2021年4月18日 星期日

光與暗

太陽下山後,走在外澳海灘上

在黑暗的掩蓋下,這個世界被隱藏在無光的視線中。

除了聽到海浪聲, 我不知道我周圍的環境之外還有什麼?

在無數的黑夜裡,黑暗籠罩在人類的大部分歷史

但經過幾個世紀的發展,我們已經開發出了自己的照明光源,

我們在房屋,街道,城市中照亮了照明,從而將黑暗掩蓋在陰影中,

就像我們在使用燈光一樣為了照亮我們的世界,

我們對燈光屬性的了解越多,它向我們展示的越多,

我們已經看到了太空的深處,回到了時間的開始,

但是隨著我們越深入,我們開始意識到我們看不到多少東西,

而宇宙是最大的謎團,仍然隱藏在黑暗的燈光下,

黑暗本質上是關於我們所知道的一切以及我們對宇宙不了解的一切的故事,

而這一切都是從光開始的,

它是一個不可或缺的我們感知世界的方式很容易,想當然地想想這很簡單,但是幾個世紀以來,人們對光的真正含義一直是科學界最持久的問題之一。

了解光的屬性的第一步是由著名的公元前3世紀提出的。

希臘數學家歐幾里得(Euclid)的想法是,他想到了很明顯的事情,

以至於我們大多數人根本沒有考慮任何事情,

將小椅子放在非常靠近相機的位置會在視網膜上產生大圖像,

這是因為我們不習慣看到日常生活中的小椅子,我們的大腦就被欺騙了,

以為房間中間是一把普通大小的椅子,

而這種錯覺之所以奏效,是因為判斷大腦的距離取決於一個簡單的事實,

即遠處的事物是它們看起來更小,

這是通過準確地關注為什麼遠處的物體可能會出現與更近的較小物體相同的大小

而導致Euclid發現其中一盞燈的原因。

最基本的屬性顯然是美麗華摩天輪比我的手指大得多,但我卻發現它們的大小相同,

所以我們要如何很好地解釋這一點?

歐幾里得想出了一種優雅的解決方案,

使我的手指出現在車輪的頂部我的眼睛我的手指和方向盤的頂部都必須在同一條直線上,

但是並不僅僅是解釋透視的技巧,它揭示了關於光本身的基本真相

歐幾里得發現光以直線傳播,從而意識到了光如何傳播

標誌著我們對光的科學理解的開始,

這也意味著,如果我們可以將其從光的直線路徑轉移,我們可以改變我們看待世界的方式,

但是這種跨越不會最終發生在2000年之內。 

1609年夏天,現代科學的奠基人之一,意大利文藝復興時期的伽利略(Galileo Galilei)

從他在帕多瓦(Padua)的家到威尼斯(Vene)的首都經歷了短暫但致命的旅程

田納西共和國的伽利略(Galileo)有著濃密的鬍鬚,一頭火紅的頭髮,

以對美酒的熱愛和慷慨的款待而聞名,

同時由於他的反傳統觀點,他在自然哲學家和數學家中也樹立了聲譽。

曾被認為是威尼斯共和國的寶貴財富,但儘管他是一名固定收入的教授,

但伽利略在1591年伽利略父親去世時並沒有陷入財務困境,

四個倖存的兄弟姐妹中的長子成為了一家之主,並有效地承擔了責任

因為支持他弟弟一個貧窮的巡迴音樂家,並且為了在姐姐到威尼斯之前付錢給姐姐,

他仍然欠他兩個姐夫很多錢,所以一直在尋找賺錢的計劃那個夏天,

威尼斯流傳著一種裝置的傳聞,

該裝置似乎無法實現荷蘭小望遠鏡可以將遠處的物體拉近的功能,

而這僅僅是機會伽利略一直在尋找17世紀的望遠鏡,它是尖端技術,

其工作原理的細節是一個嚴密的秘密,或者伽利略知道它是由兩個排列在管中的透鏡組成的,所以當他開發自己的望遠鏡時,也對它保密,

但我們從購物單上知道他是從潟湖穆拉諾島上拿出自己的酒杯的,而且由於不存在任何工具,他不得不即興創作,例如買一個火砲球來研磨玻璃的彎曲表面。

自從13世紀中葉生產第一批眼鏡以來,人們就知道玻璃具有彎曲線的奇特特性,

但與眼鏡不同,望遠鏡是早期望遠鏡需要將眼鏡組合成非常特殊的排列方式,

這就是伽利略(Galileo)的方式望遠鏡工作的光線來自遠處的物體,

因此它們在遇到他的第一個鏡頭時幾乎是平行的,

這是物鏡,這是平凸的,這意味著它的一側是平坦的,而另一側是彎曲的,

它是用來治療遠視的一種透鏡,它是使光線彼此相對彎曲,以便它們會聚在一個點上,

但在此焦點之前伽利略將他的第二個透鏡放置在平凹的目鏡上,這又使光線再次折回,

從而使它們平行入射到眼睛中,然後眼透鏡將它們聚焦在視網膜上,

這時望遠鏡的放大倍數取決於兩個透鏡的焦距之比等於距離f1和f2,

伽利略很難將物鏡的凸面打磨到盡可能淺的程度,以使長度f1最大化,

因為他可以使透鏡f1變長。

伽利略的望遠鏡在短短幾週內產生的望遠鏡的放大倍數更大。

伽利略的望遠鏡的放大倍數為八倍,並且比他所需要的所有原始望遠鏡都強大得多。

現在要做的就是利用他的新發明賺錢,

1609年8月21日,藝人伽利略爬上了這座城市的一座鐘樓,

顯然他會在一群威尼斯貴族和伽利略參議員面前用樓梯頂證明他的望遠鏡使人感到震撼,

相比起肉眼,威尼斯人將能夠比肉眼早兩小時觀察到地接近船舶的軍事和經濟優勢,

因為三天後的這一天,沒人知道誰在地平線上航行就消失了作為一個偉大的姿態,

伽利略將他的望遠鏡作為禮物贈與了公爵,作為回報,

他保證自己的職業生涯將以雙倍的薪水和他的財務狀況得到保障。

伽利略繼續研發更強大的望遠鏡,並利用其彎曲光線的能力為了改變我們對宇宙的看法,

這是伽利略在1610年出版的名為Siderius nuncius的書,

這在拉丁語中是指星空使者記錄下他的第一次對夜空的觀察,很難想像這本小書中包含的任何東西是有爭議的,但是您必須記住,當它被寫時,天堂的本質是被認為僅是上帝知道的,並且地球被認為是宇宙的中心,因為自古以來所有天體都被認為是完美的球體,所以這是他對月球的繪製,但是伽利略用望遠鏡觀察到了地球表面的質感。月亮深處的隕石坑和山脈,從他們投射在月球表面的陰影中估計出大約六公里高,並顯示出天空是不完美的,他的望遠鏡開始發現它們的真實範圍,揭示出的恆星比觀測到的要多十倍。肉眼觀察,在最後幾章中,伽利略報導了四顆恆星的發現,這些恆星似乎在朱庇特行星附近形成一條直線他的畫作顯示了儘管他們始終沿相同的直線移動,但它們的位置卻在夜夜之間發生變化,並且伽利略通過他的望遠鏡伽利略推論得出,它們必須繞木星軌道運行,所以它們根本不是星星,而是所有的衛星已經看到有證據證明推翻了公認的教條,即地球是支點,宇宙中的一切都圍繞著木星旋轉,看到圍繞木星的衛星就意味著,並不是所有事物都繞著地球旋轉到離宇宙中心如此遠的距離,地球只是另一個行星望遠鏡讓伽利略瞥見了宇宙的真實本質以及我們在宇宙中的位置,

但是這種操縱光的方式還有另一種強大的應用,它可以使我們看到17世紀倫敦的另一個世界,它是世界上最傑出的科學家之一時代以不同的方式使用透鏡羅伯特的鉤子採用瞭望遠鏡的基本原理並使用了它。 o建立顯微鏡伽利略號用望遠鏡在天上發現了一個新世界,然後鉤子又用顯微鏡在一個很小的地方發現了一個新世界,但這是有區別的,因為伽利略號所呈現的是一個更大更豐富的世界但這是人們至少隱約熟悉的世界,因為您可以仰望天空並看到星星,而鉤子所呈現的世界確實令人讚嘆不已,這是一個世界上最微小的物質粒子,沒有在人們甚至沒有意識到那裡存在一個微觀世界之前,有人曾想像過鉤子可以使鉤子在各種各樣的材料和生物上訓練他的顯微鏡,但這是他在身上看到的精緻細節的圖畫將會成名的昆蟲,在這裡您可以看到人類艦隊的Pollux刺激物,它是一種非常微小的生物,然後在這裡,我們從顯微照片那裡獲得了盤子h是胡克跳蚤產生的巨大影像,它確實很壯觀,會在書中折疊起來,因此它的確非常大,有些人說它和貓一樣大,是一件藝術品,真的我是說他們“那裡有太多複雜的細節,在Hooke之前,沒有什麼比它們更真正的了,它們的陰影和圖像質量都非常出色,而且它是準確的,我的意思是說它是絕對準確的,我一直在尋找昨天在那張跳蚤的照片圖像上,實際上是用電子顯微鏡製作的,在鉤子和當前圖像之間真的沒有任何選擇,這是一隻蒼蠅的複眼圖像,胡克(Hooke)對此進行了驚人的詳細展示。第一次,這是蒼蠅腳的圖像。胡克(Hooke)向您展示了腳上有很少的尖刺,使其鉤住了表面上的毛孔,現在該圖像看起來不太有趣了。比其他復雜的東西看起來並不有趣,但實際上這確實是一張深刻的圖畫,因為這裡鉤子所看到的是一塊很薄的軟木塞,他用小刀切開了,他正在看的是構成它們的各個小組件。它停下來,他叫它們停頓,然後他稱它們為洞穴,他稱它們為盒子,然後又稱它們為細胞,

而細胞當然是粘住這些不僅是軟木塞而且是所有生物的小組成部分的術語,所以它是實際上,這是一個非常重要的發現,而在使用爆炸彎燈的生物學中已經成為標準的名稱揭示了我們在宇宙中的真實位置以及微觀世界的錯綜複雜的結構,我們越看越多,就對自然界的各種新見解我們所看到的就越多光線使人們對宇宙有了新的認識,下一次發現將使我們走得更遠,並使我們能夠閱讀恆星的故事,這始於某種胡克(Hook Hooke)通過顯微鏡瞥見了這是羅伯特·胡克斯(Robert hooks)的書,是350年前於1660年出版的縮影本,上面滿是他的著名圖解,是他對搖粒絨的照片,令人難以置信地看到它的原始形式,它的確是一隻貓的大小,這些圖像真正抓住了公眾的想像力,他們使這本書引起了轟動,但對我來說,顯微照片遠不止是我作為物理學家感興趣的那一章,幾乎不包含任何圖像,而這就是這裡可觀察到的顏色。胡克(Hooke)形容胡克(Hooke)描述了他在顯微鏡下看到的彩虹色的彩虹色圖案,當光線穿過諸如肥皂泡的薄材料和俄國玻璃(一種被認為是由許多薄層組成的矽酸鹽礦物)組成的矽酸鹽礦物時,像陽光一樣的白光是純淨的,它直接來自上帝,因此胡克得出結論,他看到的顏色一定有一些這些光是有效地創建的,

因為光穿過了有關犬科動物光的騙局理論即將受到其最大競爭對手艾薩克·牛頓挑戰的材料,艾薩克·牛頓是世界上最受尊敬的科學家之一,以其普遍性理論而聞名引力,就像他的引力定律一樣,牛頓關於光的本質的發現是他最著名的成就之一,但是關於這項工作是如何開始的故事卻鮮為人知,而且這次沒有成果,這是斯托爾布里奇常見的一個昏昏欲睡的河邊草地坎河河畔,但是當牛頓在1664年參觀時,每年九月將有七百多年的歷史。這個地方將被轉變成歐洲最高規模的展覽會,每年有數週的時間,人們會前來參觀。一年一度的商業和放蕩節的公共場所,整個公共場所都充滿了makeshi英尺的攤位農產品生產的白蘭地屋戈德史密斯的絲綢商人們一直閒逛著跳著木偶舞,展示了各種各樣的音樂誘惑,排成一排排的木架子,臨時的星空橋博覽會是一個你可以買到任何你想不到的地方

