2022年6月29日 星期三

愛因斯坦的宇宙 加來道雄


1. 愛因斯坦的理論大多不是建立在晦澀難解的數學上,而是建立在簡單優美的物理圖象上。

2.牛頓認為力同時作用於太空各處,所以宇宙某部分的擾動將會同時在宇宙各處感受到。馬克士威則洞察到,磁效應與電效應應不會像牛頓的作用力瞬間傳遞,而是以一定速度移動。

3.在專利局上班隱含三項好處。第一,這項工作迫使愛因斯坦必須找出任何發明背後的根本物理原則。第二,許多專利申請案都與電化設備有關。三,這項工作讓他不會分心。

4.愛因斯坦的演說是史上第一次有人清楚呈現物理學中的「雙重性」(duality)概念,亦即光可以具有雙重性質。低能量實驗中,光的波長很大,波的圖象比較有用。若探討高能光數,由於光的波長極小,因此粒子的圖象更加適合。

5.曾說道:「我反對個人不道德行為,我認為倫理道德是人類獨有的問題,背後並沒有超越人類的權威在支配。」

6.曾說道:「一個人所能擁有最美、最深刻的經驗,就是神秘感覺,這是宗教、也是所有認真創作的藝術與科學之根柢原則。」

7.在三維中,地球是有限的(像一顆球),但是在二維中,地球看起來是無邊界(一直繞著圓周走的話)。所以地球同時是有限與無限,端賴我們以幾維度來測量。同樣地,我們也可以說宇宙在三維度裡是無限的,然而在四維度裡可能是有限的。

8.愛因斯坦忽略其方程式的一個解,其著名的方程式E=mc²並不十分正確,正確的解應為E=±mc²。狄拉克主張,多出來的負解代表一種鏡像宇宙,其中粒子可以一種新的「反物質」形式存在。

9.曾寫道:「真正新的東西只有在人年輕的時候發明,之後人就變得更有經驗、更有名氣,以及更笨。」

10.玻色-愛因斯坦凝聚態原子雷射應用在奈米科技上,可允許操縱個別原子,並創造未來電腦中的半導體多層原子薄膜。




心得
    本書是閱讀加來教授的第二本書,本以為是物理學的書,實際上算是愛因斯坦的傳記。愛氏的成長過程在青少年時期並不順暢,曲折到甚至放棄德國國籍。他在轉學到瑞士後才有明顯提升,求學環境與教師真的差很多。
    另外是他的觀察也相當入微。似乎偉人,如牛頓都能從細小之處觀察到重要問題。愛因斯坦之前,馬克士威已闡述光速在所有情況下維持不變。愛少年時就從這樣的資訊下去想,那如果一個人跑得跟光一樣快,那他會看到什麼情況呢?是會看到凍結的光嗎?不過凍結的光沒人看過呀,這太反常理了吧。就是這個反常理讓他思考,是不是有其他的情況會發生?以此推出狹義相對論。牛頓也是觀察蘋果落下,想到那月亮會不會也落下?不會,那為什麼不會落下呢?仔細的觀察與敏銳的思考是他們成功的共同因素。
    一般會認為愛氏是反對量子學說的,或許與他習慣的圖像思考有關係。如本書所說,他認為物理理論必須清晰到解釋給小孩聽都能了解,才是正確的。量子太過玄幻讓他無法接受。另外物理學家千辛萬苦求得的方程式,竟然只是粒子出現的機率,而不是物質實際存在運動的狀態,讓他大為反對。但事實上在年輕時所求出的狹義相對論,質量會變大,空間會扭曲變小,其實也是超級反直觀的呀,但是也是成立了。所以告訴我們不應抱持成見,數學上成立的,即可能為真?這樣量子裡面的多重宇宙也成真了?真是恐怖。
    愛因斯坦從1925後努力的統一理論,現在也看到一點微弱的光芒了,那就是超弦理論及其另一版本,M理論。但是M理論也充滿許多神奇的場景,與無法說明的弱點,但是他能整合重力與量子理論,是現在超弦理論唯一剩下的候選人而已。M理論會成為宇宙最終的理論嗎?可能但相當難,因為M理論是探討宇宙的理論,驗證就需重現大霹靂,或者是有超大型的加速器,這些都是不可能的。但這也給我們一個希望,向它不斷邁進。整個愛氏的人生變化最大我想是到瑞士求學,及第二任結婚。如果沒有過上快樂的日子,他還能發現這麼多超前時代的理論嗎?偉人的腳步如此遠,身影如此巨大,我們能瞻仰如此偉大之人,還算蠻近代的,真是我輩之幸。更幸福的,是他帶給我們宇宙的觀念,讓我們知道自己處在什麼樣的世界中,如何來怎麼去的這件事實,所有晚於他的現代人都應深深感謝。

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