VV模式博士论文
_ _ _ _首先我要肯定你:“脚把钟慢慢缩”的现象绝对是真实存在的!而物理这个词来源于希腊语,意思是“自然”。在古代,物理学是“自然哲学”的重要组成部分,直到16世纪以后才从哲学中分离出来。物理学和哲学之间有一种非常特殊的关系。因为物理学是自然科学的基础学科,物理定律是自然界最基本、最普遍的规律,物理学的研究成果总是会直接推动哲学的发展;同时,哲学为物理学提供了研究工具和思考标准,物理学的重大突破往往来自思想突破和哲学启蒙。忽视哲学的指导作用,只能阻碍物理学的发展。
_ _ _ _我在高中学物理的时候,养成了一个别人以为的奇怪习惯:当我和物理老师争论一个物理定理或者一个句子的时候,我用中文语法把这些句子分析的非常苛刻,比如,找出谁是主语,谁是宾语,谁是修饰语。还有,我觉得没有学好数学是不可能学好物理的。最多只能在小初中做个鬼脸。到了后来的高中物理和大学物理,没有数学,想学好物理简直是白日做梦!也就是说,要想学好物理,必须形成自己有效的自然观,努力学好数学。数学如果不用来应用,是没有意义的。你要知道,数学只是一个定量分析的工具。
_ _ _开头,还是想说一下“脚缩钟慢”现象的相关理论。“从经典力学到相对论的发展”的内容如下:
_ _ _ _在基于牛顿运动定律的经典力学中,有一个空间间隔(长度)L、时间t、质量m等物理量,与物体的运动速度无关。一把尺子,静止的时候那么长,运动的时候还是那么长;不管钟是静止的还是运动的,它的速度都保持不变;静止物体的质量与运动物体的质量相同。这是经典力学中的绝对时空概念。
_ _ _ _到19世纪末,经典力学在一些高速运动的微观粒子的“奇怪”现象面前,遇到了难以克服的困难。面对新事物,爱因斯坦打破了传统的绝对时空观念,在1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文,提出了特殊意义上的相对论原理和光速不变原理,创立了狭义相对论。狭义相对论指出,长度、时间和质量都随运动速度而变化。长度、时间和质量与速度之间的关系可以用下面的等式表示:
L = (LO) * (L-V 2/C 2) 0.5,(俗称“缩尺效应”)
T = (to)/(1-V 2/C 2) 0.5,(俗称“时钟慢效应”)
M = (mo)/(1-V 2/C 2) 0.5,(俗称“质速关系”)
_ _ _ _以上几类中,V是物体的速度,C是真空中的光速,lo和L分别是相对静止和运动系统中物体在速度V方向上测得的长度;l0和t分别是在相对静止和运动系统中测量的时间;Mo和m分别是在相对静止和运动系统中测量的物体质量。
_ _ _ _然而,当宏观物体的速度远小于光速时(V
_ _ _ _继狭义相对论之后,爱因斯坦于1915年建立了广义相对论,指出时空离开物质就无法独立存在,空间的结构和性质取决于物体的分布,极大地深化了人类对时间、空间和引力的认识。“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论。
_ _ _相对论平民化在社会上的体现就是各种关于时间的科幻电影,比如时光机,回到未来系列,百幕三角,充分体现了人类对世界上最神秘的东西——时间的探索,无一不渗透着老百姓对相对论的理解。目前,最伟大的理论物理学家霍金的《时间简史》已经成为普通人的必读之书,这也正好完成了他老人家的心愿。
_ _ _ _据英国《每日邮报》7月28日报道,现年62岁的马莱特是美国康涅狄格大学的物理学教授。他的时间机器是基于爱因斯坦的广义相对论。广义相对论指出引力是一条时空曲线,即强引力场可以使光发生弯曲,使时间的流逝变慢。
