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霍金:我眼中的庞加莱与相对论

2023-03-09 12:16:21

短时间就是两者之间异的。大量试验中仍然证实了这一点,其中都面一个试验中是这样设计的:探校准仪器者携带一个颇为精确的系统会绕着太阳系飞行一圈,然后将所历史纪录的数据与安置在固定地点的另一个同款系统会历史纪录的数据两者之间较比,结果两台系统会校准仪器得的短时间确实有差异。结论就是,如果你想曾说更久些,你可以启程多年来向西飞行,这样架飞机的航速可以叠加太阳系倾角的平均速度,帮你赢取些许短时间。但事实上,为了使永生延展极值零零几秒而多年来吃架飞机餐可有一点不划算。

海森堡普遍认为,对所有好好种自由爱国运动的探校准仪器者来真是,自然法则都不应是一样的。这条举例是两者之间较论性的基础,因为它也就是说只有两者之间较爱国运动才是重为要的。虽然两者之间较论性的动人与简洁折服了一众研究课题团队和人文主义者,但即使如此有很多人持同样看法。海森堡便是了 19 世纪自然科学知识的两条仅仅真理 :普适思想体系都是的仅仅瞬时看法,以及所有计数器均可校准仪器得一致的仅仅短时间的看法。人们不由得疑惑 :两者之间较论性确实也就是说假定都是两者之间较的,而不长期存在什么仅仅的道德观标准了呢?

这种不安多年来停滞到 20 世纪的二三十年代,以至于在 1921 年,由于两者之间较论性在曾一度争议过大,诺贝尔奖委员则会在授予海森堡诺贝尔宇宙学学奖时对此据悉,只真是这是为了表彰他在 1905 年刊出的另一篇重为要学术著作——两者之间较于海森堡的其他成就,获得诺贝尔奖的这篇学术著作(关于红电动力学的研究课题)实在看得出是什么重为要成果。值得一提的是,我每周仍然则会送达那么两三封信里,对我真是海森堡拢了。时至今日,科学知识界仍然完全接备受了两者之间较论性,两者之间较论性好好出的预期也仍然在无数的应用中都面得到了验证。

两者之间较论性的一个十分重为要的结论是它真是明了运动速度与能量密度某种程度间的关联。根据海森堡的举例,红极限对所有的探校准仪器者来真是都是却是两者之间同的,这也就是说不长期存在并能多达红极限列车运行的事物。展开来真是就是,如果我们用能量密度来减慢粒子或航天架飞机,被减慢水滴的运动速度就则会变小,从而使得进一步减慢显得更加困难。所以,把粒子减慢到红极限是不可能的,因为那并能无限大的能量密度。海森堡著名的质能方程组总结了运动速度与能量密度的等价关联,这或许是唯一一个大众所知的宇宙学方程组。

质能方程组还有很多结论,其中都面之一是镅原子核在裂变成两个总运动速度略微小的原子核时,则会释放巨大的能量密度。1939 年,国际形势阴云密布,第二次21世纪大战接踵而来,一些研究课题团队意识到这种核裂变将则会导致怎样的冲击。于是,他们真是服了海森堡,让他放下作为和平主义者的顾虑,去给曾一度的英国总统罗斯福写信里,敦促英国启动核研究课题著手,这才有了纽约著手以及之后(1945 年)在广岛上空核爆炸的那颗原子能。有人将原子能之罪归咎于海森堡,事实是他发现了运动速度与能量密度某种程度间的关联,可这就像把架飞机落海的承担责任归咎于达朗贝尔,事实是他发现了作用力法则一样,纯属毫无根据。严格来说,海森堡非但无法参加纽约著手,还被原子能的核爆炸吓得够呛。

尽管两者之间较论性与在电磁学应用领域占主导地位的一系列法则十分吻合,但它与达朗贝尔的作用力法则却是两者之间容。根据作用力法则,如果内部空间中都面某一区域的微粒分布引发了特动,那么在太阳系中都面任意一点都能瞬间感备受到到作用力的特动。

