解读 《现实不似你所见》 精华版

解读《现实不似你所见》脱水精华版

本书的作者是意大利理论物理学家卡洛，罗韦利他曾经写过全球销量破百万的科普书七堂极简物理课，我们习马讲书就曾经解读过这本书，书中对于相对论和量子力学有过详细的介绍，今天这本现实不似你所见，正是他的进阶版，一经出版呢，就被物理世界杂志选为年度十佳图书，如果说七堂极简物理课是一次开启兴趣的观光游，那么这本现实不似你所见，则是烧脑的深度，有七堂极简物理课带我们领略了相对论和量子力学的神奇，但是呢，他们还远不能够概括宇宙的本来面貌，这本现实不似你所见，把理论物理学的脑洞开出了一个新的高度，带你去探索一个在相对论和量子力学之上的全新理论，叫做量子引力理论。可以说这是一个毁三观的理论，比如他提出时间根本就不存在，空间是由碎片拼接而成，宇宙的起源不是大爆炸，而是大反弹，一切时间流逝的现象都与温度有关，等等这些呢，都是科学家的脑洞，虽然说目前呢，还没有被证实，但是他打开了我们探索宇宙的新思路。下面我就从两个方面来为你解读这本书，第一，量子引力理论是如何诞生和发展的，第二，量子引力理论如何颠覆了我们对世界的认识，首先呢，作者为我们梳理了量子引力理论的发展过程，这个过程仅仅围绕着一个问题展开，世界到底是由什么构成的？这个古老的问题从古希腊哲学这个源头开始，历经经典物理学，相对论，量子力学四个阶段，最终形成了量子引力理论，让我们逐一来梳理。说到世界的构成，我们最直观的感受是时间、空间和物质这三种元素，时间和空间很好理解，我们日常生活当中的感受也很直观，那么物质又是什么构成的呢？2000多年前的古希腊，有一个叫做德谟克利特的哲学家提出了一个前无古人的观点，他认为物质存在一个最小的构成单位叫圆子，圆子不能够分割，这个观点受到了柏拉图、亚里士多德这些大哲学家们的一致反对，为什么呢？因为人们无法想象不能分割是个什么概念，物质是一块连续的整体，只要刀片足够薄，那就能够无限地分下去呗，怎么会有一种叫做原子的东西无法分割呢？德谟克利特做了一个精妙的论证，想象一下，如果说你能够把一块物质无限分割，那么最后会剩下什么呢？一定不会剩下任何有维度的东西，因为只要围度还存在，它就能够继续分割，那么剩下的只能是没有维度的点。但是现在呢，让我们把无穷多的点重新拼装到一起，可是不管有多少个点，你都没有办法还原成任何有维度的东西，因为点本身就没有维度。既然不可能剩下一堆没有维度的点，那么剩下的一定是有维度的最小单位，那就

是数量有限且不可再分的粒子，也就是原子。2000多年过去，直到1905年，年仅25岁的爱因斯坦终于找到了原子存在的证据，并且测量了它的大小，这场整整持续了23个世纪的争论终于有了结果，物质确实是由不可分割的粒子构成。这个结论不仅是2000年前人们认识世界的起点，也是后面要讲的量子引力理论最重要的基石，它重要到什么程度呢？物理学家理查德费曼说，如果我们丢失了全部的科学知识，只有一句话能够传给下一代，那么这句话应该是，物质是由原子构成。现在世界的构成有了初步的答案，古希腊哲学家告诉我们，世界由时间、空间和粒子构成，我们进入探索的第二阶段，经典物理学。经典物理学最辉煌的成就之一就是牛顿发现了万有引力，可是牛顿呢，却是一度认为自己创造的理论十分荒谬，因为有一个问题他怎么也想不明白，那就是万有引力究竟是从何而来的。我们说，对一个物体施加一个力，要么推，要么la，总要接触一下吧，但是呢，相隔亿万里之遥的地球和太阳居然也能够相互产生出一种力，牛顿却是找不到任何媒介来传递这种力，这究竟是怎么回事呢？

