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第17章 虚时间:用虚数测量的时间

推荐为以色列的总统。但他谢绝了。他说他认为自己在政治上太天真。可是,也许其真正的原因却并非如此,再次引用他自己的话:“方程对我而言更重要些,因为政治是为当前,而一个方程却是一种永恒的东西。”

伽利雷?伽利略伽利略可能比任何其他的人更有资格称为近代科学的奠基人。其与天主教会名闻遐迩的冲突是他哲学的中心事件。这是因为伽利略是作如下论断最早的人之一:人类有望理解世界是怎样运行的,而且我们还能通过观察现实世界来做到这一点。

伽利略很早就相信哥白尼理论(即行星绕太阳公转),但只有当他发现了证据来支持这一学说时,才公开表示支持。他用意大利文写有关哥白尼理论的文章(没有用普通的学院式拉丁文),并且他的观点很快就广泛地得到大学界之外的支持。这惹怒了亚里士多德派的教授们,他们联合起来反对他,并极力说服天主教会禁止哥白尼主义。

伽利略为此而担心,他赶到罗马去向天主教权威当面申诉。他争辩道,《圣经》并未试图告诉我们任何关于科学理论的东西,通常都是假定,当《圣经》和常识发生矛盾时,就成为比喻。但是教会害怕这丑闻可能伤害它对新教徒的斗争,所以采取了镇压的手段。1616年,它宣布哥白尼主义是“虚伪的、错误的”,并命令伽利略不准再“保卫或坚持”这一学说。伽利略勉强接受了。

1623年,伽利略的一位长期朋友成为教皇。伽利略立即试图为1616年的判决翻案。

他失败了,但他设法获得了准许,在两个前提下写一本叙述亚里士多德派和哥白尼派理论的书:他不能有倾向,同时要得出结论,人类在任何情况下都无法决定世界是如何运行的,因为上帝会以人类不能想像的方法来达到同样的效果,而人类不能限制上帝的万能。

这本题为《关于两个主要世界体系的对话》的书,于1632年在检查官的全面支持下完成并出版了,并且立刻被全欧洲欢呼为文学和哲学的杰作。不久教皇就意识到,人们把这本书看作是确认哥白尼主义的论证,后悔允许该书出版。教皇指出,虽有检查官正式批准出版该书,但伽利略依然违背了1616年的禁令。他把伽利略带到宗教法庭面前,宣布他终身软禁,并命令他公开放弃哥白尼主义。伽利略又第二次被迫从命。

伽利略始终是一个忠实的天主教徒,但是他对科学独立的信仰从来未被动摇过。1642年,即他逝世前4年,当他仍然被软禁时,他第二本主要著作的手稿被私下交给一个荷兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学》的书,甚至比支持哥白尼更进一步,成为现代物理学的起源。

伊萨克?牛顿伊萨克?牛顿不是一个讨人喜欢的人物。他和其他院士的关系声名狼藉。他晚年的大部分时间都是在激然的争吵纠纷中渡过。随着那部肯定是物理学有史以来最有影响的书——《数学原理》的出版,牛顿很快就成为名重一时的人物。他被任命为皇家学会主席,并成为第一个被授予爵士的科学家。

牛顿不久就与皇家天文学家约翰?夫莱姆斯梯德发生冲突。他早先曾提供牛顿许多《原理》一书所需的数据,后来他扣压了牛顿需要的资料。牛顿是不许别人回答“不”

字的,他自封为皇家天文台的大总管,然后迫使立即出版这些数据。最后,他指使夫莱姆斯梯德的冤家对头爱德蒙?哈雷夺得夫莱姆斯梯德的工作成果,并且准备出版。可是夫莱姆斯梯德告到法庭去,在最紧要关头,赢得了法庭的判决:不得散发这剽窃的著作。

牛顿被激怒了,作为报复,他就在后来的《原理》版本中系统地删除所有来自夫莱姆斯梯德的引证。

他和德国哲学家高特夫瑞德?莱布尼兹之间发生了更严重的争吵。莱布尼兹和牛顿各自独立地发展了叫做微积分的数学分支,它是大部分近代物理的基础。虽然现在我们知道,牛顿发现微积分要比莱布尼兹早若干年,可是他很晚才出版他的著作。随着关于谁是第一个发现者的严重争吵的发生,科学家们激烈地为双方作辩护。然而值得注意的是,大多数为牛顿辩护的文章均出自牛顿本人之手,只不过仅仅用朋友的名义出版而已!