,但是當牛頓來到這裡的時候他說,他只買了一件購買棱鏡的東西,因為它執行了胡克在顯微鏡下看到的相同的魔術,牛頓後來寫道,使用新購買的東西,他將嘗試著名的色彩現象,這是對作品的一種相當低調的介紹,可以產生一種關於光的本質的最深刻見解中,牛頓設計了一個巧妙的實驗,以精確地發現這些彩虹色是如何產生的,並將鉤子本身是由棱鏡本身創造的理論進行檢驗,這是牛頓對他所謂的繪畫的描繪。他在其中進行了一項至關重要的實驗,他安排了一個棱鏡,以便太陽光線從他在其中製造的一個小孔進來他的臥室窗戶的百葉窗穿過它,然後將彩色光投射到屏幕上,這就是我的光源,這就是我的棱鏡。如果我仔細地安排,我當然可以投射到後柱上,當然這都不是新人們知道的棱鏡彩色燈,但是牛頓下一步要做的事情是在他第一次使用狹縫分離出其中一種顏色之前從未做過,因此在這種情況下,如果胡克(Hooke)是正確的話,他接著將橙色燈通過第二個棱鏡,然後該棱鏡應加上橘子使用其他顏色並重現彩虹,

但牛頓所看到的只是橙色光,棱鏡沒有添加任何額外的顏色,他得出的結論是,這些顏色一定是包含在白光中的,首先是白光不是純淨的,棱鏡不添加任何東西,而是將其拆分成其組成部分,牛頓命名為構成光譜的白光的顏色,並且當這一發現與通過望遠鏡,它將向我們展示一些非凡的光譜,它將準確地揭示出我們在太空中所觀察到的東西。這是一台分光鏡,因為太陽光進入後被分解成其構成的顏色,並且比您得到的散射得更細現在用這個相機用一個簡單的棱鏡,我應該能夠向您展示我所能看到的東西,我將檢查它是否可以正常工作,當科學家在19世紀中葉首次使用分光鏡在頂部進行此操作時,他們可以完全看到一些東西出乎意料的是,您可以看到光譜的顏色,就像牛頓會看到的那樣,但是如果您更仔細地看,您會看到其他東西,它是不連續的,被許多細黑線打碎了,這些是光譜中的空白,很快就會意識到這些間隙是由於太陽的外層大氣中的原子吸收了來自其內部的某些波長的光而可以用來計算t的化學成分他的太陽中的每一種元素都吸收獨特的波長模式和光學指紋,這些指紋可用於確定構成您可以在天空中看到的明亮物體的化學物質。

在羅馬,一個人正在使用這種技術來研究其起源遠不止於此的光。太陽神的父親安傑洛·塞基(Angelo secchi)並非普通的牧師,他具有超凡的魅力,被耶穌會士們視為異端,這是因為他還是物理學教授,對天文學充滿了福音,他於1852年被任命為梵蒂岡天文台所長,一年之內,他在聖彼得大教堂的屋頂上建造了一個新的天文台。當時大多數城市的天文學家都對繪製星星的位置並繪製其在天上的運動感興趣,當時位於城市中心的伊格內修斯教堂(Ignatius Church)很感興趣,但Seki與眾不同的是,他想從街上高處的有利位置知道它們的真實情況在《永恆之城》一書中,他開始細緻地分析光譜儀與天文望遠鏡的望遠鏡之間的關係。父親費力費力地記錄了4000多顆恆星的光譜,這是薩基斯(Sakis)的《星空》(La Stella the Stars)一書,他於1877年出版並翻閱它,您可以看到他做出的一個特別重要的觀察結果很有趣,它顯示了他記錄的一些光譜,最上面的一個來自太陽,而第二個是星光,來自天狼星,這是狗星,是夜晚最亮的恆星天空距地球8.6光年,是太陽的20倍以上,

從其光譜中可以看到,這些清晰的波段序列氫的標誌,因為它是一個相對較年輕的恆星,是宇宙最熱的最明亮的恆星,其光譜中富含氫和氦這兩個最輕的元素,但是隨著年齡的增長,它們的光譜變冷,它們的光譜揭示出存在許多更重的元素,這是恆星中的檳榔頜骨是紅色的超級巨人,它的生命已經接近尾聲,因此您可以從這裡的許多樂隊中看到,它由許多不同的元素組成,這張圖片的顯著之處在於我的意思是它確實是該時代中的關鍵時刻之一在天文學的歷史上,我們可以通過檢查遙遠的恆星的光來了解很多恆星是由什麼組成的,但是由於Zeki已經對這麼多不同年齡恆星的光譜進行了分類,因此他的觀察得出了更深遠的東西,通過分析恆星,我們可以確定恆星的生命週期,即它們的誕生以及死亡的時間,了解光譜使我們能夠閱讀恆星的故事令人難以置信的是,從在黑暗的房間中進行簡單的實驗開始,就可以揭示出如此多的宇宙,以至於夜空中那些微小點的微弱光線都可以在其中包含天堂般的史詩般的戲劇,

但事實並非如此。今天所有的光譜都可以告訴我們,我們知道它是由許多不同的光組成的nt波長,並且這些波長的延伸範圍超出了我們可以看到的範圍,從無線電通信中使用的最長波長到最短的波長伽馬射線的光譜覆蓋了30個數量級的範圍,最長的是一個,其後是一個大於30的零。最短的距離與重量的分佈範圍相同(從單個沙粒到整個地球上所有海洋中所有水的重量),在如此巨大的可見光範圍內,我們看到的頻率僅覆蓋兩倍這與這個小卵石和兩倍大小的卵石之間的重量差相同,我們都說醫生是這樣的。在整個20世紀,如果您有紅外眼,則睜開眼睛觀察整個光譜會發現更多的宇宙,這就是天空看起來像紅外線,使我們能夠看到宇宙中最涼爽的恆星,而對最長波長敏感的射電望遠鏡揭示出動蕩的宇宙看不見爆炸事件,爆炸的恆星,星系和衛星掠過天堂尋找短波長紫外線,OEO從高溫恆星上拾取紫外線,大氣層被地面望遠鏡切斷,這是最新的伽瑪射線窗。

就像極高能的X射線看到可見光之外,使我們能夠凝視到宇宙中。對此我感到非常驚奇,當我聽到這一發現時,我也感到非常興奮,但是事實證明,光證明了這樣的發現依靠其最神秘的屬性之一探索宇宙的有用工具,光的行為就像波浪一樣,但是如果是波浪,那波浪是由水在海洋中傳播的,現在可以聽到的聲音是由於在真空中的空氣中波動,沒有空氣,所以沒有聲音,但是看到我的原因是因為我被一億五千萬公里的陽光所照亮穿過空曠的空間,那麼什麼是光,以及如何在無波打波中回答這個問題,不僅會揭示光是什麼,最終將使我們瞥見宇宙的開始,而解決方案的第一部分就是一個挑戰性的發現當我們望向遠處的景象時,我們對眼睛如何看待世界的最基本的假設似乎瞬間到處都是,當我等到光線到達我身邊時,似乎沒有任何時間滯後,沒有延遲。

 17世紀,人們發現我們的感覺是錯誤的。1672年,丹麥天文學家拉羅瑪抵達巴黎,開始對該城市的天文台進行工作,並繼續觀察木星的衛星已有十多年了,該天文台的負責人喬瓦尼·卡西尼(giovanni cassini)一直在記錄在案。木星最裡面的衛星艾奧(Io)繞著我的新軌道運行,眾所周知,每隔1.77個地球日,它會繞一次天然氣巨人繞成一圈。現在距離地球有42個半小時,我們可以看到它消失在木星後面,然後在它繞軌道運行時又圍繞另一邊重新出現,但是1660年代的巴黎喬凡尼·卡西尼(Giovanni Cassini)注意到這些月食的時機似乎有時會比他到達巴黎時更快,有時甚至比預期的要晚。羅馬注意到,當地球離木星更近時,這些波動並不是隨機發生的。IO會消失。它繞著太陽公轉,因此它離木星更遠,那麼日食的發生似乎比預期的晚。羅馬知道月球總是花相同的時間繞木星旅行,他的深刻見解是認識到這種變化是由於事實上,光本身需要時間在太空中傳播,這就是它的工作原理,這是因為地球離木星較遠時,艾歐的月食出現的時間比預期的晚,因為lig ht需要更長的時間才能覆蓋更遠的距離,但它們在地球靠近時會更早出現,因為光到達地球所需的時間不是瞬間的,它不是以有限的速度傳播的。

今天,我們不僅測量了令人難以置信的光速我們已經看到了運動的準確性,這是麻省理工學院的科學家使用一段攝像頭拍攝的視頻,該攝像頭旨在監控極快的化學反應,其快門速度約為皮秒,相當於光耗時的百萬分之一秒現在只移動三分之一毫米,現在看一下按播放時會發生什麼,您可以在這裡看到一束激光脈衝通過一個裝滿水的瓶子向我們移動,這似乎是最短暫的閃爍,但相機顯示出脈衝穿過瓶子,在碰到水分子時會散射並反彈,光速如此之快地以300,000 km / s的速度行進,以相當於子彈一整年的速度減速移動瓶子的長度是一回事,知道光以有限的速度行進是另一回事,實際上要看到光在移動,發現光速非常重要,這不僅是因為事實證明,光速對於揭示瓶中實際產生的光是至關重要的。

 1831年夏天,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clark Maxwell)成為19世紀物理學的領軍人物之一,他在電和磁方面的工作是他最大的成就之一。對他周圍的世界充滿了無限的好奇心,希望了解自然,他永遠不會失去年輕的麥克斯韋,這似乎使他不斷折磨父母和保姆,問問事情起了什麼作用,這對他和他的保姆是非常高興的。如果有人冒險回答這個問題,那麼年輕的麥克斯韋只會在問他們如何當然知道某些事情之前會感到滿意。如果這對於孩子來說特別不尋常,但使麥克斯韋與眾不同的是,他寫自己的第一篇科學論文時年僅14歲,以至於一家人的朋友不得不以麥克斯韋的名義將其提交給愛丁堡皇家學會(Royal Society of Edinburgh)。他是有史以來最偉大的科學家之一,正是在這裡他在1860年代完成了他最重要的工作,麥克斯韋(Maxwell)創作了一部數學著作,展示了電和磁是同一件事的不同方面,但他的計算將顯示出其他相當的東西。偶然地,它們會揭示出光的真實本質,

這是麥克斯韋的四個著名方程,描述了電場和磁場之間的關係E為負V除以VT為電場B為零以上e的div等於零epsilon的磁場B不是用一點代數運算就可以將這四個方程組合成一個方程ne是這樣的,我們將e的捲曲捲曲隱藏在他的數學深處,即使麥克斯韋也沒有想到del平方e epsilon N和R給出的第二項是0,而我剩下的是del平方d的e減去n的epsilon零D的平方平方,它是一個波動方程,它告訴我們電磁場如何在太空中傳播,現在重要的一點是這裡n的epsilon零,因為它與波的傳播速度有關實際上,速度是無能的ε的平方根的1倍,如果您將其計算出來,則以3米10的功率到達每秒8米或每秒300,000公里的光速(如果電磁波以0的速度移動)光速只能表示一件事,麥克斯韋(Maxwell)知道這不僅是巧合,還意味著光本身必須是電磁波。

光是電磁波的發現解釋了其中一個原因。麥克斯韋方程組最令人費解的特性是光是由在空間中傳播的電磁波組成的,因此光只是電磁振動在運動時相互反饋,我們現在知道這些電磁波具有非凡的性能。不需要在任何可以在空曠空間中傳播的東西上揮手致意。但實際上只有幾行代數令人難以置信您可以分辨出真正的光是什麼,光以有限的速度傳播的事實使我們能夠做其他事情,它使我們可以回望過去,看一米外的鏡子,就像您距地球6納秒前一樣,月亮看起來像一秒鐘前,而太陽過去八分鐘,您在太空中的視線越遠,您回溯的時間越遠,來自宇宙的光是最遙遠的物體已經花費了數十億年才能到達地球,但是一個源將我們帶回了很久以前,

我們已經達到了1964年用光所能看到的極限,同時轉換了一種為早期衛星通信設計的,外觀奇特的號角天線,從而製作了天文學圖。校準觀測結果阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜開始拾取一個無法解釋的神秘信號,我們在這裡故意選擇了一部分光譜,其波長為7厘米,或者我們完全沒有期待,幾乎沒有,也沒有來自天空的輻射發生的事情是,我們發現輻射從各個方向進入我們的天線,它只是向我們氾濫而清晰ly比我們最初預期的要高出幾個數量級,最初他們將其作為噪聲消除,這是天線本身產生的不想要的東西,現在我們有些懷疑,因為天線的喉嚨進入了駕駛室,並且有點溫暖,那是一個對鴿子來說很有吸引力的地方,至少有兩對鴿子想呆在那裡,尤其是在寒冷的冬天,我們不在乎,因為它們在我們來的時候飛走了,只不過它們在表面塗上了白色粘稠的白色物質。可能不僅會吸收無線電波,而且還會發射無線電波,這可能是清洗天線和鴿子的結果的一部分或全部,