两个世纪以后，英国科学家法拉第和麦克斯韦找到了解决问题的线索，他们发现空间当中存在一种叫做场的东西，比如说手拿两块靠近的磁铁，我们就能够感受到他们之间的力，好像有一条隐形的线，把力从一个磁铁传递到另一个磁铁一样，这些线叫做法拉第力线，它们就像巨大的隐形的蜘蛛网，填满了我们周围的一切，这就是电磁场。场的发现解释不了相邻物体之间是如何形成作用力的，按照这个解释猜想，也许引力之间也存在着一种引力场来传递着引力，这就初步解决了牛顿也没有想明白的问题。场的发现，让经典物理学对世界的认识推进了一步，现在构成世界的元素增加为五个，时间、空间、粒子以及电磁场和引力场。下面相对论要出场了，相对论对构成世界的五个元素来了两次缝合手术，将五个元素简化为三个，这第一次手术叫做狭义相对论，他合并了时间和空间，咱们惯常的时间观念是这样的，一个事件，要么属于过去，要么属于未来，时间呢，就像是流水一样匀速向前流动，一个瞬间接着另一个瞬间，可是狭义相对论却指出，在过去和未来之间，存在着一个中间区域，一个既非过去也非未来的区域，这个中间区域呢，可不是我们所说的，现在的概念现在是一个瞬间，他转眼就会变成过去，而狭义相对论说的这个中间区域却可长可短，它取决于这个事件距离你的位置。举一个例子，假设火星上有外星人，向我们打了个招呼，这个招呼呢要经过一刻钟才能够传到地球，这一刻钟的时间就是中间区域，如果说跟你打招呼的人就在面前，那么中间区域只能够持续几纳秒，根本感觉不出来，但是呢，如果跟你打招呼的人在火星上这段时间呢，就会延长到一刻钟，这一刻钟的时间相对于我们而言，既不在过去，也不在未来，为什么会这样呢？因为光速是有限的，光速

传递信息必须经过一定的时间，这就导致了时间具有相对性。那么，如果外星人在仙女座，那么这一刻终将变成200万年，这200万年间发生的任何事情，同样既不在过去，也不在未来，所以在宇宙当中没有现在这个概念，绝对的同时，性并不存在导致这个现象的原因呢，就是宇宙太大了，而光速是有限的，于是人们发现，时间和空间其实紧密相连，不可分割，这就将二者统一成了一件事物，叫做时空。狭义相对论统一了时空，紧接着第二次缝合手术，广义相对论又统一了时空和引力场，前面咱们说到两个相距遥远的天体，之所以有引力，是因为引力场当中有无形的线将天体拉拽在一起，广义相对论呢，却指出没那么复杂，根本不需要什么无形的线，因为空间就是引力场，引力场就是空间。太阳巨大的质量弯曲了周围的空间，而地球呢，只不过是顺着弯曲的空间滑行而已，这就好像是我们在弯曲的高速公路上开车，就只能够沿着弯曲的路线拐弯，这种空间的弯曲就扮演了引力场的角色。刚才狭义相对论说了，空间和时间是一体两面，所以不仅是空间能够弯曲，时间也能够随着引力的大小弯曲，在引力大的地方，时间流逝得很慢，在引力小的地方，时间流逝的很快，把一块表放在山顶上，另一块儿呢，在山脚下，山顶上的表要比山脚下的表走得更快，因为山顶上地球引力小，即使只有几厘米的海拔差距，现代仪器也能够测量出这种奇特的效应，爱因斯坦比喻说，时空就像是一只巨大的活动的软体动物，它的形状是不固定的，我们就生活在它的内部。现在咱们梳理一下相对论的逻辑，时间和空间合二为一，空间又跟引力场合二为一，所以时间、空间和引力场这三种东西，其实啊都是一回事儿，他们都是引力场，于是构成世界的元素只剩下了引力场、电磁场和栗子这三种元素，这就大大简化了我们对世界的认识。但是呢，这还不是最简洁的，现代物理学又树立起了第二根支柱，量子力学、量子力学再一次精简裁员，他发现在剩下的这三个要素当中，电磁场和例子，其实啊，它也是一个东西。1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波时提出了一个观点，能量不是均匀连续变化的，而是一小包一小包的，按份来分配的，至于为什么是这样呢？他自己也不明白，五年以后，又是爱因斯坦在研究光的性质时，证明了这种能量包确实存在，量子力学迎来了诞生。爱因斯坦说，光不仅可以是波的形态，还可以是粒子的形态，一束光传递能量，就像是输送一个个的能量包，这个最小能量包的携带者就是量子，量子是粒子的基本能量单位。量子是怎么跟电磁场联系在一起的呢？电磁场能产生电磁波，电磁波能传递能量，而能量又是一包一包传递的，那么电磁场也就变成了一个能量包的集合，也就是量子的集合，所以电磁场可以被量子化，我们发现，粒子和电磁场并不是毫不相关的两种东西。当用量子的视角来观察它们时，粒子就可以从厂里衍生出来，比如当电磁场被量子化之后，