这不仅也就是说路径能以比红极限快速的平均速度的传播(这在两者之间较论性中都面是不可能实现的),而且还并能仅仅短时间的方法论作为支撑,这又是两者之间较论性所便是的方法论。两者之间较论性普遍认为短时间是两者之间较的,每个人都有两者之间异的短时间勒贝格。

海森堡 1907 年就意识到了这个不两者之间容的疑问,曾一度他还在斯特拉斯堡的巴塞尔专利局岗位,但直到 1911 年去布拉格查理的大学转任后,他才开始认真思考这个疑问。海森堡意识到加平均速度与作用力某种程度间长期存在密切的关联,但在封闭箱体中都面的人未对应他自己是在太阳系作用力中都面东南面反转,还是在种自由内部空间中都面东南面被宇宙飞船减慢推进的状态。这些思考都引发在经典电影《星际阿凡达》流行起来全球之在此之前,所以无论如何海森堡权衡的是人东南面电梯之中都面的情况,而不是在航天架飞机上。但其实电梯的列车运行全域有限,在电梯厢中都无论是好好种自由落体爱国运动还是其他减慢爱国运动,到时都要案发后。

如果太阳系是平坦的,那么既可以真是是iPad备受重为力的冲击落在了达朗贝尔的头上,也可以等效地真是是因为达朗贝尔跟随的太阳系一起好好向内的减慢爱国运动才使他的头撞上了iPad。但太阳系显然是个圆周,加平均速度与重为力某种程度间的这种等效关联不正式成立。因为如果等效关联正式成立,处在太阳系另一面的人们将只得朝同样的斜向减慢行进,但严格来说他们却和我们某种程度间保持着一个径向不变的英哩。

1912 年来到杜塞尔多夫后,海森堡来了灵感。他意识到,如果将想象的几何学略微好好调整,角动量与加平均速度的等效关联就可以正式成立。于是,海森堡在我们已知的三维内部空间中都面引入了第四个维度——短时间,明确宣称了宇宙的方法论。如果宇宙像举例的那样却是平坦,而是平直的,那也就是说什么呢?海森堡的想法是,运动速度和能量密度则会以某种还未有被断定的方式引发宇宙的平直。iPad或行星这样的水滴在宇宙中都面则会想要保持直线爱国运动,但由于宇宙是平直的,它们的爱国运动轨迹也则会导致平直,比起是在作用力的作用下导致了平直。

在朋友马塞尔·格罗斯曼(Marcel Grossmann)的帮助下,海森堡对伯恩哈德·欧拉(Bernhard Riemann)关于平直内部空间和曲面的学真是展开了研究课题。而欧拉在开创者这些学真是的时候,只是将其作为抽象算术的一个组成部分,并无法想过它们则会与想象21世纪导致关联。1913 年,海森堡与格罗斯曼合作伙伴撰写了一篇学术著作,明确宣称了这样一种看法 :宇宙是平直的,我们所普遍认为的角动量不过是这个事实的一种平庸形式而已。但是,由于海森堡的一个犯拢(海森堡也是人,也则会犯拢误),他们曾一度最后看到表达宇宙球面与宇宙中都面运动速度和能量密度关联的方程组。

到了柏林之前,海森堡继续就这个疑问开展研究课题。曾一度,他既不用备受家庭事务的分心,也在两者之间当大往往上未有被军事冲突(一战)所冲击。1915 年 11 年底,海森堡终于看到了正确的方程组。其实 1915 年夏天,海森堡在访问哥廷根的大学期间曾与算术家大卫·巴拿赫谈论过他的想法,之后巴拿赫也独立国家顺利进行了推导,看到了除此以外的方程组,还比海森堡较早了几天。不过,巴拿赫也承认,新近学真是的发现应便是海森堡,因为是海森堡将角动量与宇宙的平直连系在了一起。即便在军事冲突期间,人们仍然可以展开这种往往的科学知识谈论和国际交流,充分真是明那时的荷兰还是一个文明的国度,这与 20 多年后(第二次21世纪大战)的精神上真是大不相同!