当争论日趋激烈时,莱布尼兹犯了向皇家学会起诉来解决这一争端的错误。牛顿作为其主席,指定了一个清一色的由牛顿的朋友组成的“公正的”委员会来审查此案。更有甚者后来牛顿自己写了一个委员会报告,并让皇家学会将其出版,正式地谴责莱布尼兹剽窃。牛顿还不满意,他又在皇家学会自己的杂志上写了一篇匿名的、关于该报告的回顾。

据报道,莱布尼兹死后,牛顿扬言他为伤透了莱布尼兹的心而洋洋得意。

在这两次争吵期间,牛顿已经离开剑桥和学术。在剑桥他曾积极从事反天主教运动,后来在议会中也很活跃,最终作为酬报,他得到皇家造币厂厂长的肥缺。在这里,他以社会上更能接受的方式,施展他那狡狯和刻薄的能耐,成功地导演了一场反对伪币的重大战役,甚至将几个人送上了绞刑架。

小辞典绝对零度:所能达到的最低的温度,在这温度下物体不包含热能。

加速度:物体速度改变的速率。

人择原理:我们之所以看到宇宙是这个样子,只是因为如果它不是这样,我们就不会在这里去观察它。

反粒子:每个类型的物质粒子都有与其相对应的反粒子。当一个粒子和它的反粒子碰撞时,它们就湮灭,只留下能量。

原子:通常物质的基本单元,是由很小的核于(包括质子和中子)以及围着它转动的电子所构成。

大爆炸:宇宙开端的奇点。

大挤压:宇宙终结的奇点。

黑洞:空间—时间的一个区域,因为那儿的引力是如此之强,以至于任何东西,甚至光都不能从该处逃逸出来。

强德拉塞卡极限:一个稳定的冷星的最大的可能的质量的临界值,若比这质量更大的恒星,则会坍缩成一个黑洞。

能量守恒:关于能量(或它的等效质量)既不能产生也不能消灭的科学定律。

坐标:指定点在空间—时间中的位置的一组数。

宇宙常数:爱因斯坦所用的一个数学方法,该方法使空间—时间有一固有的膨胀倾向。

宇宙学:对整个宇宙的研究。

电荷:粒子的一个性质,由于这性质粒子排斥(或吸引)其他与之带相同(或相反)符号电荷的粒子。

电磁力:带电荷的粒子之间的相互作用力,它是四种基本力中第二强的力。

电子:带有负电荷并绕着一个原子核转动的粒子。

弱电统一能量:大约为100吉电子伏的能量,在比这能量更大时,电磁力和弱力之间的差别消失。

基本粒子:被认为不可能再分的粒子。

事件:由它的时间和空间所指定的空间—时间中的一点。

事件视界:黑洞的边界。

不相容原理:两个相同的自旋为1/2的粒子(在测不准原理设定的极限之内)不能同时具有相同的位置和速度。

场:某种充满空间和时间的东西,与它相反的是在一个时刻,只存在于空间—时间中的一点的粒子。

频率:对一个波而言,在1秒钟内完整循环的次数。

伽玛射线:波长非常短的电磁波,是由放射性衰变或由基本粒子碰撞产生的。

广义相对论:爱因斯坦的基于科学定律对所有的观察者(而不管他们如何运动的)必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。