但對於鴿子來說效果並不理想,彭齊亞斯和威爾遜開始尋找天文學的解釋,但信號既不是來自我們銀河系中的任何事物,也不是來自其他任何星系,無論我們何時看,它似乎都來自任何地方在冬天或夜晚的夜晚或夏天,這種輻射背景在天空中無處不在,它與我們的銀河系或其他任何已知的無線電波源都沒有聯繫,而是好像整個宇宙已被加熱到比絕對零值高大約三度的溫度因此,我們得出的驚人結果是,這種輻射來自真正深層的宇宙空間中的某個地方,它超出了我們任何人都知道甚至夢radio以求的無線電源,而他們所發現的只是如此古老的光,它已經被擴展到了微波中,冷卻到比零星光還差一點的零度,它幾乎是在整個宇宙的整個年齡裡都流向地球的,它不是來自遙遠的星系,它比任何恆星彭齊亞斯和威爾遜發現的年齡都要大。宇宙充滿了來自大爆炸本身餘燼的光,稱為宇宙微波背景,

它是在宇宙只有370時釋放的它具有數千年的歷史,它為我們提供了嬰儿期宇宙的快照,這是普朗克衛星拍攝並於2013年初發布的宇宙微波背景的最新圖像。不同的顏色是早期宇宙中溫度的波動,以及它們所包含的信息對宇宙學家來說是無價的,溫度的微小變化是由物質聚集成最終成為恆星和星系的物質而引起的,但是該圖像的真正顯著之處在於,它不僅是來自早期宇宙的光,而且是那裡的第一個光在他生命的第一年中,宇宙就是熱等離子體密集的火球,被捕獲的光阻止了它的移動,然後隨著宇宙冷卻,等離子體凝結形成了第一個原子,而第一個會成為宇宙微波背景的光是釋放到宇宙中很難表達出驚人的成就這是因為從我們的小行星繞著一顆不起眼的恆星運行,我們已經到達了宇宙,並儘可能地看到光,發現宇宙微波背景的出現似乎完成了我們對宇宙的了解,這是我們最後一章利用光來探索宇宙,了解光的本質使我們能夠照亮我們從空間深處和時間開始捕獲的世界,而最小尺度的光則揭示了生物的微觀結構,它最大的地方向我們展示了她在宇宙中的位置,並向我們講述了恆星的故事,因為我們幾乎了解了我們所知道的宇宙的一切,因為它是被光揭示的,但是就像光一樣,它會使我們對過去的所有事物都有了全面的了解30年向我們展示了困擾著絕大多數宇宙的事物,而這些事物遠不是光之宇宙,而是隱藏在其中科學家們如何再次意識到黑暗中的99%以上隱藏在陰影中,而非凡的探索揭示了黑暗中的一切,

2020年9月25日 星期五

這一切都是幻覺?

  


1912年,奧地利科學家維克多·黑森(Victor Hesse)在離地面約三英里的熱氣球中,

發現令人難以置信的神秘能量從外太空湧入並流經地球

它們具有強大的能量,之前從未見過的東西

被稱為宇宙射線。

科學家們研究從原子內部傾瀉而出的同等神秘且同等強大的能量射線,

這些能量被稱為放射性神秘射線。

原子內部,沒人真正理解它們是什麼,

一個令人難以置信的故事展開了,

這種發現將迫使我們重新思考自然現實世界本身

我們感官的世界原來只是奇妙宇宙中的一小部分,

比我們在最瘋狂的幻想中所能想像的,

我們的現實只是世界中的一種幻想


1920年代中期,原子以驚人的速度向我們揭示了它的奇怪秘密,

因為在1897年進行了一場又一次的科學革命。

居里夫人研究了奇怪的鐳從某些稀有金屬中傾瀉而出,

她稱之為放射性,

然後在1905年愛因斯坦最終證明了這一點。

幾年後,通過研究花粉在水中的移動方式研究了原子的存在和大小,

紐西蘭人拉塞福在曼徹斯特進行了一項實驗,

他揭示了原子內部的形狀,

科學家震驚地發現原子幾乎完全是空的,

問題變成了這個空原子怎麼可能使我們周圍世界看起來如此堅實?

丹麥的革命物理學家提出,他們認為原子世界的原理與任何人類見過的原理完全不同,

原子是宇宙萬物的基本組成部分,是獨特的,

然後科學家探索了原子核,

他們發現原子的微小核心能釋放強大的能量,

這一發現有可能導致地球的毀滅(核戰),

它也使他們對宇宙本身是如何被創造出來的,

儘管如此,了解陌生而反覆無常的原子旅程才剛剛開始於1927年,

一個年輕人在劍橋大學數學系學習,害羞笨拙笨拙而令人恐懼,叫狄拉克(Paul Dirac)

它不是家喻戶曉,但應該是他最近被物理學家票選有史以來第二偉大英國物理學家,

僅次於牛頓,

24歲的狄拉克以其勇敢和穩重的思維聞名。

愛因斯坦說這種在天才與瘋狂之間取得的平衡

這意味著將歷史上兩個最困難和最違反直覺的思想結合在一起,

狄拉克首先試圖調和量子力學和狹義相對論,

乍看似乎與它所處理的原子完全無關

如空間和時間之類的事物,

結果是,當物體以接近光速的速度行進時,它們的行為會大不相同。

1920年代,當描述電子時,當原子的成分以極高速運動時,

量子力學方程始終會得到錯誤的答案。

但是對於狄拉克來說,它具有深奧的動機,

他說,物理理論必須具有數學上的美。

對他來說,量子力學和相對論不協調不只不便,還是十分醜陋的,


狄拉克坐在火光燦爛的壁爐前,試圖將這兩種不同的理論融合,

在1928年初的一個晚上,他得到了一個驚人的啟示,

量子力學和狹義相對論在狄拉克的頭腦中融為一體,很好地描述了時空,

並以某種方式擠壓了宇宙。

他們彎曲了原子的現有方程,將其扭曲成各種新的怪異和奇妙的形狀,

他堅定不移的信念“自然定律一定是美麗的”的指導下,

狄拉克在一個方程中磨練了對原子內部發生的一切的全新描述,

因為它具有數學上的美,

這是Dirac方程: gamma mu轉換為ID mu-e mu psi等於M PI

不要理解它,只要將其視為人類成就的奇蹟就可以了,

這是李爾·貝多芬國王的第五個物種或物種的起源,

因為隱藏在這些符號中是對現實在根本上如何工作的完美描述,

狄拉克方程式描述了一個自然粒子的密碼,並具有完美的數學優雅度。

狄拉克方程式描述了一個原子粒子以任何傳播,直至達到的光速,

但是當他仔細地研究自己的方程式時,

發現了一個令人震驚的革命性東西

他的方程比本質上了解更多,告訴他還有一個我們從未注意到的宇宙,

因為他的方程不是一個答案,而是兩個,

一種由原子構成的鏡像到整個宇宙的鏡像,

這些原子的性質現在以某種方式反轉了

物質如何引導方程式預測反物質的存

狄拉克的理論似乎說,我們已知世界中的每一個原子的每個部分,

每個粒子都可以存在一個具有相同質量但精確地對應的反粒子

彼此相反,就像鏡子中的世界一樣,

由反物質原子構成的宇宙的外觀和運作方式與我們的世界一樣,

有可能使我完全由反物質構成,

並且看到外觀和行為完全相同的我,

有可能在廣闊的宇宙中存在由反物質構成的恆星和行星,生物,

並且狄拉克方程式有一個最終的預測,

因為物質和反物質之所以不能聯繫,是因為如果他們這樣做,他們將相互殲滅,變成能量

物質和反物質的結合將根據愛因斯坦著名的等式,完全轉換為能量, E等於MC平方,

因此,如果我遇到我的反物質人,我們將以相當於一百萬個廣島大小的原子彈的能量爆炸,

這些聽起來像是科幻小說,實際上反物質的思想激發了巨大的靈感。

事實是反物質,特別是現在正在實驗室中常規製造稱為正電子的反物質電子。

正電子用於稱為PET掃描儀的複雜醫學成像設備中,

該設備可以透視我們的頭骨並準確映射我們的大腦圖片,

但在1920年代最初即使狄拉克本人也難以相信自己的結果反物質似乎是一個荒謬的概念,

它來自1932年安德森(Karl Anderson)在加州理工學院工作

他一直在研究高能次原子粒子的宇宙射線,這些粒子不斷從外太空轟擊地球,

為此他使用了一種稱為“雲室”的裝置,這基本上是一艘充滿了細小的水蒸氣霧,

當它們向下流過蒸氣並顯示在磁場內時,會顯示出粒子的軌跡,

這些軌跡將根據粒子的電荷而以一種或另一種方式偏轉,

因此正粒子的軌跡是一個

安德森以否定的方式發現了與電子完全一樣的粒子,卻以相反的方向偏轉的證據,

他發現了反物質的直接反電子粒子。

狄拉克方程是一個令人印象深刻的成就,

僅使用抽像數學就可以預測反物質的存在。

足以使其成為人類思想史上的重要里程碑,


但狄拉克方程式中隱藏的啟示將需要30年來最偉大的頭腦盡最大的努力來發現。

儘管它功能強大,並導致了反物質的發現,但最終它只能描述一個電子,

而無法完全解釋當存在多個電子時所發生的情況。

電子彼此相互作用,這是20世紀中葉最困難的問題,

但是當答案出現時,卻帶來了一個意想不到的啟示,

這家位於洛杉磯郊外的加州理工學院的辦公室

曾經是偉大的理查德·費曼



費曼不僅是天才,許多人都將他稱為魔術師,

他是如此聰明,如此富有創新精神,並像愛因斯坦一樣成為神話人物,

喜歡培養和講述自己的軼事。他以前經常去脫衣舞俱樂部。

但他對物理學的最大貢獻是他在量子力學的第二階段,

費曼試圖理解電子如何相互影響,解釋電子如何通過電磁場共同作用

帶領量子電動力學或QED,

這個項目是一個巨大的挑戰,但是最終結果卻是無與倫比的,

這是有史以​​來構思最深遠,最準確的科學理論,

例如,它預測了電子的某種特性,

恰好等​​於理論和實驗之間的一致數,即百億分之一的結果,這是前所未有的一致水平,

就像在倫敦到紐約的距離測量人類頭髮的厚度範圍內,

量子電動力學的驚人精確度支撐了我們在物理世界中幾乎經歷的所有事物,

與我們所經歷的一切理論都非常接近,

它以原子尺度定義了自然定律。

塑造顏色以及幾乎所有事物相互作用和融合的方式

評估從生命的生物化學到我們為什麼不跌倒的所有事物,

所以QED到底說了什麼,這就是事情變得艱難的地方,這可能是對自然的奇妙科學描述,

但試圖理解費曼在做什麼用幾乎是不可能的,

他本人在向公眾介紹他的理論時所說的話,

我的任務是要說服你不要拒絕,因為你不了解它,你會發現我的學生不了解因為我不明白,

必須放棄最基本的直覺自然,必須放棄“空的空間是空的”的概念,

真空在量子物理學告訴我們,平均而言,那裡什麼都沒有,

而正是這兩個詞平均迫使我們重新思考對現實的理解,

就像銀行帳戶,有些日子可能是100塊,其他日子可能透支了100塊,但平均而言,它是零

空白空間竟然有類似的會計技能,但它可以藉用能量而不是金錢,

而這種能量實際上是從未來借來的,只要在實踐中很快償還

這樣做的目的是,借來的能量可以用來創建粒子和反粒子,

這些粒子和反粒子是由空隙自發形成的,條件是幾分之一秒後它們相互消滅,

並且消失的能量是從無處借來的,然後變成物質自我會轉化成能量,

而這實際上是在虛空中瞬間發生的,

事實上,這是對狄拉克反物質理論的驚人證實,

大量物質和反物質粒子不斷在較小規模的空間中被創造並消滅,

這是一個常數創造與破壞的風暴

物理學家稱之為量子泡沫,

量子泡沫中的粒子來來去去如此之快,以至於我們完全不知道它們,

我們將它們稱為虛擬粒子,

但是如果我們能夠將時間減慢到幾乎停滯我們將能夠看到這種蓬勃發展的活動,

即不斷形成和消滅的物質和能量,這是現實本身的基礎,

由此產生的所有量子電動力學中最令人瞠目結舌的想法,

我們認為構成日常世界的事物基本上僅僅是虛擬的所有狂熱活動中的一種。

粒子堆積在空虛中,

所以你我地球星星基本上只是無限更完整的道路之一,

因為當費曼在40年代中期首次在加州理工學院發展他的革命思想時,

他想當然地實現自下而上

之所以感到恐懼是因為當時人們普遍認為量子電動力學是一場災難,

該理論無法解決,方程沒有明智的解法,數學逐漸失控,

但費曼相信他可以看到一種解決辦法。

瘋狂複雜的數學極大地削減了費曼在青年的傲慢和自信

但幾乎像孩子一樣的圖表解釋他的新思想,



面對傳統量子力學複雜的數學衝突,它們優雅的簡潔性似乎不可避免,

於是在1948年,30歲的費曼決定公開他有爭議的版本量子電動力學

他選擇了位於賓夕法尼亞州海岸的美國最重要的科學會議,

而謝爾特島會議是物理學家的名人服務,當時波耳是所謂的原子物理學之父

會議開始時,反物質的發現者狄拉克和美國原子彈奧本海默(Robert Oppenheimer)