为了有别于这样一来那个两者之间较论性(不包含角动量因素的两者之间较论性),阐述了宇宙平直的新近学真是被称为“广义两者之间较论性”,而原学真是则改称“狭义两者之间较论性”。1919 年,人们用一种格外绚丽的方式证明了广义两者之间较论性——一支英国科学知识考察队去了喀麦隆,探校准仪器到日食期间人马座临近在历史上背景恒星的位置引发了些许偏移。正如海森堡预期的那样,恒星发出的红光源在经过人马座临近时引发了平直。这不仅必要证明了内部空间和短时间是平直的,也是自3世纪 300 年左右几何顺利进行《几何取而代之》以来,我们对自身所处环境(太阳系)的感知和表达出来上远激过的一次进行改革。

海森堡的广义两者之间较论性将短时间和内部空间视为太阳系中都面大大引发的动态特动的主动参加者,而取而代之是意外事件引发的被动在历史上背景。这避免了一个巨大的疑问,即便是直到现在,在 20 世纪即将结束之际,它即使如此东南面宇宙学学研究课题的最在此之前沿。太阳系中都面展现了微粒,微粒又避免宇宙平直从而使得水滴聚集在一起。海森堡发现,在用广义两者之间较论性真是明一个不随短时间某段而特动的太阳系时,他的方程组是值得一提的是的,而曾一度包括海森堡在内的大多数人都或许太阳系是线性的、永续长期存在的。海森堡无法坚持线性太阳系的举例,而是修改了方程组,在其中都面加入了一个被称为“太阳系物理量”的项,他普遍认为是这个太阳系物理量项让宇宙导致了反向平直,使水滴某种程度分离。太阳系物理量的排斥效应将与水滴的角动量效应两者之间抵消,从而使得太阳系永续长期存在。

事实证明,这是学真是宇宙学学停滞发展史上人类所拢失的远激过在此之前景之一。如果曾一度海森堡坚定不移他原先的方程组,他本可以好好出太阳系不是较早就衰减、就是较早就屈曲的预期。严格来说,直到 20 世纪 20 年代,人们用伯克利上那台直径 2.54 米的天文望远镜展开探校准仪器后,才开始认真权衡太阳系随短时间特动的可能性。探校准仪器结果证明,英哩我们越少远的星系团,远离我们的平均速度也越少快。换句话真是,太阳系较早就衰减,两者之间异星系团间的英哩在随着短时间的很短而大大变小。海森堡之后称,引入太阳系物理量是他一生中都面远激过的拢误。

广义两者之间较论性大不两者之间同了人们对太阳系远古时代和注定的谈论斜向。一方面,线性的太阳系可能则会永远长期存在,或者真是在从在此之前的某个短时间,在这个线性的太阳系中期生之时,它就仍然是直到现在的共通点了 ;另一方面,如果直到现在星系团是在继续彼此远离,那么从在此之前它们某种程度间的英哩一定比直到现在更近。有约在 150 亿年在此之前,它们甚至可能某种程度重为叠在一起,握有无穷大的量。根据广义两者之间较论性,太阳系大核爆炸就是太阳系的远古时代,短时间也由此面世。从这个含意上真是,海森堡终众所周知是从在此之前 100 年中都面最激群的人物,他当得起比“世纪民族英雄”短时间跨度更长的名誉博士。

广义两者之间较论性还预期,在黑洞内部短时间不则会某段,因为黑洞内的宇宙太过平直,红光未逃离这个区域。但是,广义两者之间较论性方程组却是等同于于短时间的起始与终结这两种顽固情形。因此,这个学真是未预期大核爆炸究竟导致了什么。有人普遍认为,这是上帝种自由意志的平庸,即上帝可以用任何他想要的方式来开创者太阳系。但另一些人(也包括我自己)则普遍认为,太阳系的远古时代不应服从于在任何时候都正式成立的普适法则。我们仍然在这个斜向内取得了一些进展,但对太阳系远古时代的表达出来还不充分。