_ _ _ _ marlett的构思一点也不像英国科幻作家Hg Welles的小说《时光机》中的雪橇,也不像电影《回到未来》中的时光机。相反,他的穿梭工具看起来会像一个直径几英尺的圆柱形光漩涡。实际上是由一系列激光束环造成的巨大引力场,场中心的强度足以扭曲时空。
_ _ _ _因此,如果把一个粒子放在光环的中间,它就会被引力场所牵引。如果你靠近引力场,时钟和生物钟就会变慢。如果一个人走进这个“时间隧道”,他可能会出现在过去的某个时刻。
_ _ _ _单向有限的“时间旅行”。Marlett相信他能在有生之年看到世界上第一台“时间机器”。他希望得到65438+20万英镑(25万美元)在实验室里造一台原型机。但是,marlett对赞助商也有严格的要求。
“我们希望获得非军事的资金来源。我不希望这个计划最终变成‘高度机密’,让我们自己无法跟进。”
_ _ _ _然而,这个想象中的“时间机器”并不是像科幻小说中描述的那样可以自由往返,随意到达某个点,最多只能回到机器刚启动时的那个点。比如你在6月65438+10月1日启动机器,让它运行三个月,那么你就可以在3月进入“时光机”,最多只能回到6月65438+10月1日。所以不可能回到中世纪去探险或者去古罗马旅行,也不可能到达未来世界。
_ _ _ _无法改写父亲去世的命运。这个结果实际上等于宣布,马莱特建造“时光机”的初衷无法实现。在10岁的时候,玛莱特敬爱的父亲突发心脏病去世了。丧父之痛让马利特觉得整个世界都像毁灭了一样,他不敢相信。
我再也见不到父亲了,再也见不到幸福家庭的画面了。在年轻的马雷特看来,父亲的死与他严重的吸烟酗酒习惯有关。如果我们能回到过去,提醒我父亲,这一切也许会被改写。
_ _ _ _从此,马莱特开始研究时间。科幻小说《时光机》成了他的启蒙读物,书中的主人公告诉他“时间是一种空间,我们可以在其中来回穿梭,就像在太空中一样”。马莱特也萌发了制造“时光机”的想法。几年后,爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论相继问世,让马莱特意识到自己的梦想并非不可能。
_ _ _ _虽然我想象中的“时光机”无法改变我父亲的命运,但马莱特说:“如果这个设备能够成功,那么后人就可以用它来阻止我所经历的悲剧。至少这是令人欣慰的。”
_ _ _ _最简单的“时光机”的想法。在马利特之前,许多科学家受相对论启发,已经提出了几个“时间机器”的想法。1974年,美国新奥尔良杜兰大学的物理学家弗兰克·蒂普勒(Frank Tippler)构思建造一个巨大的圆柱体,并将其制成
自旋,可能会扭曲周围的时空,会有很多“时间入口”进入过去。如果你跳进去,你会回到过去。
_ _ _ _但根据他的计算,这个圆柱体的重量至少要和太阳一样重,而且必须装在一个60英里长、40英里直径的管子里。这显然是不可能的。
_ _ _ 20世纪80年代,加州理工学院理论物理学教授基普·S·索恩(Kip S Thorne)提出了著名的“虫洞”理论——连接两个时空地点的公正访问。这两个地方可能是完全不同的宇宙,也可能是同一个宇宙中的两个地方,物质可以通过一个“虫洞”的入口快速到达另一个时空目的地。但在时空结构中制造一个“虫洞”,可能需要一颗恒星或者几十颗原子弹的能量,甚至控制负能量,这不是现代科技能做到的。
_ _ _ _与前人相比,marlett的想法要简单得多,也可行得多。2001最先报道马莱特想法的美国杂志《新科学家》在评论中说:“马莱特没有疯,已知的物理理论并没有否认‘时间旅行’的可能性。理论上来说,穿越时空并没有那么难。”