背後的人的氣氛對量子電動力學充滿了信心,這似乎無可救藥,

費曼只有三十歲,他站起來,在世界上最傑出的科學家面前站了起來,

並開始揭露他的新圖表和等式,

他使用可視化方法而不是使用奧秘的複雜數學,

費曼用他的簡單圖片描述了他所有的虛擬粒子是怎麼回事。

並討論了他費曼圖,

有些名人相信原子粒子在任何情況下都無法可視化。

費曼為他的新理論辯護,試圖解釋這些圖只是幫助可視化的工具

他的新方程式包括狄拉克在內的其他科學家都沒有聽說過

覺得他是一個白痴,對量子力學一無所知。

結束了他的演講,他雖然受了挫折,但仍然後悔不已。

他知道自己的圖表和方程式是正確的,只要他能說服其他人,

晚上費曼遇到了另一名年輕的物理學家施溫格,

施溫格與費曼同齡

他和費曼一直在獨立工作,並以不同的方式解決了量子電動力學問題,

在12歲時就被確認為神童。

他們用新方程可以解決量子電動力學和費曼圖得出了相同的結論。

他們在聯盟結束前計劃對波耳和保守派進行全面正面反擊時,產生了令人敬畏的理論,

賓夕法尼亞會議廳的氣氛從絕望變成了興奮。

在接下來的幾年中,他們的理論得到充實,並迅速成為最準確而有力的理論

量子電動力學談論了空蕩蕩的空間,使我們無法感覺到的能量沸騰,

而我們所看不到的虛擬粒子確實使包括物理學家在內的許多人都有些懷疑,

許多懷疑論者可能會說這些鬼話,稱真空實際並不是真的,複雜的量子電動力學數學方程需要它們,但本身並不意味著它們存在,它們可能只是沒有現實根據的數學幻想而已。

自1950年代後期直接證據表明,沒有一點兒空白是空的,

但事實上,在實驗室中一次又一次地觀察到了活動的沸騰,

而關於空無虛空的證據的第一個線索來自一罐蛋黃醬,

1948年,一位名叫卡西米爾(Hendrik Casimir)的物理學家在荷蘭的飛利浦研究實驗室工作。

膠體溶液這只是油漆和蛋黃醬等物質的奇特名稱,它由懸浮在液體中的微小固體顆粒組成,

看不到為什麼蛋黃醬不流淌,為什麼它不像普通液體那樣運轉

似乎是某種奇怪的力將蛋黃醬分子粘合在一起,使其變得粘稠,

這讓卡西米爾產生了令人驚訝的見解。

卡西米爾意識到,將蛋黃醬分子吸引到一起的神秘力與空曠空間中神秘的虛擬粒子有關。

更好的是,他想出了一個實驗,該實驗可以成功地向所有人揭示這些顆粒,

現在看來,在實驗室中花了10年的時間才真正進行卡齊米茲實驗,

很簡單,將兩個金屬板非常靠近地在真空中,

這些板沒有磁性或帶電,希望它們只是坐在那裡移動並受到eac的影響

實際上,隨著時間的流逝,由於微小的力將它們推到一起,它們開始彼此靠近,

而推動卡西米爾表現出的這種力是由充滿真空的虛擬粒子引起的,

就像風推動風帆的方式一樣。

虛無的虛空可以施加很小但真正的機械力,將金屬板推到一起

這無疑是自然界在幻想的那一刻最偉大的魔術之一,

物理學家推測這是-也許有一天他們會利用的真空能量,

他們想像它為星際飛船提供動力,這種飛船將把人類帶到宇宙的最深處,

現在他們知道這是否會實現,但是蛋黃醬可能會導致太空旅行,

這是道格拉斯·亞當斯《銀河便車指南》引以為傲的量子電動力學

40年代科學家們堅信宇宙中的絕大多數事物基本上都由原子和光這兩種物質組成,

光是由稱為光子的微小粒子構成的,原子是由電子,質子和中子的三部分組成的,

並且由於存在反物質,所以存在反質子,反中子和正電子

對稱性令人滿意,

但是隨後,似乎科學家每次解決自然界的一個謎題時,

原子都會向他們呈現某種東西

在短短幾年之內,甚至更怪異的是,原子物理學已從安靜的信心變成了混亂,

當然要弄清這個新的奧秘,需要的是又一次科學革命,

第三個天才是默里·蓋爾曼(Murray Gell-mann)

蓋爾曼在15歲時是個神童,他已經在耶魯開始學習物理學,

在20多歲就讀完了博士學位,他擁有令人難以置信的智力

令周圍的人感到恐懼的是,他會講多種語言,

並且似乎對想扔給他的任何學科都有深刻的了解,

他在60年代初加入加州理工學院, 像費曼一樣,

他具備這種超越數學的能力


蓋爾曼和費曼一起成為了一個了不起的二人組,

辦公室編號456曾經屬於費曼。沿著走廊只有兩扇門是蓋爾曼的辦公室

兩位知識分子巨人之間存在著激烈的學術競爭,但他們相互取長補短,有不同的性格。

蓋爾曼是一位有教養的年輕人,過去常常被費曼大聲打擾,費曼當然喜歡纏繞,他很高興,

在1960年代和70年代,加州理工學院的這兩位天才在粒子物理世界中佔據著主導地位, 

蓋爾曼的狂熱知識氛圍中將秩序帶入粒子動物園

他開始與他使用一種模糊的數學形式稱為群論,

這是一種用於分析數字和符號組並試圖將它們組織成簡單模式和對稱性的理論

就像用這種技術處理摺紙的抽象形式一樣,

蓋爾曼開始將所有已知的粒子加工成一個有組織的系統,

但後來他得到了最令人敬畏的啟示,

蓋爾曼意識到他的群體理論指出了一個新的更深層次的意義。

潛在的數學真理可能重寫原子規則

所有新粒子進行連貫的模式,他不得不承認存在著更深層的基本現實,

事實證明一切似乎都不像原子是由質子和中子組成

質子和中子本身由更多的基本元素組, 成被他稱為夸克的微粒

蓋爾曼內心缺乏信心,在任何情況下都沒有證據對於夸克這樣的事物,

他深信自己的新理論將被宣佈為古怪或錯誤,

因此,蓋爾曼坐在他的啟示中,他是偉大的科學的想法幾乎永遠消失了,

然後在他的辦公室以北幾百英里處出現了一個非同尋常的東西,

這是位於舊金山以南幾英里處的斯坦福線性加速器,

基本上是一端電子槍通過隧道發射高能電子束,隧道從兩英里外的山丘開始,

在高速公路下方的山中行進,進入實驗區域,。

始建於1960年代,

時至今日仍是地球上最長的單一建築物,儘管它已有40年的歷史了,

例如這些電子在最初幾米內將達到的加速度,已經達到了光速的99%。

如果這些電子開始,要換種說法從槍上發射子彈,在子彈還沒有離開障礙之前,它們將覆蓋整個兩英里的距離,

現在電子束以幾乎光速行進,將到達目標區域,

電子會撞擊到質子中,然後通過管子散開,然後由充滿整個大廳的巨大探測器拾取,

物理學家得到了有史以來最大的確認:是更深層的規則基礎,

它們是粒子從電子散射方式中發現的基礎,

並且由於其極高的能量是質子內部結構,

換句話說,質子本身是由更基本的粒子構成的,這是吉爾曼夸克,

這是幾十年來的驚人時刻,人們確信質子和中子的原子核成分絕對是基礎,

這是第一次有證據表明,夸克更深的東西是棘手且難以捉摸的野獸,

有六種不同種類或口味的夸克,上下都充滿奇怪的魅力,

夸克永遠不會孤立存在,只能與其他夸克結合使用,

這使得它們無法直接看到只能推測它們的存在,

近年來夸克還是使粒子縮放具有某種相似性,

它使我們能夠對宇宙是如何構建的進行簡單而有力的描述,

有人說我們可能會發現夸克是由甚至更奇怪的東西製成的,這是有可能的,


從1905年至今,

我們從原子的大小和形狀到其中心如何掌握宇宙本身的秘密,

從它如何揭示未知的反物質世界到多麼空虛,

它涉及最古老的科學原理之一,

儘管重力從愛因斯坦未真正了解過虛擬性,

但突然之間,似乎聽起來有些瘋狂,稱為弦理論,

這些思想將所有亞原子粒子視為微小的振動弦,

在它們內部被困住的空間具有更高的維度

有M理論表明我們的整個空間和時間只是在多重宇宙中漂浮的膜,

另一種稱為“量子環”的引力表明根本不存在任何東西,

而最終一切都由空間中的微小環組成時間和時間本身,

直到深夜,人們才真正意識到一場噩夢

在量子物理學家的眼中看到恐懼,稱為測量問題。

僅當測量一個原子時,該原子才會出現在特定的位置,

換句話說,一個原子會散佈到整個位置,直到有意識的觀察者決定看一下它,

測量或觀察的行為創建了整個宇宙並不只是展示這個想法有多瘋狂,

整個科學領域中最著名的思想實驗之一,即所謂的薛丁格的貓實驗。

薛丁格是原子理論的奠基人之一,

並在1930年代中期純粹設計了思想實驗, 為了強調量子力學的荒謬性,

他建議在一個盒子裡放一個未打開的氰化物容器,該容器與輻射探測器相連。一些放射性物質,如果物質中的原子發射出一個粒子,檢測器將把它吸收,然後釋放出氰化物,在這種情況下,一隻可愛的貓,將貓放在盒子中,然後蓋上蓋子,然後等待,所以這是根據傳統量子力學(被稱為哥本哈根解釋)的難題,一直到盒子關閉時,裡面的放射性原子尚未確定它是否已衰變並吐出一個粒子,因此我們必須將其描述為既已衰變又未衰變,同時考慮一下這是什麼意思,因為放射性粒子觸發了貓的毒物釋放既有毒又沒有中毒,所以直到我們打開蓋子檢查貓的命運,這才被稱為測量,貓同時活著又死著, 這顯然是一個悖論,或者稱薛丁格的貓悖論,

而測量問題的矛盾本質確實迫使我們接受原子尺度上的微小物體,

但是在宏觀範圍,這些規則消失了,

一套全新的直觀規則很好地接管了這一點,

有人認為實際上量子怪異實際上可能橫貫整個宇宙,必須重新考慮我們對宇宙的了解,

其主要擁護者進行多世界解釋,

牛津大學的Deutsch提出,人們對現實本身有深刻的誤解,

他說,量子力學實際上描述的不是一個宇宙,而是多個宇宙。

他稱無限數量的平行宇宙為多重宇宙,

其中每個原子存在於每個可能的宇宙中的某個地方,

這意味平行宇宙方面必須適用於所有大小的人類恆星銀河系一切事物,

這就是為什麼我們為什麼稱其為平行宇宙理論而不是平行電子理論,

並且同一理論說原子存在於多個地方在不同的宇宙中說,人

類在不同的宇宙中也存在於不止一個地方和不止一種精神狀態中,

物理學家保羅·戴維斯(Paul Davies)提出了一個更奇怪的想法,

他認為度量問題的奇怪之處實際上可以解釋宇宙是如何成為經驗的。

今天的實驗人員在實驗室中進行測量,將影響到50億年前的現實本質,

認為在存在的生物體和觀察者與存在某種反饋迴路

否則宇宙似乎恰好以正確的定律和正確的條件開始似乎有點奇蹟,

導致像我們這樣的觀察者不僅能夠進行測量,而且能夠理解所有事物,

但量子通過時間提供這樣的反饋,因為它確實允許這種時間倒退效果,

這並不是說我們現在可以做一些事情來改變過去,

但是有量子測量對過去的影響,

爭論一直存在,這些離奇的形而上的推測

我們不應該擔心這樣的貓—所謂的現實的真實本性,

量子力學本身無需解釋就可以為我們提供以下答案:

不認為量子力學需要唯一的解釋,

解釋不會改變結果或量子力學規則,


數百年前的宗教對地球繞著太陽旋轉而不是太陽繞著地球旋轉的想法進行批判

與伽利略(Galileo)達成妥協,

星空和行星以及天空中太陽的位置完全符合該理論所預言的,

但並不是人類冒昧聲稱能夠描述基本現實

發生在20世紀的量子力學中?