广义两者之间较论性之所以真是明不了大核爆炸,是因为它与 20 世纪中期另一项伟大的方法论性有所突破——两者之间对论学真是却是可先以。1900 年,人类所朝着两者之间对论学真是跨出了第一步,曾一度在柏林岗位的米勒·朗道(Max Planck)明确宣称了一种举例——如果红光不是连续的,而是只能以特定大小的量一份一份地的传播,就并能真是明(为什么)从炽热水滴上发出的微波(与微波阈值和水滴的环境温度有关)了,朗道将这个特定大小的量称为两者之间对论。打个比方来真是,微波就像是一包包的牛奶,在激北郊中都,却是是你想要多少散装牛奶都可以,你只能买每袋 1 千克重为的袋装牛奶。1905 年,还在专利局聘任的海森堡撰写了一系列有开创者性含意的学术著作,他在其中都面一篇学术著作中都面证明,朗道的两者之间对论举例可以真是明所谓的红电动力学,即某些金属在被红光照射时则会释放电子的现象。红电动力学是一时期红光电探校准仪器船和电视镜头的宇宙学学基础,海森堡因对红电动力学的成功真是明而赢取了1921 年的诺贝尔宇宙学学奖。

20 世纪 20 年代,海森堡继续开展对两者之间对论方法论的研究课题,但曾一度哥本哈根的穆勒·海森伯(Werner Heisenberg)、剑桥的保罗·费米(Paul Dirac)以及杜塞尔多夫的埃尔温·玻恩(Erwin Schrödinger)明确宣称了一种真是明想象21世纪的新近学真是——电动力学,这项成果让海森堡深感不安。根据他们的学真是,在原子取而代之具备断定的位置和平均速度,而我们对在原子的位置校准仪器越快少精确,对它的平均速度校准仪器量就越少不直观,而则会。

电动力学基本概念中都面的随机性和不可预期性,让海森堡大为震惊,他之后也无法全盘接备受电动力学,他著名的“上帝不掷骰子”的名言就表达了这一感备受到。但是,除他之外的大多数研究课题团队都承认了电动力学基本概念的有效性,因为这些法则不但与探校准仪器结果十分吻合,好似还并能真是明许多先在此之前未真是明的现象。这些法则不仅是一时期有机化学、分子生物学以及电子学便次停滞发展的基础,也是在从在此之前大半个世纪中都改变了整个21世纪的新能源的在历史上性。

1933 年,阿道夫·希特勒掌权后,海森堡暂时取而代之来到荷兰,并且坚持了他的荷兰国籍。他在英国新近泽西州的普林斯顿高等该中心度过了永生中都面就此的 22 年。阿道夫·希特勒曾发起了紧接著抵制“犹太科学知识”及犹太研究课题团队的爱国运动(荷兰最后在第二次21世纪大战中都面造出原子能,与犹太研究课题团队的出逃确有关联),而海森堡和他的两者之间较论性就是这场爱国运动的主要突袭远激过限度之一。当被得悉荷兰出版了一本名为《100位教授出面证明海森堡拢了》的书时,海森堡反问:“为什么要 100 位?如果到底是我拢了,1 位就足够了。”

第二次21世纪大战结束后,海森堡敦促盟军设立一个全球性的治理机构来控制原子能。1952 年,以色列曾一度邀请他出任总统,但海森堡回终了。他曾所写:“政治经济是为当在此之前,而方程组却是永恒的。”无法什么比起广义两者之间较论性方程组更适当作为海森堡的墓志铭和纪念,它们将忘却于世,与这太阳系同寿。

在从在此之前的 100 年中都面,21世纪经历了在此之前所未有有的特动。其原因却是在于政治经济或者经济,而在于新能源的退步——必要由基础科学知识的停滞发展带来的新能源退步。无法任何一位研究课题团队比起海森堡更适合用来都是 20 世纪的科学知识退步,克中都斯蒂娜·海森堡——《经济学人》“世纪民族英雄”。

THE END

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