_ _ _ _不可避免的时间悖论。但是,即使克服了很多技术难题,“时光机”的出现也会打开一个充满逻辑悖论的潘多拉魔盒。如果假设只有一个单一的宇宙,随着时间的推移,任何人都想进入。
试图回到过去或未来会导致逻辑混乱。
_ _ _ _第一个悖论是,一个时间旅行者进入过去,杀死了婴儿时期的自己,那么他将存在又不存在,因为他无法长大回来完成谋杀。第二个矛盾更加微妙。时间旅行者跑在了时间的前面。他的名字被刻在树上,当他回到现在,他砍倒了这棵树,让它从未来消失。我们会再次遇到矛盾。在未来的某个时刻,树存在与不存在。
_ _ _ _这些悖论使因果关系的概念陷入困境。如果是这样的话,人可能无法为所欲为,但终于拥有了穿越时空的自由,却失去了行动的自由,看着历史悄悄流逝,却无力改变任何事情,这并不是什么巨大的损失。
_ _ _ _ _ _ _多个宇宙并行存在?时间旅行专家大卫·多伊奇(David deutsch)利用量子物理的一些定律来解决这些矛盾。在亚原子世界里,量子不确定性占主导地位:一个电子撞上一个质子可能左转或右转,没有规律可循。在多伊奇等一些物理学家看来,这种不确定性导致了宇宙的“多重性”。每次一个电子向右转,就和一个向左转的电子形成一个新的宇宙。
_ _ _ _也就是说,不只有一个世界,而是有许多平行的世界。你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的世界。如果你干预历史,未来将会是一个与你来时不同的世界。
_ _ _ _这个想法很疯狂,但是除了deutsch还有很多著名的物理学家相信平行世界的存在。霍金在《时间简史》中说:解决时间旅行的另一种可能方式是选择历史假说。这个想法是,当一个时间旅行者回到过去时,他进入了另一个不同于历史记录的历史。这样,他们可以自由行动,不受原有历史的束缚。
_ _ _ _大家都知道时间是由物质的运动产生的,比如宇宙的膨胀,太阳的升起和落下也暗示着时间的流逝。如果所有的物质都停止运动,包括空气和天体,一切都静止,你还会感觉到时间的存在吗?是的,时间静止了!所以时间和物质运动有关系。而空间也是物质,没有物质就没有空间,即使真空中有物质。这里的物质是广义的物质,包括能量和精神,不是唯物主义狭义上的物质。有形物质所占据的体积就是它的空间,而能量形式的物质充满了空间却没有占据空间。之所以不占据空间,是指有形物质可以直接占据能量所在的空间。说白了,物质就是空间,空间就是物质。空间的曲率与物质的密度有关。既然时间和空间与物质有关,那么它们是可以统一的。宇宙在奇点爆炸产生物质,时空在那个时候才真正有意义!物质产生之前是没有时空概念的!
_ _ _ _既然时间和空间可以统一,当然也可以相互转化。时间是由物质的运动产生的,物质的运动包括外部运动和内部旋转。当物质静止冻结无限并趋于绝对零度时,内旋趋于静止,质量趋于零,时间趋于静止,体积趋于无穷大!有多少体积就有多少空间,然后时间就转化为空间。
_ _ _ _当然,认识的圈子越大,接触的未知就越广!人类对自然的认识还相当有限,还有很多现象无法得到科学有效的解释。
_ _ _ _物理学是一门实验科学。物理学的理论是建立在定量实验的基础上的,因为任何实验都不可能绝对准确,更重要的是,因为不可能找出每个现象与其他现象之间的所有联系,所以得出的结论只能是近似的,只能在一定范围内适用。这就决定了任何物理非理论的近似性、制约性和相对性,绝不能把它们当作无条件的东西来绝对。人们对客观物理现象的认识总是从无知到有知,从不完全的知识到相对完全的知识,从相对真理到绝对真理,但这个过程永远不可能最终完成。