老實說,我們可能尚未找到最終的答案,也許只是時間問題

原子的物理學之父波耳曾說,原子的語言只能用作詩歌,

儘管我們知道萬億個原子如何協同作用以創造我們周圍世界的方式,

但在很大程度上仍然是個謎

構成我身體的原子與岩石,樹木,空氣,甚至星星中的原子相同,

但它們聚集在一起創造了一個可以問問題的意識存在。


2020年9月22日 星期二

電動車為什麼要叫特斯拉?

伊隆·馬斯克的電動車為什麼要叫特斯拉?


當想到世界偉大傳奇人物時,總會想到像愛因斯坦這樣的人。

他教了我們許多關於控制宇宙,時間,空間和物質等知識,

就實際而言,我們每天使用的技術的基礎,就是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)




特斯拉1856年出生在奧地利帝國或今克羅埃西亞內的一個村莊。父母都是塞爾維亞血統

特斯拉的是在一場特別猛烈的雷暴天氣裡出生。

助產士對特斯拉的母親說這是個不好的預兆,將是一個黑暗的孩子。

特斯拉的媽媽立即回答:“不,他將是一個光明的孩子。

他自己的話說:“我的母親是一等的發明家……她發明並製造了各種工具和設備,並用螺紋編織出了最好的設計。”

從很小的時候,特斯拉是一個了不起的孩子。

在高中時,他有能力在大腦中進行微積分。這太不尋常了,他的老師認為他在作弊。

特斯拉還具有極好的記憶力,他可以回憶起整本書和圖像的詳細資料,

據稱,他利用自己的想像力來撫平小時候的異象和噩夢。

特斯拉很早就讀完了高中。

然而,在17歲時,特斯拉染上了霍亂,

他懇求他的父親如果讓他學習工程學而不是牧師或軍隊,他可能會活下來。

特斯拉的父親同意了。當時臥床不起,病得令人難以置信,

他奇蹟般地康復了。

特斯拉的父親信守他的協議,允許在大學學習工程學。

那一刻,歷史的進程將永遠改變。

特斯拉熱衷於閱讀各種書籍。他能像照相機一般記下整本書
在他的自傳裡敘述了他所經歷的靈感的細節。
他經歷了一次又一次的病痛折磨承受著痛苦,
眩光時常會出現在他眼前,伴隨著幻覺。
大多數時候,這些幻像有關於一個詞或一個念頭;
僅僅聽到一個詞,他就能想像這個物體的具體細節。
特斯拉能夠詳細地試驗並製造曾經在他腦中閃過的那些靈感。
特斯拉也常回憶起發生在他早年生活的事。
特斯拉的話來說:“我不需要模型,圖紙或實驗。我可以將它們想像成真實的一切。因此,我無意識地被引導去發展一種我認為是實現發明概念和思想的新方法,這種方法與純粹的實驗完全相反……”

在21歲的奧地利大學期間,特斯拉取得了最高的成績,會講八種語言,

並被大學的院長譽為一流的明星學生。

特斯拉聲稱從凌晨3:00到晚上11:00工作。

特斯拉說:“我認為像發明家一樣,任何激動都不會穿透人的內心,因為他看到大腦的某些創造正在走向成功……..這種情緒使人忘記了食物,睡眠,朋友,愛,一切。”

因此,教授們寫信給特斯拉的父親,說他的兒子可能會勞累死。

在他第二年時,發生了變化。特斯拉沉迷於賭博,失掉了獎學金,

對他的學業的損害卻已造成。

考試時間到了,特斯拉沒有做好準備,要求延畢,但遭到拒絕。

他上學期沒有成績,無從大學畢業。

1878年12月,為了隱瞞他退學的事實,特斯拉取消了與家人的聯繫。

他的朋友們以為他淹沒在克羅埃西亞的一條河。

1880年,他只帶了4美分,便搬到了布達佩斯,然後終於搬到了美國。

特斯拉到處打零工,特斯拉1882年到愛迪生公司開始為愛迪生(Edison)工作。

今天很多人認為愛迪生是燈泡之父,但他是沿著別人的思路。

愛迪生想出如何改良別人的做法來商業化燈泡。

愛迪生繼續創建了通用電氣(General Electric),

特斯拉在1885年表示,

他可以重新設計當時效率非常低並且容易產生火花和故障的直流電動機和發電機。

愛迪生喜歡這個主意,並願意給特斯拉相當今天100萬美元。

特斯拉按照他的承諾去做,解決了電動機的所有問題。

新的電動機和發電機更簡單,沒有火花並且更可靠。

特斯拉的設計是如此出色,

今天仍被用於家用電器,抽水馬達,電動工具,磁盤驅動器,觸覺反饋系統,等提供動力的電動機。

當然還有特斯拉電動汽車。


當特斯拉完成這項工作要錢時,愛迪生笑著說:“特斯拉先生,你不理解我們的美國幽默。

特斯拉離開了愛迪生的公司。他受夠了。

此時,正在發生巨大的變化:電氣革命即將發生。

電力是改變整個地球的下一件大事。

它創造了一個投資創業泡沫,遠遠超過了1990年代網際網路泡沫。

數十億美元的產業蓬勃發展,美國經濟則進入了持續數十年的增長期。

這是由於製造業,家庭技術和總體工作效率的突飛猛進。

工作和生活變得更加輕鬆。


在被愛迪生欺騙之後,特斯拉決定以交流電的形式,將自己的精力投入到電氣革命中。

特斯拉在尋找財務以支持他對交流電世界的願景時,

特斯拉每天只花2美元,

以今天的相當50美元挖溝,以維持生計。

他形容這段時期非常痛苦。

特斯拉最終與西屋公司建立了夥伴關係。

這將使他與愛迪生通用電氣支持的直流系統直接競爭。

愛迪生的直流系統會產生危險的火花,

無法遠距離傳輸電力,每隔幾公里就需要一座發電廠,其電纜要像手臂那麼粗。

特斯拉的交流系統使用較細的電線,具有較高的電壓,並且可以長距離傳輸電力。

戰鬥進行中,獲勝者的獎賞是點亮整個世界。

到1893年,電流之戰達到了頂峰。

內心深處,愛迪生知道他的系統不如特斯拉。

他不希望公眾知道這一點。

住在愛迪生實驗室附近的的寵物突然開始消失。

這些神秘的消失不是外星人的工作,這是愛迪生的解決方案。

愛迪生收集了貓,狗和其他動物,用特斯拉的交流電對他們電死,

以證明這是危險的,無法在任何家庭中使用。

除此之外,愛迪生還協助創建了受刑犯的電椅。

特斯拉對此做出了回應,

通過在1893年世界博覽會上著名地通過自己的身體電流來發光

來證明交流電是絕對安全的。

這是愛迪生的一個像徵性的轉折點。

隨著時間,由於技術優勢,交流電逐漸普及並成為標準。

由於他的發明,特斯拉受到市民的普遍歡迎,因為他幫助他們簡化了生活。

從口袋裡只有四美分的收入到擁有空前的名聲,

他的才華和勤奮為他帶來了回報。

同時,愛迪生越來越受到通用電氣內部其他人的鄙視,

並在一系列合併之後最終失去了對公司的控制權。

話雖這麼說,但愛迪生確實發明了留聲機和攝影機,這給愛迪生帶來了一點榮譽,

在電流之戰中,特斯拉設計了交流電馬達,發電機,變壓器和電力傳輸技術,

獲得了自電話發明以來的25項最有價值的專利。

這些設計是如此出色,今天仍然在為家庭供電的所有系統中使用,

特斯拉這本身就是一個了不起的成就,但是他才剛剛起步。

在接下來幾年,特斯拉將發明一些推動20世紀並在今天仍然具有意義的基礎技術。


許多人認為馬可尼是無線電發明者,

但他的工作基於在特斯拉所做的工作,

特斯拉提出理論,認為無線電波可以傳輸訊息,

最早可以追溯到1893年演講中。

當馬可尼以發送第一個跨大西洋訊息而聞名於世時,

人們感到震驚

X射線檢查這是一個很有趣的故事,

發現了X射線倫琴(WilhelmRöntgen)被認為特斯拉先發現,

在倫琴聲稱發現後,特斯拉警告說X射線是危險的

愛迪生在他的一名員工杜利身上進行了測試,他的手臂被截肢後, 最終死於癌症。

愛迪生在1903年實驗中也向自己的眼睛發射了X射線。

特斯拉設計的第一座水力發電廠足夠強大,

可以照亮尼亞加拉大瀑布的一座城市,

這向世界證明了瀑布可以成為大規模的實用能源,

特斯拉已經設想到了發電機,

當他還是個孩子的時候,他如何利用移動水的能量,

很高興看到他的視野在整個美國主要城市中

特斯拉創造了一個袖珍大小的機器,

當它被放置在華爾街的一棟建築物中

並設定為建築物的固有頻率時,

其晃動過大,以至於鋼結構工人在一次地震中跌落到地面。

驚慌失措的人認為,警察將設備放回口袋並走開進行測試時,發生了地震。

他聲稱,如果他再過十分鐘,他可以將那棟建築物倒在地上

並使用相同的設備在不到一小時的時間內就將布魯克林大橋跌落了。

特斯拉還在技術允許之前,已經弄清楚了地球50年的共振頻率。

馬克·吐溫因消化問題而聞名,因此一個晚上,特斯拉邀請了吐溫到他的實驗室。

特斯拉指示吐溫站在振盪器平台上。

站立不到兩分鐘後,吐溫突然跳下平台奔赴洗手間,緩解了便秘。

但特斯拉最雄心勃勃的項目之一實際上是失敗,

儘管現在它已成為浪漫的特斯拉傳奇,

著名的Wardenclyffe塔(也稱為特斯拉塔)將通過利用地球的電離層作為傳輸設備的一部分

向世界提供自由能源,

金融支持者JP Morgan在發現該項目無法實現時就關閉了

特斯拉實際上是將該項目作為無線通訊塔賣給了摩根,而不是作為生產或傳輸能量的手段。

在馬可尼向大西洋發出第一波無線電波時,摩根大通的資金支持才被撤消。

讓摩根改變主意,

該項目在沒有摩根的情況下拖延了一段時間,並且荒謬地超出了預算,直到它最終崩潰為止。

今天,科學界說,特斯拉大廈無法運作,

這主要是由於能源等技術性因素傳輸過程中的損耗

以及特斯拉對無線電波物理的誤解,這是特斯拉的第一個重大失敗,

這使他使他走下坡

特斯拉熱愛人類,

人文主義者特斯拉相信改善人類生活質量,但不是為了經濟利益,

引用特斯拉本人的話,我所有的錢都投入了使人的生活變得更輕鬆的發明

特斯拉在1901年設想了無線網際網路,

而特斯拉在開發跨大西洋無線電時,

他設想了一種收集訊息並將其廣播到手持設備的系統,

這基本上就是我們現在所擁有的手機上的移動網際網路

因為特斯拉不知疲倦地工作

並發現了許多有關無線能量傳輸的事情,

特斯拉實際上在一次就失去了一切

他的實驗室在大火中燒毀,迫使他重新開始了自己的一生。

特斯拉可能有強迫症,失眠

特斯拉聲稱他每晚只需要睡兩個小時,

特斯拉還迷上了3,並在吃晚飯之前用18張餐巾紙打掃了他的飯廳,

他也討厭圓形物體上的珠寶,如握手和撫摸頭髮

他是如此的天才,他的偉大思想成為了他的垮台。

特斯拉的人生故事上升到國際聲譽和名望,

隨後同樣戲劇性地退縮到公眾的恥辱中沮喪和孤獨

否認他從特斯拉大廈開始的失敗導致了進一步的失敗,並進一步否認了螺旋式下降,

最終導致特斯拉陷入困境在生命的後半段,他的精神崩潰使特斯拉產生了幻覺,

致使現實和他的想像力之間的界限變得模糊,

這導致他獨自在這個實驗室裡不知疲倦地工作,

他經常說他的實驗室是唯一一個在那裡


引用了特斯拉的最後一次採訪中的話,

「我已經飼養了數千隻鴿子多年,但其中有一隻鴿子是一隻純白色的美麗鳥,翅膀上有淺灰色的尖端,不管我在哪裡,當我想要她的時候鴿子會找到我,我只希望和她打個招呼,她就會向我飛翔。然後我有一天晚上,我像往常一樣躺在黑暗中的床上,她飛過敞開的窗戶,站在我的書桌上,知道她想告訴我一些重要的事情,所以我起身去看她,呃,你想告訴我她快要死了,然後當我得到她的訊息時,她的眼睛裡有一束強光」

特斯拉在他的一生中已經獲得了100多項專利700項發明,

儘管如此,他多年貧瘠,他獨自在紐約客飯店的3327房裡工作,

他於1943年去世,靠牛奶和餅乾生活,

很多人會問特斯拉如何變得如此貧窮,

從長遠來看特斯拉本來可以成為世界上第一位億萬富翁,但他真的不在乎錢,他是榜樣,

因為西屋電流之戰陷入困境,他們幾乎破產,

因此西屋公司懇求特斯拉暫時削減特許權使用費,

以使西屋公司可以度過這個艱難的時期並倖免於難,

特斯拉在那裡撕毀了合同,總價值達3,000億美元。

特斯拉只是簡單地表示,他很高興西屋公司相信他,

沒有人能在改變世界中扮演重要角色,這足以使他獲得剩餘的回報。

特斯拉一生累積下來的剩餘錢全部花在了許多失敗的項目上,例如特斯拉塔。

特斯拉的想法幫助美國成長為一個工業國家和20世紀的強國,

但他的邊緣化一直持續到今天,他幾乎沒有在許多教科書,

主要是因為特斯拉並不在乎利潤成名或財富,他只是想讓世界變得更美好,

這與當時大多數不幸的商人相反

特斯拉天性的優勢從他的工作中獲利,使他一無所有,這對我們所有人來說都是一個教訓,

特斯拉的最後一句話,「現在是他們的,我奮鬥的未來是我的」,

這就是特斯拉的故事

他預測,“人類女性在爭取性別平等方面將以一種新的性別秩序結束,而女性將成為上級。”


2020年9月21日 星期一

如何瞬間移動?