测地线:两点之间最短(或最长)的道路。

大统一能量:人们相信,在比这能量更大时,电磁力、弱力和强力之间的差别消失。

大统一理论(gut):一种统一电磁、强和弱力的理论。

虚时间:用虚数测量的时间。

光锥:空间—时间中的面,在上面标出光通过一给定事件的可能方向。

光秒(光年):光在1秒(1年)时间里走过的距离。

磁场:引起磁力的场,和电场合并成电磁场。

质量:物体中物质的量;它的惯性,或对加速的抵抗。

微波背景辐射:起源于早期宇宙的灼热的辐射,现在它受到如此大的红移,以至于不以光而以微波(波长为几厘米的无线电波)的形式呈现出来。

裸奇点:不被黑洞围绕的空间—时间奇点。

中微子:只受弱力和引力作用的极轻的(可能是无质量的)基本物质粒子。

中子:一种不带电的、和质子非常类似的粒子,在大多数原子核中大约一半的粒子是中子。

中子星:一种由中子之间的不相容原理排斥力所支持的冷的恒星。

无边界条件:宇宙是有限的但无界的(在虚时间里)思想。

核聚变:两个核碰撞并合并成一个更重的核的过程。

核:原子的中心部份,只包括由强作用力将其束缚在一起的质子和中子。

粒子加速器:一种利用电磁铁能将运动的带电粒子加速,并给它们更多能量的机器。

相位:一个波在特定的时刻的在它循环中的位置——一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。

光子:光的一个量子。

普郎克量子原理:光(或任何其他经典的波)只能被发射或吸收其能量与它们频率成比例的分立的量子的思想。

正电子:电子的反粒子(带正电荷)。

太初黑洞:在极早期宇宙中产生的黑洞。

比例:“x比例于y”表示当y被乘以任何数时,x也如此;“x反比例于y”,表示,当y被乘以任何数时,x被同一个数除。

质子:构成大多数原子中的核中大约一半数量的、带正电的粒子。

量子:波可被发射或吸收的不可分的单位。

量子力学:从普郎克量子原理和海森堡不确定性原理发展而来的理论。

夸克:感受强作用力的带电的基本粒子。每一个质子和中子都是由三个夸克组成。

雷达:利用脉冲无线电波的单独脉冲到达目标并折回的时间间隔来测量对象位置的系统。

放射性:一种类型的原子核自动分裂成其他的核。

红移:由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线的红化。

奇点:空间—时间中空间—时间曲率变成无穷大的点。

奇点定理:这定理是说,在一定情形下奇点必须存在——特别是宇宙必须开始于一个奇点。

空间—时间:四维的空间,上面的点即为事件。

空间的维:空间—时间的类空的、也就是除了时间的维之外的三维的任一维。

狭义相对论:爱因斯坦的基于科学定律对所有进行自由运动的观察者(不论他们的运动速度)必须相同的观念。

谱:诸如电磁波对它的分量频率的分解。

自旋:相关于但不等同于日常的自转概念的基本粒子的内部性质。

稳态:不随时间变化的态:一个以固定速率自转的球是稳定的,因为即便它不是静止的,在任何时刻它看起来都是等同的。

强力:四种基本力中最强的、作用距离最短的一种力。它在质子和中子中将夸克束缚在一起,并将质子和中子束缚在一起形成原子。

不确定性原理:人们永远不能同时准确知道粒子的位置和速度;对其中一个知道得越精确,则对另一个就知道得越不准确。

虚粒子:在量子力学中,一种永远不能直接检测到的,但其存在确实具有可测量效应的粒子。

波/粒二象性:量子力学中的概念,是说在波动和粒子之间没有区别;粒子有时可以像波动一样行为,而波动有时可以像粒子一样行为。

波长:对于一个波,在两相邻波谷或波峰之间的距离。

弱力:四种基本力中第二弱的、作用距离非常短的一种力。它作用于所有物质粒子,而不作用于携带力的粒子。

重量:引力场作用到物体上的力。它和质量成比例,但又不同于质量。

白矮星:一种由电子之间不相容原理排斥力所支持的稳定的冷的恒星。

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