只与它们和我们相互作用的那一部分属性比方说温度和压力有关。具体是哪些属性,取决于我们与茶匙、气球相互作用的方式。因此,概率同物体自身的演化无关,只与物体跟我们相互作用的特定属性的变化有关。这又一次表明,我们用以组织这个世界的概念之间有着深刻的关联。

冰凉的茶匙在热茶里面变热,因为在无数个可以标示茶匙和茶的微观状态的变量中,它们只通过有限的变量与我们发生相互作用。这些变量的值虽然不足以准确推断未来,比如说气球的运动轨迹,但是对于预测茶匙变热绰绰有余。

我们可以问问自己,什么是“现在”?我们说存在的事物是“现在”的事物:过去不再存在了,未来也还没有到来。但是,在物理学中,没有任何东西可以对应“现在”这个概念。对比一下“此刻”和“此处”。“此处”是指说话人所在的位置:如果有两个不同的人,“此处”就是指两个不一样的地方。因此,“此处”的意思取决于说话的地点,用术语表达就叫作指示性。

而“此刻”呢?也是指说话的这一瞬间,也具有指示性。没有人会说“此处”的东西是存在的,不在“此处”的东西就不存在。那么,为什么我们可以说“此刻”的东西是存在的,不在“此刻”的东西就不存在呢?究竟“此刻”是客观的,它的“流动”让物体一个接着一个地“存在”,还是,它和“此处”一样,是主观的?

我认为答案就在热量和时间的紧密联系中:只有当热量发生转移时,才有过去和未来的区别。热量与概率相关,而概率又决定了:我们和周围世界的互动无法追究到微小的细节。

这样一来,“时间的流逝”便在物理学中出现了,但并不是在精确地描述物体的真实状况时,而是更多地出现在统计学与热力学中。这可能就是揭开时间之谜的钥匙。“此刻”并不比“此处”更加客观,但是世界内部微观的相互作用促使某系统,比如说我们自己的内部出现了时间性的现象,这个系统只通过无数变量相互作用。

我们的记忆和意识都建立在这些概率性的现象之上。假如存在一种超感觉的生物,那么对它来说,就不存在时间的“流逝”,宇宙会是没有过去、现在、未来之分的一整块。但是,由于我们意识的局限性,我们只能看到一幅模糊的世界图景,并栖居于时间之中。有一句话说:“看不清的比看得清的更加广阔。”正是这种对世界的模糊观察孕育了我们时光流逝的观念。

黑洞的热如同物理学中的罗塞塔石碑,它用量子、引力和热力学三种语言写就,仍在等待解读,以告诉我们时间的本质。

相关文章

  • 20171103转述《七堂极简物理课》4

    提出问题:除了我们前面已经讲过的,那些描述世界基本构成的重要理论之外,物理学另有一座与众不同的伟大城堡,它提出了一...

  • 20171103转述《七堂极简物理课》1

    名人1、牛顿试图解释物体下落和行星运转的原因。他假设在万物之间存在一种相互吸引的力量,他称之为引力。牛顿想象物体是...

  • 你好阅读家庭读书会Ⅱ2.2/21 《七堂极简物理课》读后感 李俊

    读《七堂极简物理课》有感 本周读了《七堂极简物理课》。这是一本讲述现代物理学前沿理论的书,被誉为自《时间简史》以来...

  • 《Seven brief lessons on physics》

    《Seven brief lessons on physics》//《七堂极简物理课》 作者:Carlo Rove...

  • 20171107转述《七堂极简物理课》2

    现象:20世纪的两大物理学支柱,一个是广义相对论一个是量子理论。广义相对论是爱因斯坦关于引力、空间和时间简洁而又统...

  • 20171108转述《七堂极简物理课》3

    现象:我们看到的物体都是由原子组成的。原子由一个原子核和围绕它的电子组成,原子核由紧密聚集在一起的质子和中子构成。...

  • 七堂极简物理课

    卡洛.罗韦利(意大利) 一、最美的理论:广义相对论 一个没有浪费过时间的人,终将一事无成 法拉第和麦克斯韦为牛顿冰...

  • «七堂极简物理课»

    关于作者 卡洛•罗韦利,意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领...

  • 七堂极简物理课

    看完了这本书,感谢这本书的作者两点: 1.他用大众刚好能懂的语言描述了广义相对论,量子,宇宙的构造,粒子,空间的颗...

  • 《七堂极简物理课》

    狄更斯在《双城记》中说:“这是一个最好的时代,也是一个最坏的时代。” 时代变迁让所有以前的未知变成已知...

网友评论

      本文标题:20171103转述《七堂极简物理课》4

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/yrppmxtx.html