愛因斯坦不懼怕新想法,

但1920年代,量子力學世界開始轉向一個方向,與經典物理的絕對預測大相徑庭

愛因斯坦不想走這個方向,

量子力學似乎在測試中脫穎而出,尤其是雙狹縫實驗



想像你在保齡球館,球道中間有兩個洞。

如果將一些球沿著球道滾動,要嘛被障礙物阻擋,要嘛通過縫隙,擊中後面的螢幕。

這些球總是直接撞擊在螢幕的正後方,

除了使用保齡球以外,

使用要小數十億倍的電子。

如果扔一堆這樣的電子會發生什麼情況?

電子不僅擊中兩個區域,落在整個探測器螢幕上,並形成條紋圖案,

那到底怎麼回事?



這種模式也可能僅意味著一件事情:波

波做各種有趣的事情, 保齡球永遠做不到的事情

他們可以分開並可以合併

如果通過雙縫隙送出水浪,它將分裂然後兩個波將相交,

兩組波峰和波谷相交,在某些地方變大,在其他地方變小,有時它們互相抵消,

水的高度與屏幕上的亮度相對應。

一系列條紋以及所謂的干涉圖樣

那麼,作為粒子的電子將如何形成該圖案?

單個電子如何最終在波中傳播呢?

粒子波是波嗎?粒子如何成為波?

石頭是粒子的例子,海浪是波的例子,現在有人告訴你一塊石頭就像海浪?

早在1920年代,科學家們一直在努力理解這種波狀行為。

想知道運動中的單個電子可能會擴散成波,

物理學家薛丁格(Erwin Schrodinger)提出了一個似乎可以描述它的方程。

薛丁格認為這波波是對擴展電子的描述,

電子以某種方式被抹去了,不再是一點,而是像糊糊狀的。

關於它到底代表什麼的說法有很多爭議。

伯恩對波動方程所描述的東西提出了一個新的革命性想法。

伯恩說,波動不是一種塗抹的電子或以前在科學中遇到的任何其他事物,

相反,他宣稱,這實際上是機率波

伯恩說,任何位置都可以預測在該位置發現電子的可能性的大小,

而該波很大,那是電子最有可能出現的地方。

確實如此,那很奇怪,所以電子本身似乎是一堆雜亂無章的東西。

不禁要問,現在的電子在哪裡?

可以問是否在空間的這一小部分中尋找電子嗎?可能性是多少?

會在那找到它嗎?

意味著隨時隨地都在擾動。

聽起來像這種怪異的描述電子那樣的粒子運動的新方式,

當投擲單個電子時實際上是正確的,我永遠無法預測將要降落的地方,

但如果使用薛丁格方程來尋找電子的機率波,我可以肯定地預測

如果投出足夠多的電子,然後說? 33.1%會在這裡,7.9%會在這裡,

如此反覆的實驗已​​經證實了這類預測,

因此量子力學方程式的精確度令人驚訝,

只要你可以接受,關於機率的所有資訊


假設在輪盤賭桌上的36號投注100元賭注

確實知道我們在這場比賽中獲勝的可能性。

賭場仍然可以確信幾千次旋轉交易的過程他們將獲勝,

並且可以精確地預測究竟是多久一次?

根據量子力學,世界本身就是一個這樣的機會遊戲。

宇宙中的所有物質都是由原子和次原子粒子構成的,

這些粒子是由機率論確定的,而不是確定性,

這是由內在的機率論來描述的,

這是高度違反愛因斯坦的直覺

愛因斯坦無法相信最深層次的現實的本質是由偶然決定的,

這就是愛因斯坦無法接受的

愛因斯坦說上帝不躑骰子

他不喜歡


但是許多其他物理學家並沒有因此而推遲,

因為量子力學方程使他們有能力預測原子和微小粒子行為,具有驚人的精確度

不久之後,這種力量將導致一些非常大的發明二極體,電晶體

如果量子力學突然發生衝擊,我們擁有的每台機器幾乎都將停止起作用,

實際上,當今的每台電腦,數位相機和手機,

二極體,電晶體是是構成目前資訊技術的基礎,

它們以各種方式工作,成為日常生活的基礎,

沒有量子力學, 我們會回到黑暗時代。

更準確地說,如果沒有量子力學,那社會將回到19世紀的蒸汽機和電報

量子力學是我們物理學家發現的最成功的理論,

但仍在爭論它的含義是什麼,

它說明了我們的現實?


儘管量子力學取得了巨大的勝利,

但是仍沒有回答過愛因斯坦在1920年代提出的基本問題,

涉及機率和測量的觀察行為。

波耳說測量改變了一切,他相信在測量或觀察粒子之前,其特性是不確定的,

例如,雙縫實驗中的電子在檢測器之前

它可能幾乎在任何地方具有各種各樣的可能性,直到觀察到它為止,

直到那時,位置不確定性才會根據量子力學方法消失。

當測量粒子的測量行為時?

測量行為迫使粒子放棄可能存在的所有可能的位置,並選擇一個確定的位置,

這就是迫使粒子做出選擇的原因

波耳接受現實的本質是內在的模糊

愛因斯坦一直都相信確定性。

正如愛因斯坦所說,即使我不看它,我也相信月亮在那裡。

感到沮喪宇宙的現實取決於是否碰巧睜開眼睛 , 這真奇怪

愛因斯坦確信量子理論缺少某些東西,

即使當不看它們時,也可以描述粒子的所有詳細特徵,

愛因斯坦認為量子力學並不完整。

儘管愛因斯坦的論點使波耳不為所動,

愛因斯坦一再重複說上帝不丟骰子,

波耳仍然不為所動,

波耳回應,不要告訴上帝該怎麼做

在1935年,愛因斯坦以為他終於找到了量子力學的致命弱點。

某種奇怪的東西使他反駁了宇宙的所有邏輯觀點。

證明該理論的關鍵是不完整

所謂的量子糾纏,量子力學最離奇,最荒謬,最瘋狂,

量子糾纏是來自量子力學的理論預測。


如果量子緊密靠近,它們可能會糾纏在一起。

量子力學說,即使以相反方向分離發送那些粒子,它們也可能仍糾纏不清。

為了理解這有多麼深奧,我們認為電子的特性叫做自旋,

與其他量子質量一樣,電子自旋通常完全模糊且不確定,

直到測量它的時刻以及發現時,它要嘛是順時針旋轉,要嘛是逆時針旋轉。

現在想像兩個旋轉的硬幣的行為就像兩個糾纏的電子,

那麼每次一個落到正面時,另一個都會保證落在反面上,

反之亦然,

但是波耳和他的同事們所擁護的量子力學甚至更遠。

如果發現其中一對發現正面,

則可以肯定如果一對中的一個即使在另外一個星系上,

沒有電線或發射器

仍將它們連接在一起變成反面。

換句話說,如果在此處測量了一個粒子,那麼無論多遠,你的測量都將影響它,

而且它的纏結夥伴也會對其產生影響。 

他稱它為怪異的遠距作用,

這是什麼令人驚訝

當對一個粒子進行測量時,會影響另一粒子的狀態,會改變其狀態。

沒有力或滑輪,或者電話線。

這完全是離奇的

愛因斯坦,不能接受這樣的糾纏方式說服自己,

他同意糾纏的粒子可以存在,

但是他認為存在一個更簡單的糾纏粒子

解釋對於為什麼它們之間的鏈接沒有涉及神秘的長距離連接,

他堅持認為糾纏的粒子更像是一雙夾腳拖。

想像一下,有人將一雙夾腳拖分開放在兩個行李箱中,

一個人拿著一個行李箱到南極, 一個交給我,

在打開行李箱之前,我知道它有左腳或右腳拖鞋,

當我打開行李箱,如果發現左腳拖鞋,

那一刻我知道在南極的那個箱子必定裝有一個右腳拖鞋

即使沒有人看過裡面,

但通過觀察我沒有影響到夾腳拖的情況,這沒有什麼神秘之處

總是有一個左腳拖鞋,有一個右腳拖鞋。

愛因斯坦認為完全相同的想法適用於糾纏粒子

電子從它們飛散的那一刻起就必須被完全確定了。

波耳支持,即粒子就像旋轉的硬幣,

即使在幾光年遙遠的距離上也可以立即將其隨機結果聯繫起來;

誰是正確的?



一個人知道如何解決問題,整個問題都被認為不是哲學

1955年,愛因斯坦逝世,科學仍然堅信量子力學最多只能提供一張不完整的現實圖景。

1967年,在哥倫比亞大學,愛因斯坦挑戰量子力學的任務被一個不太可能的新兵接手。

阻礙他前進的是他在量子力學的成績。

克勞澤(Clauser)想知道,愛因斯坦是否可能是正確的。

一位名不見經傳的愛爾蘭物理學家約翰·貝爾(John Bell)

貝爾似乎找到了一種方法來打破愛因斯坦與波耳之間的僵局

他想一勞永逸地對世界展示量子力學的觀點可能是錯誤的。

貝爾發現瞭如何辨別出糾纏的粒子是否確實是通過怪異動作進行通訊,或者沒有任何東西。

貝爾是一位理論家,他的論文表明,可以決定這個問題,

可以建造一台能夠創造並比較許多糾纏的粒子的機器?

貝爾把這個問題變成了一個實驗性的問題,

這不僅僅是關於哲學或而且他設想的實驗可以完成。

Clauser x'機器可以測量成千上萬對糾纏的粒子,並比較它們在許多不同方向上的自旋。

克勞斯(Klaus)重複了他的實驗,

很快法國物理學家Elana spay進行了一項更複雜的測試,

結果得到了更加明確的結果,

消除了幾乎所有揮之不去的疑問,

結果令人震驚。

他們證明量子力學是正確的

量子糾纏是真實的

測量一件事實際上可以立即影響其遠方的夥伴,

好像它們之間的空間根本不存在一樣。

愛因斯坦認為的一件事不可能在遙遠的地方發生怪異的動作,

實際上至今仍然很難理解它。

這是量子力學最奇怪的事情,甚至無法理解。

我們只能說,這顯然是世界選擇的方式,

如果我們接受世界真的以這種奇怪的方式,

我們可以利用長距離的詭異糾纏動作來做有用的事情

以某種方式將人們從一個地方轉移到另一個地方,

而又不跨越它們之間的空間。

換句話說,星際迷航成為現實,

或者說《瞬間移動》看上去很方便。

2018年4月25日,芬蘭阿爾托大學教授麥卡(Mika Sillanpää)的團隊成功地量子糾纏了兩個鼓膜。

鼓膜約為頭髮的寬度,由1015個金屬原子製成。

通過超導微波電路,在接近絕對零度(-273°C)下,持續約30分鐘的互動。

這實驗展示了巨觀的量子糾纏。

2020年9月11日 星期五

男女排隊買蔥油餅代表什麼?

這攤蔥油餅每天都有許多男男女女來排隊

這代表什麼?


