《杂集》老老鼠

4、从爱因斯坦到霍金的宇宙

　　Physics这个词最先是由亚里士多德提出来的。
　　颐和园宝云阁的“物含妙理总堪寻”是由乾隆题词的。
　　王阳明强调人心,良知,认为革去外物,良知自存。
　　13亿年前的地球充其量还只有低等生命的存在，然而那时候遥远外太空里一颗质量为29倍太阳质量的黑洞与另外一颗36倍太阳质量的黑洞缓慢地靠近了，它们相互绕转，最后碰撞并合在一起，并拨动宇宙的琴弦——发出引力波。引力波以光速传播，在走了漫长的13亿年后，如今正强烈地拨动着2016年地球人的心弦。
　　此前，人类从未直接探测到引力波，科学家仅通过对一个双星系统的观测——两颗双中子星相互围绕着对方公转——得到了引力波存在的间接证据，并获得了1993年的诺贝尔物理学奖。
　　伽利略首先指出物理学是一门“实验的科学”、“测量的科学”。
　　阿基米德的重要发现是浮力定律和杠杆原理。
　　伽利略首先确认的相对性原理、自由落体定律、惯性定律。

　　牛顿的主要成就是力学三定律、万有引力定律。
　　麦克斯韦从介质的弹性振动导出了电磁学的基本方程组。
　　热力学第二定律的第一个提出者是萨迪·卡诺。
　　开尔文被称为热力学之父。
　　热力学的第二定律说"不能从单一热源吸热做功,而对外界不产生影响"。
　　开尔文提出不能从单一热源吸热做工而不产生其他影响。
　　爱因斯坦提出下列理论中的光量子论,用以解释光电效应。
　　爱因斯坦在苏黎世工业大学上学期间,其物理教授是韦伯。
　　爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业后曾向著名的物理学家奥斯特瓦尔德求职。

　　27岁那年,是爱因斯坦的丰收年,他做出了光量子说、狭义相对论、E = mc2

　　迈克耳孙实验结果与当时天文学的光行差现象相矛盾。
　　光速不变原理是指真空中的光速和观测者相对于光源的运动速度无关。
　　光速不变原理必然导致“同时”这个概念是相对的。
　　A、B是两个以速度v做相对运动的惯性系,双方的观察者都认为自己所处的惯性系是静止的,对方的惯性系是运动的。在这种情况下,双方都认为对方的钟会变慢,双方观点都对。

　　一列火车以速度v = 0.9c(光速c的0.9倍)相对于地面行驶,火车顶上有一个人,沿火车运动的方向飞奔,相对于火车的速度u0也是0.9c,那么这个人相对于地面的速度u不会超过光速。

　　物体运动时的质量比静止时增大。
　　相对论的四维时空是伪欧几里得时空。

　　双胞胎兄弟中的B乘宇宙飞船到外星系去旅行,他的兄弟A留在地球上。双生子佯谬告诉我们,当B回来时会发现自己比同胞兄弟年轻了。
　　相对论建立在相对性原理和光速不变原理的基础之上。相对论与牛顿经典物理学的分水岭是光速不变原理,不是相对性原理。

　　相对论的发现只有一个人,是爱因斯坦。

　　居里夫人用钋来命名自己发现的元素,是为了纪念自己的祖国

　　在平直空间中,过直线外一点能引一条平行线,且只能引一条。在负曲率空间中,过“直线”外一点可以引无穷多条“平行线”。在正曲率空间中过“直线”外一点,一条“平行线”也引不出来。

　　广义相对论认为,万有引力不是一般的力,而是一种几何效应,是时空弯曲的表现。
　　广义相对论认为,行星绕日的运动,是没有受到外力的惯性运动,其运动轨迹是测地线(即弯曲时空中的“直线”)

　　水星没有空气,也没有水,表面布满环形山,与月球表面很相似。
　　木星是流体星,大气的主要成分是氢,还有少量的氦。大气下是液态氢的海洋,深约6万公里。木星上存在了几百年的“大红斑”是含磷的大旋风。
　　木星和土星都有几十颗卫星,其中一些大的卫星(如木卫二,木卫三,土卫六等)上很可能有生命。
　　时间的两个基本性质是测度性和流逝性。

　　测量时间的困难是很难判定周期运动的两个周期是否严格相等。
　　庞加莱认为,时间的测量分为两个方面。一是如何把放置在空间不同处的钟校准,使它们“同时”(或同步)。二是如何保证钟的相继时间段相等。

　　“钟速同步具有传递性的条件”比“同时具有传递性的条件”更弱

　　老师认为,“钟速同步性递化”等价于“热平衡的传递性”(即热力学第零定律)。
　　有一个宗教主张时间是循环的,每一个周期叫作一个“劫波”或“劫”,每个“劫”大约几十亿年。这个宗教是佛教。

　　柏拉图和亚里士多德都认为时间是有始有终的
　　中国古代的时间观点是流逝的
　　柏拉图认为真实存在的世界是“理念”,万物不过是理念的影子。“理念”完美而“永恒”。他是唯心主义哲学家。
　　亚里士多德认为真实存在的世界是万物。他是唯物主义哲学家。
　　柏拉图认为时间是“永恒的映象”,时间是天球的运动。
　　亚里士多德认为时间是“运动的计数”。
　　孔夫子认为时间就像河流一样,不停地流逝。
　　狭义的相对论认为时间与空间都不受物质的影响
　　广义相对论认为物质的存在使时空弯曲，没有物质时空依然存在,只是变得平坦

　　量子引力认为时空存在涨落,有泡沫和浪花，时空与物质同生同灭

　　莱布尼兹认为不存在脱离物质的时间与空间,时间不过是相继发生的
　　库伦定律支持了空间的三维性。
　　爱因斯坦晚年认为,时空不过是物质伸张性和广延性的表现。

　　首先把奇点看做时间的起点或终点的人是霍金

　　首先提出奇点定理的人是彭若斯

　　时空中存在奇点是广义相对论的必然结果

　　奇点是时空曲率为无穷大的点。
　　奇点定理是说,在因果性良好而且广义相对论成立的时空中,只要存在一点物质,就一定至少有一个物理过程,它的时间有开始,或者有结束,或者既有开始又有结束。
　　相对论的各种因果条件本质上是要求一个人不能回到自己的过去,或者影响自己的过去。
　　相对论的各种能量条件本质上是要求物质密度为正,而且运动不能超光速。
　　多数科学家推测,奇点困难的出现是由于引力场没有量子化造成的。
　　老师的观点是认为,造成奇点困难的原因是存在暗能量

　　Rindler光线存在镜子反射,不是测地线。
　　欧拉建议用“好钟”来度量时间。好钟就是运转周期严格相等的钟。他认为原子钟就是好钟。

　　庞加莱推测通过“约定”(即规定)真空中的光速各向同性可以把不同地点的钟的时刻“校准”。朗道在物理上实现了庞加莱的猜测。

　　朗道指出同时具有传递性的条件是时间轴与三个空间轴都正交。

　　时间的两个基本性质是测度性和流逝性

　　测量时间的困难是很难判定周期运动的两个周期是否严格相等。
　　庞加莱认为,时间的测量分为两个方面。一是如何把放置在空间不同处的钟校准,使它们“同时”(或同步)。二是如何保证钟的相继时间段相等。

　　“钟速同步具有传递性的条件”比“同时具有传递性的条件”更弱
　　老师认为“钟速同步性递化”等价于“热平衡的传递性”