2022年11月26日 星期六

重力簡史 馬可士.鍾 Marcus Chown


1. 質子與電子之間的電磁力為兩者之間重力的10^40倍大。

2.從幾何學來分析的話,只有在月亮及太陽與地球可以完全連成直線時,它們才會對地球海洋產生最大影響,也就是在地球夏季與冬季轉換的半途,即春季與秋季。

3.過去曾有段時間,月球的轉速比今日快了許多。因為地球潮汐力量的相互作用,造成月球的字轉變慢,並且有月震。月球自轉的狀態已被「鎖死」了。

4.證據來自生長於35億年前的珊瑚化石,當時一年約有385天。然而,一年的時間(也就是地球繞太陽公轉的時間)似乎沒有變化,這就表示35億年前的一天少於23小時。地球自轉變慢的速度相當緩慢。

5.潮汐阻力應該會讓一天的時間每世紀延長2.3毫秒,而非今日說的1.7毫秒。冰河時期冰層巨大的重量壓在地球上,兩極區域被壓扁。冰河時期結束,「冰河期後回彈」作用讓地球變圓。如同溜冰選手緊抱手臂,地球自轉速度加快了。因此相互抵銷之下,每過一世紀,一天增加的時間是1.7毫秒而非2.3毫秒。

6.太陽有月球的400倍大,但它的距離也大概是400倍遠,因此這兩個天體在地球天空中出現的大小是一樣的。

7.國際天文學聯合會於2006年條列出行星的定義:在軌道上環繞太陽公轉,且本身為球體。冥王星因繞行時伴隨著大量古柏帶物體,所以不符合第三條規定:行星要能清空其軌道上的其他所有天體。

8.含有液體的天體,其旋轉方式會與固體天體不同。從歐羅巴旋轉方式所得的證據顯示,位於其地表10公里厚的冰層下有著100公里深的海洋。

9.假定歐羅巴真是由潮汐作用來生熱,那麼海底必定有深海熱泉。這讓歐羅巴成為太陽系中最有可能發現生命的地方。

10.暗物質究竟是什麼,有個說法是,它是由目前還未被發現的次原子粒子所構成,這種粒子「感應」不到電磁力,因此也不會產生光這種電磁波。另一個想法是,暗物質是由冰箱大小的黑洞所構成,每個質量有木星這麼大,它們是在大霹靂內劇烈環境中誕生。

11.光在離地較低時鐘鏡子間傳遞的路徑較彎曲。路徑愈彎曲。傳遞的距離就愈遠。於是較低時鐘滴答行走得緩慢許多。換句話說。時間在強大重力的影響下流逝得比較慢。

12.光子沒有靜止質量。光子的有效質量全來自其能量。或更精確地說是「能量-動量」。

13.大霹靂無法打造所有元素的主要原因在於。它膨脹與冷卻得過快。創造元素所需的狀態。在宇宙誕生後只持續了一分鐘。但所需時間大約是10分鐘。大霹靂將10%的氫原子核轉變為氦原子核。這就是今日在宇宙中觀察到的比例。

14.馬克士威理論沒有限制光的最小波長。導致紫外災變。普朗克的量子控制了無限小的情況。

15.暗物質的最佳候選人是質量最低的超對稱粒子「中性微子」(neutralino)。中性微子由3個粒子疊加組成:光微子(photino)、希格斯微子(Higgsino)、與Z微子(Z-ino)。




心得
    介紹重力的章節令我增加了不少知識,原來月球總以同一面面向地球是古早時期就被鎖死的,約地球形成一億年後。還好太陽的潮汐力相當低,因為行星質量太小,所以不會發生地球自轉被鎖死的情況。而地球的自轉逐漸變慢也與潮汐力有關係,以前以為是宇宙摩擦力的緣故,原來也是因為月球潮汐力。更因為冰河時期結束,角動量守恆而有稍微抵銷。所以原來自轉變慢與冰河時期也有相關。
    當然介紹重力,從牛頓開始一路介紹到愛因斯坦。愛因斯坦的理論在之前的書也看了一些。不免俗的會再介紹量子理論。也是本書第一次知道普朗克的設想是怎麼來的。因為根據馬克士威的理論,電磁波將會發生紫外災變,於是普朗克設想了一個小數值,禁止波長無限的變小才得以避免紫外災變。故能量不連續的設想一開始是因為「它可以用」而已,哈。但也發現也只能這樣解釋,於是開啟了量子的理論。
    現在的物理或許走到了一個瓶頸,因為再來的理論很難實驗驗證。若是由對撞機來驗證弦,需要現在對撞機的一千萬億倍能量,是不可能的。膜理論是目前有力的候選人,或許可以解釋為何重力遠小於其他力,因為其他三力皆是一端連接在三維空間的膜,而重力子是游離膜,力分散於十維空間中。
    如同之前的書,其實到量子學說的章節就不太閱讀理解了,不過本書從霍金黑洞輻射的原理解釋科學家設想我們宇宙可能是全像式投影來的,讓我稍微有點點可以想像了。這些都是很艱澀的書,但是對了解自己存在什麼樣的地方很重要,一次次的閱讀也能逐漸加深自己的認知。本書是書寫近人的好書,希望後續的閱讀能更增加自己的認知。

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