這篇部落格是儲存在遙遠地方的一串排隊的0和1

現在看起來簡單而且已經不流行

卻是經歷一個非常漫長而艱鉅的過程才發展出來。


資訊是一個非常奇怪的概念。是一個非常困難的想法。

但是在理解的過程中,發現資訊是我們宇宙的基本組成。

操縱它將能釋放巨大的力量。


5,000年前,有史以來最具變革性,破壞性,創造性的技術。

也是最簡單的之一。

該發明是 文字

寫作就是資訊的儲存和傳輸。

文字可以使想法持久。




這些是現有的一些最早的文本。

發現的最早文字是在黏土板上寫字的,

它來自伊拉克,美索不達米亞。

它來自蘇美爾人的文化。

一開始他們只是用象形符號來表達想法。

直到有人偶然發現可以在黏土表面上製作這些圖形符號

不只代表形狀,還能代表聲音

這是人類的巨大飛躍。

通過組合不同的聲音圖片,美索不達米亞人可以表達任何想法。

一旦發現該系統,就意味著可以說的一切,

即使是最奇怪或抽象的思想也可以轉化為符號。

資訊現在可以存放在於人腦之外。

這意味著它可以放很長一段時間。

這個想法使美索不達米亞人著迷。

這個國王在這裡立了一個可愛的碑,大約在公元前2100年。



他將其埋在寺院的地基中,作為對未來的資訊。

這位Ur-Nammu是Sumer和Akkad的國王-

住在古代美索不達米亞的南部和北部。

他為她建造了房子,之後還進行了修復。

這是一件值得驕傲的事情。

他希望每個人都知道這一點,這是未來的真實資訊。

這黏土上存儲了數千年前的資訊。

4000年前的想法仍然存在。


你有想法,有演講,人類的希望,文學,祈禱

人類靈魂的所有這些想法永遠牢記在泥土中。

通過將聲音變成符號,美索不達米亞發現,可以很容易地將資訊從一種形式更改為另一種形式。

從以聲音形式到以黏土碑上的符號形式存在的事物。

這僅僅是開始。

人類尚未意識到符號的真正力量。

在4,000年的時間裡,寫作幾乎是人們使用的唯一資訊技術。




但是在19世紀,工業革命期間,情況開始發生變化。

這些技術都將來自非常實用,非常不理論的起源。

18世紀末,法國的里昂市開發出了一種新型的資訊技術。

18世紀的里昂是世界上最好的工匠的故鄉。

也是一個富裕,富麗堂皇,最重要的是金錢的地方。

多虧住在這裡的富有和時尚的貴族和銀行家,

它成為世界上最偉大的絲綢編織工業的所在地。

該市近三分之一的居民從事絲綢業,那裡有14,000多台織機。



錦緞是使里昂聞名的材料。

這是一種美麗而復雜的機織織物,生產起來非常費力。

一個由兩個人組成的團隊每天工作一天,最多只能產生大約三公分的這種驚人的東西。

對里昂高檔面料的需求量很大。

但絲綢的編織過程非常緩慢。

要感謝一個名叫Joseph Marie Jaquard的士兵和織布工,開發一種設備來幫助加快編織速度。

在此過程中,它將揭示有關資訊的基本事實。

Jaquard在1804年為其發明申請了專利。

當時,織機是人類有史以來最複雜的機制

Jaquard的織機是一個創造力的奇蹟。


他只設計了一台機器,它的結構沒有任何改變-

它的機器可以進行程式化,以編織設計人員想到的任何樣式。

它可以生產幾乎所有的絲線設計,而幾乎不會暫停生產。

Jaquard找到了編織的聖杯。




秘密是一張簡單的打孔卡。

打孔卡將織機設計的精髓保留在其中。

當打孔卡被送入織機時,它們將起降低和提起相關線的作用。

..重新製作絲綢圖案。


任何設計都可以分解並轉化為一系列打孔卡,然後由織機編織。

資訊正在從圖片轉換為打孔卡再到成品織物。

一台編織紡織品的機器,編織是它的任務,

但是沒有具體說明應該編織什麼紡織品。


該資訊包含在卡中編碼的資訊中。

因此,可以對卡進行編排,指示其操作。

這對後來的事情產生了巨大的共鳴。


Jaquard的織機徹底改變了絲綢工業。

但其核心是更深層的東西,比其工業起源和加速編織的能力更普遍。

織機揭示了抽象資訊的力量。

它表明可以掌握事物的本質,提取重要資訊並以另一種形式表示它。

寫作代表可以使用一組符號來捕獲口語。

現在,Jaquard證明了只有兩個符號-一個孔或一個空白,

可以以任何可以想像的圖片捕獲資訊。


用絲綢編織的提花肖像。它具有數十萬針的驚人細節。

但是,捕獲所有逼真的圖像的所有資訊都可以存儲在一系列打孔卡中。

準確地說是24,000個。


這是一個意義深遠的想法的絕妙例子。


在這種情況下,卡片上打有一系列孔-

可以捕獲更複雜得多的事物的本質。

如果24,000張打孔卡可以創建這樣的圖像...

如果您有2400萬,會發生什麼?

還是24萬億張卡片?

哪些新型複雜資訊可以被捕獲和表示?

只要有足夠的符號,就可以使用簡單的符號來描述整個宇宙中的任何事物。


將資訊轉換為抽象符號進行存儲和處理已被證明是一個非常強大的想法。

但是,數千年來,資訊的發送方式,通信方式一直沒有改變。

電信技術之前的世界是一個截然不同的地方,

因為只能發送與發送對像一樣快的消息。

在紙上或類似的東西上寫一條消息

然後將其交給可以快速運行,或者可以騎馬或上船的人。


但是在19世紀,資訊的發送速度將大大提高,

多虧了令人難以置信的新資訊傳遞-電力。

電被發現後不久,人們對它作為一種傳輸資訊的潛力越來越振奮。

看來,如果可以隨意控制和召喚它,電力將是發送資訊的理想媒介。

電力似乎具有許多優點,可以發送消息。

它是通過電線發送的,這意味著它幾乎可以在任何地方去。

它不受惡劣天氣的影響,最重要的是,它可以快速移動。

但是,在19世紀初,想要用電作為溝通的人們面臨著一個大問題。

如此簡單的信號如何用於發送複雜的消息?


世界上最令人印象深刻的早期電子通信技術之一。

一些設計用來通過電發送信號的早期設備。

它由塞繆爾·索梅林(Samuel Soemmering)於1809年在巴伐利亞開發。


因此,如果發送者要發送字母A,他將通過相應的導線發送電流。

在接收器的末端是一個裝滿液體的罐,電流迫使化學反應

導致氣泡出現在相應字母A上方。

整個過程非常精巧,甚至有些費力。


但是真正有趣的是,發送方必須讓接收方知道他即將發送信號。

他通過發送額外的電流來做到這一點...

鈴響..並觸發鈴聲。

可以想像,這不是最快的系統。

在Soemmering之後,人們採取了各種方法來嘗試解決用電發送消息的問題。

但是他們都遭受了過於復雜的代碼的困擾。

這些設備都以自己的方式巧妙地進行了創新,

在1840年代,它們被一種發送信號的方式所取代,這種信號一直持續到今天。

它由藝術家和企業家摩斯(Samuel Morse)及其同事維爾(Alfred Vale)共同開發。


他不是賣漢堡

他們用非常簡單有效的代碼來傳遞消息。

就像提花的打孔卡一樣,摩斯的天才在於其簡單性。

使用一組短時和長時電流脈衝,

他們可以拼出字母的字母。

維爾建議,英語中最常見的字母的代碼最短。


·-·-  這樣就發送A。

--··- 這樣發送Z。


這意味著可以快速有效地發送消息。

找出其中的代碼部分,就像弄清楚電池和電線一樣複雜,

他們一起創造了一種全新的技術,即電報。

電報再次顯示了將資訊從一種媒體轉換為另一種媒體的力量。

資訊最初是固定在人腦中的。

然後用黏土,紙和打孔卡。

現在,由於摩斯,資訊可以停留在電力中

這使得它比以往任何時候都更輕巧,更快。

在短短的幾年內,電報網絡將遍及全球,

為現代資訊時代奠定基礎。


在他們之間,提花和摩斯發現了新穎方式來操縱,處理和傳輸資訊。

幾千年的發明發展,最終將整個星球束縛排列成網格狀,

以驚人的速度傳送高度抽象的資訊。


對於19世紀末的人們

似乎人類操縱和傳播資訊的能力已達到頂峰。

由於一個奇怪的問題,首先將提示資訊的真實本質,

一位出色的蘇格蘭物理學家夢寐以求,

馬克士威(James Clerk Maxwell)是19世紀的傑出人物之一。

馬克士威的眾多興趣中,他著迷於熱力學科學-

隨著蒸汽機的誕生而產生對熱量和運動的研究。

馬克士威是最早了解熱實際上只是分子運動的人之一。

物體越熱,其分子運動的速度就越快。

這個想法將使馬克士威進行一個非常奇怪的思想實驗,其中資訊起著至關重要的作用。

馬克士威通過簡單地推論

由於裝滿空氣的盒子裡發生的事情,

可以使另一半變熱。

可以將其想像為在不使用任何能源的情況下在冰箱旁邊建造烤箱。


聽起來很瘋狂,但馬克士威的論點極具說服力。


想像一下,一個小惡魔棲息在盒子上,

他的視線非常好,因此他可以準確地觀察盒子內所有空氣分子的運動。

他控制著一個將盒子分為兩半的分區。

每次他看到一個快速移動的分子從右側接近該分區時,將其打開,允許其通過左側。

每當他看到一個緩慢移動的分子從左側接近該分區時,將其打開,使分子向右穿過。

隨著時間的流逝,所有快速移動的熱分子將積聚在盒子的左側,

以及所有緩慢移動的冷分子在右側。


至關重要的是,惡魔只用有關分子運動的資訊進行了這種分類。

馬克士威的惡魔似乎在說,只要掌握有關分子的資訊,就可以從無序中創造秩序。

這個想法在19世紀的思想面前飛速發展。

熱力學科學已經非常清楚地表明,

隨著時間的流逝,宇宙的熵,其無序會一直增加。事情注定要崩潰。

但是惡魔似乎暗示可以將所有東西放回原處,而無需消耗任何能量。

只需使用資訊,就可以創建秩序。

事實證明,這是一個極難解決的問題,

尤其是因為出色的馬克士威提出了一個遠遠超出其時代的想法。

他對物理學的影響真是太神奇了

他提出了這個非常複雜的概念


他並沒有真正的解決方案,他提出了解決方案,並將其保留。

接下來的大約120年是極其激動人心的辯論和發展,

嘗試解決並解決此問題。

那麼馬克士威的惡魔到底是怎麼回事?

聽起來有些牽強和幻想,

但是想像一下,如果能在現實世界中建造一台可以模仿惡魔動作的機器,那將是有可能的。

可以用它來加熱一杯咖啡,運轉引擎或為城市供電,這些都不過是純粹的資訊而已。

好像我們可以在不消耗任何能量的情況下在宇宙中創建秩序。

科學家憑直覺感到這一定是錯誤的。

問題是要解決這個問題需要100多年。

馬克士威的謎語隆隆而來時,出乎意料的事情發生了,

夢以求的新設備可以執行令人難以置信的只需處理資訊即可完成複雜的任務。

而且,這是實際上可以製造的設備。


該機器將被稱為電腦更早叫計算機,

其背後的想法來自一位非常傑出且富有遠見的科學家。

圖靈(Alan Turing)是最早想到現代電腦的人,


唯一功能是操縱和處理資訊的機器。

利用抽象符號的力量的機器。

一台可以實現現代世界幾乎所有方面的機器。

圖靈的不可思議的想法首先出現在1936年發表的,如今已成為傳奇的數學論文中。

在短暫的一生中,圖靈將嶄新的開創性思想帶入了整個主題,

從密碼學到生物學。

他的思維之廣令人嘆為觀止。


但是對於大多數科學家來說,正是他在這36頁中概述的概念將他標記為真正的特殊。

正是這項工作使他值得擁有“天才”頭銜。

圖靈在24歲時出版,

關於可計算數字

應用於Entscheidungsproblem

解決數學邏輯的基礎。

令人驚奇的是,現代電腦的想法是圖靈出色的推理能力的結果而出現的。

他完全在想別的事情,

他不是坐在那裡想,

“我想嘗試發明現代電腦”

他在數學基礎上思考這個非常抽象的問題。

而且電腦的種類完全出乎了人們的意料之外。

沒有人會猜到圖靈非常抽象,

在數學基礎上進行深入研究可以產生

任何具有任何實用價值的東西,

更不用說會改變地球上幾乎每個人的生命的機器了。

圖靈已經著手了解是否可以僅通過遵循一組規則來完成某些數學過程。

這就是讓他思考的原因


1936年,“電腦”或計算機一詞的含義與今天的含義非常不同。

這意味著一個真正的人用鉛筆和紙進行算術運算。

銀行僱用了許多通常是婦女來支付利息。

稅務局僱用他們來計算要收取多少稅。

天文台僱用他們來計算導航數據。

用人當機器對現代世界至關重要,

隨著科學和工業的日益複雜,處理產生的大量資訊變得越來越複雜。

圖靈在他1936年的論文中所做的是一個簡單而深刻的問題。

“進行計算的人在想什麼?”

