2021年7月10日 星期六

宇宙的顫抖 李傑信


1. 靜止宇宙思維的前提是宇宙一定要永恆存在,才能以靜態出現。在永恆的宇宙中,「光」有足夠的時間,老早就已傳播到每個角落,所以在靜態的宇宙中,光不再需要時間傳播,因為光早已在那。也就是說,靜態宇宙中的光速理應為無限大,不該被測出。

2.太陽系在銀河系獵戶旋臂上,每2.2億年繞銀河系旋轉一週,實際以每秒250公里的速度在軌道上運行,繞著銀河系。

3.邁可遜-莫里實驗(尋找以太)是人類向現代物理進軍的一場關鍵會戰,也是第一個因為沒有量到所要尋找的物理現象,而獲頒諾貝爾獎的實驗。

4.光速每秒被限制在我們的宇宙不多不少剛好等於30萬公里這個數值上,非常神奇,屬於人類知其然不知其所以然的那類物理常數。目前科學家常以「人本原理」(anthropic principle)來解釋這些物理常數。但從多重宇宙的觀點來看,每個宇宙的物理常數不盡相同,這類理解未免淪於主觀和牽強。

5.狹義相對論的限制一:只適用於一組特殊的慣性座標,彼此間以不同的等速運動數值區別,但是到了星系,物體呈現加速或減速,慣性座標就不適用了。二:理論無法解釋萬有引力。

6.球型星體引力場不均勻的分布,傳統稱之為引力梯度(gravity gradient)或引力潮(gravity tide)。

7.牛頓引力因星體存在而存在,其引力場只傳遞引力而沒有能量。愛氏的引力場則不然,根據E=mc2,能量也是質量,他的引力場也是能量儲存的空間。

8.光從強引力場爬到弱引力場時,頻率會變低且波長變長,會發生引力紅移(gravitational redshift)現象。

9.如果一個精確方向的力量,能引起物體朝兩個以上方向運動,例如敲擊晶體的應力產生應變,這類晶體的多方向收縮伸張變化,一般以三維空間的數學「張量」表達。

10.在四維時空中,地球繞日的軌跡其實是條自由落體軌跡的「捷線」。

11.愛氏的黎曼流形沒有懸崖峭壁,所以他不相信宇宙中有黑洞這回事。但就算他宇宙中的「度量」被彎曲到引力場強度大到連光子都逃不出來,在運算數學時仍沒有任何障礙。我們現在理解的黑洞至少在愛氏的黎曼流形中得以出現。

12.愛氏的場方程式被惠勒解讀成媒體語言:「物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何移動。」

13.飛馬座方向距地球110億光年的一顆類星體,經由距地球約10億光年的引力場透鏡聚焦,在哈伯望遠鏡上成像。這顆單一的類星體光線被引力場彎曲聚焦後,形成了中心和周圍的四個獨立光點,蔚為奇觀,名「愛因斯坦十字」。

14.以任何一點為中心,每增加100萬光年的距離,膨脹速度就增加每秒20公里,這就是通稱的「哈伯常數」(Hubble constant)。以哈伯常數估計,距地球150億光年遠的空間,正以光速遠離地球。

15.愛氏預測,天體相撞或爆炸所產生的能量,也可以通過E=mc2,完全轉變成引力波能量,以光速傳播出去。




心得
    本書是閱讀李傑信博士第二本書。是介紹相對論的背景、簡易計算、物理內涵。之前已經閱讀過相關著作,由於相對論的深奧以及本身物理知識不足,本書閱讀起來仍有收穫。對於物理張量、流形的解釋仍不甚理解。
    一個物理理論的產生,過程充滿艱辛。愛氏聰明絕頂,也需要好友的幫忙,以及馬赫的「相對」的想法給他靈感,才從其中領悟物理內涵,發明出相對論。愛氏已經如此聰明,要發展相對論的數學竟然也要花八年時間,真是不可思議,而且其數學還被稱為不好。
    再次看還是覺得宇宙浩瀚與奧秘,以人本原理來看我覺得仍是牽強,這樣想又會有一切都是偶然,沒有目的的失根之感。至少知道我們身在何方,物體怎麼動的,這世界是怎麼運轉的(物理),比較懂我到底在哪裡,它為什麼這樣,或許背景知識與經驗後可以從中領悟到人生的道理。

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