為此,他首先必須丟棄所有多餘的細節,

因此只保留了計算過程的本質。

因此,首先是墨水瓶。然後是筆,滑尺。鉛筆和紙墊。

所有這些使事情變得更加容易,但是對於執行計算的人來說,它們都不是絕對關鍵的。

現在,圖靈問道:“人腦中發生了什麼?”

這是一個非常複雜的生物系統,

有意識,思想和見識的能力,但對圖靈來說,

這些都不是計算過程的關鍵。

圖靈意識到,要計算某些內容,必須嚴格遵循一組規則。

這就是全部了。

它需要預先計算中涉及的更高級的智慧,

當時在想,說可以有一個機械過程-

而通過機械手段,他意味著一個沒想到的過程-執行相同的動作。

因此,消除了具有所有高級功能的人類代理的必要性。

這就是他試圖做的事情的革命性之處。

圖靈的聰明才智使任何計算都具有兩個方面...

數據,以及如何處理數據的說明。


這將是他洞察力的關鍵。

圖靈必須找到一種使機器理解指令的方法

像“加”,“減”,“乘”,“除”等,就像人類一樣。

換句話說,他必須找到一種將這類指令翻譯成機器可以理解的語言的方法。

憑藉完美無瑕的邏輯,圖靈做到了這一點。

這看起來像是一串隨機的1和0,

但是對於計算機而言,它是一組可以逐步讀取的指令,

告訴機器以某種方式運行。

因此,儘管人類電腦可以查​​看該符號並了解所需的過程,

像這樣,電腦必須對其進行解釋。


Turing設想的這種紙帶就是我們現在所說的電腦記憶體。

但是圖靈並沒有就此止步。

圖靈意識到以這種方式輸入機器指令會產生驚人的結果。

這意味著只需一台機器即可執行想到的幾乎所有任務。

這是一個非常簡單的概念。

為了使機器執行新的工作,要做的就是向機器提供一組新的說明和新資訊。

這個想法被稱為通用圖靈機。

想要機器做的越多,磁帶必須越長。

更大的記憶體可以容納有關如何處理和任何可想像的資訊的複雜指令。

有了足夠記憶體,電腦將能夠執行幾乎無限數量的任務。

圖靈的想法是,只需提供一台電腦,就可以完成許多不同的任務

長期的指示是他最大的遺產。

自從他的論文以來,圖靈的夢想就實現了。

因此,計算,打電話,錄製運動圖像,寫信,聽音樂-

這些都不需要定制機器。


它們都可以在單個設備上執行。

提供的指令集可以告訴電腦如何模仿電話或打字機。

但是它們也可以描述自然法則,物理學定律。自然世界的過程。

這只是開始暗示電腦的功能。



將指令變成機器可以理解的符號,不僅可以重新創建簡單的圖片或聲音,

但是一個過程,一個系統,不斷變化和發展的事物。

通過操縱簡單的符號,電腦能夠捕獲自然世界本身的本質和秩序。

通過思考人腦如何處理和計算資訊,

圖靈擁有20世紀最重要的想法之一。

資訊的力量正在展現自己。


人們很容易想到,在圖靈的想法變為現實之後,資訊的真正力量就會釋放出來。

但是圖靈只是故事的一半。

現代資訊時代將需要另一種想法,該想法將最終確定資訊的本質,

及其與宇宙秩序和無序的關係。


這是一個天才而又古怪的數學家和工程師所夢寐以求的想法。

克勞德·香農(Claude Shannon)是一位真正的特立獨行者,

他解決不尋常問題的願望將帶來革命性的新想法。

它將揭示資訊的基本性質以及各種形式的通信過程。

香農(Claude Shannon)的論文- 通訊的數學原理。

現在,標題聽起來有些枯燥,

但它是20世紀最重要的科學論文之一。


它不僅為現代世界的通訊網絡奠定了基礎,

它也使我們對人類語言,我們直覺所做的事情例如說和寫有了新的見解。


該論文於1948年發表,

當香農在新澤西的貝爾實驗室工作時-龐大的貝爾電話網絡的研究部門。

這是一家以其前瞻性,輕鬆的氛圍而聞名的機構。

數學家可以自由地解決他們感興趣的任何問題。

實驗室管理人員唯一需要的是保持敞開的心胸,

他們是絕對自由的,氣氛令人難以置信。

人們在玩,並被鼓勵玩。

尤其是香農被賦予自由統治權,幾乎可以做任何他想做的事情。


貝爾電話網絡面臨一個巨大的問題。

每天,他們在世界各地傳輸大量電子資訊。

但是他們對如何正確地測量這些資訊或如何對其進行量化沒有真正的想法。

簡而言之,他們的整個業務都建立在他們實際上不了解的東西上。

令人驚訝的是,他們的超級巨星員工香農會為他們提供所需的一切。


他採用了模糊而神秘的資訊概念,並設法將其固定下來。

現在,他沒有使用一些措辭巧妙的哲學定義來做到這一點。

他實際上找到了一種衡量消息中包含的資訊的方法。

令人驚訝的是,香農意識到消息中的資訊量與其含義無關。

相反,他表明這僅與消息的異常程度有關。

資訊與意外情況有關。

因此新聞就是新聞,因為它出乎意料,越是出乎意料,它就越有新聞價值。

因此,如果今天的新聞與昨天的新聞相同,那麼根本就不會有新聞。

並且該資訊內容將為零。

突然之間,有了聯繫...

意外情況和資訊。

但是Shannon會走得更遠,並給資訊提供自己的度量單位。

那麼,他是怎麼做到的呢?好,

他表明,希望發送的任何郵件都可以轉換為二進制數字-

一長串的一和零。

只需將其視為編寫相同消息的另一種方式即可。

香農意識到將資訊轉換為二進制數字將是一項非常強大的行為。

這將使資訊可管理,準確,可控且精確。

香農在他的論文中指出,一個二進制數字-

這些一或零-是資訊的基本單位。

將其視為資訊的原子-最小的一塊。

然後,在定義了這個基本單元後,他甚至給我們起了個名字,這是我們今天都熟悉的。

他使用了“二進制數字”一詞的縮寫-“位元”。


這想法被證明是一個非常有力的想法。

位元是最少的資訊量。

它非常重要,因為它是基本原子。

它是最小的資訊單元,

具有兩個狀態的任何系統(例如帶有正面或反面的硬幣)都可以承載一點資訊。

1或0。

打孔或不打孔。

開啟或關閉。

停下來或前進。


所有這些系統都可以存儲一位資訊。

多虧了香農,才成為所有資訊的通用語言。

任何東西-聲音,圖片,文本-都可以轉換為比特,並可以由任何處於兩種狀態的系統傳輸。

香農建立了一個新的,影響深遠的理論。

他開始探索的思想將成為我們現在所說的“資訊論”的基石。

他採用了一個抽象的概念-資訊-並將其轉變為有形的東西。

原來只是一個模糊的概念現在已經可以測量-真實的東西。

轉換為比特,使事物數字化的想法將從根本上改變人類社會的許多方面。

但是資訊不僅僅是人類創造的東西。

我們開始理解這一概念不僅是21世紀人類社會的核心,

而且也是物質世界本身的核心。

我們創造的每一個“資訊”,每本書,每部電影,網際網路的全部內容,

即使是最微不足道的事件也包含著驚人的資訊量。


想像一下,需要多少位資訊來描述這一點。

物理定律的美麗而復雜的相互作用在規模和時間範圍內發生

這通常是我們所無法察覺的。

但是在這裡,只看到自然複雜性的一小部分。

想像一下數萬億個原子之間的相互作用。

描述的位數幾乎是無法想像的。

但令人驚訝的是,現在,

感謝圖靈和香農的思想,我們能夠更詳細地描述,建模和模擬自然。


看來,資訊不僅僅是描述現實的一種方式。

在過去的幾年中,我們發現資訊實際上是物理世界不可分割的一部分。

要掌握資訊是一個非常困難的主意,

從貝多芬交響曲到字典的內容,甚至是轉瞬即逝的思想,

所有資訊都需要以某種形式的物理系統體現。

令人驚訝的是,我們了解真正聯繫的原因

資訊與現實之間的關係是因為馬克士威的魔鬼。

記住,惡魔似乎可以利用資訊在一開始完全混亂的空氣中創造秩序。

而且,它可以在不花費任何精力的情況下做到這一點。

資訊似乎能夠打破物理定律。

好吧,這不是真的-不可能。

馬克士威的惡魔無法免費獲得能量的原因就在他的頭上。

惡魔實際上只是在利用資訊來創造有用的能量。

但這並不意味著他一無所獲。

還記得惡魔是如何工作的嗎?

他在盒子的一側發現了一個快速移動的分子,打開了一個隔板,讓它直達另一側。

但是每次他這樣做時,都必須將有關該分子速度的資訊存儲在他的記憶中。

很快他的記憶將耗盡,然後他只有在開始刪除資訊後才能繼續。

至關重要的是,這種刪除將需要他花費精力。

惡魔需要記錄哪些分子正在向何處移動,如果記錄保存設備只有有限大小,

在某些時候,惡魔將不得不刪除它。

這是一個不可逆的過程,會增加宇宙的熵。

一勞永逸地抹去資訊的熵。


發現的是,有一個特定的最小能量量,

被稱為蘭道爾極限

刪除一點資訊。

它很小,每克糖的能量不到萬億兆之一,但它是真實的。

它是宇宙基本結構的一部分。

令人驚訝的是,我們現在可以進行真實的實驗來測試馬克士威想法的各個方面。

通過使用雷射和微小的灰塵顆粒,世界各地的科學家探索了這種關係

在資訊和能量之間以驚人的準確性。

馬克士威的思想實驗,今天,它仍然處於科學研究的最前沿。

馬克士威的惡魔將兩個最重要的概念聯繫在一起

在科學中-能源研究和資訊研究

並表明兩者之間有著深遠的聯繫。

我們現在知道的是,資訊遠不是一個抽象的概念,

遵循與宇宙中所有其他事物相同的物理定律。

資訊不僅僅是一種抽象,

只是數學上的

資訊實際上是由某種東西攜帶的。

所以它被編碼到某物上-

一塊石頭,一本書,一張CD。

不管它是什麼,都有一個承載資訊的載體。

這意味著資訊的行為符合那些物理定律。

因此它不能破壞物理定律。

在過去的幾千年中,人類學到的資訊永遠不會與物質世界分離。

但這不是障礙。

使資訊如此強大的原因是,它可以存儲在我們選擇的任何物理系統中。

從使用石頭和黏土來保存資訊,直至永遠

使用電和光,以便可以快速發送,

存儲資訊的介質為其賦予了獨特的屬性。

如今,科學家們正在探索處理資訊的新方法,

使用從DNA到量子粒子的所有東西。

他們希望這項工作將迎來新的資訊時代,

每一點都像最後一樣具有變革性。


資訊似乎抽象而虛幻,

我們現在知道它必須始終體現在物理系統中。

這是一個令人興奮的想法。

這樣想吧-一塊黏土可以用來寫詩。

空氣分子可以傳遞交響樂的聲音。

一個光子就像一個畫筆。

可以將物質宇宙的各個方面都視為一塊空白的畫布,

我們可以用來建立美麗,結構和秩序。




2020年9月9日 星期三

為什麼我的房間變得那麼亂?

當到山上的咖啡廳,喝著咖啡,看著百萬夜景



想一想需要多少戶人家點亮燈火才能有這樣的風景?

如果一個月沒有電力會是怎樣的生活?


能源對我們所有人至關重要。

我們用它來為我們的運輸提供動力

並為我們的房屋照明。

更重要的是,能量對生命本身至關重要。

如果一個月沒有食物獲得的能量,我們就gg。


但是能量到底是什麼?

是什麼使它對我們如此有用?

科學家們會想出一套奇怪的定律,

將從引擎到人類再到恆星的所有事物聯繫在一起。


在人類歷史的過程中,

用各種不同的方法來從環境中提取能量。

從採摘水果到燃燒的木頭,再到帆船,再到水車,應有盡有。


人類可能在100萬年前就知道使用火

用火來打獵 來烹煮食物 用來保暖 和照明 用來鍛造武器


但是直到大約300年前, 人類才發現火的另一種不可思議的力量。

人類開發了一種機器,能夠使用大量能量以執行以前難以想像的任務。

發生這種情況要歸功於許多人,並由於許多不同的原因,


最早嘗試了解能源的人之一。

戈特弗里德·萊布尼茲(Gottfried Leibniz)是外交官,科學家,哲學家和天才。

他一直在努力了解宇宙運轉的機制。

萊布尼茲像他的同時代幾位偉大的人一樣,

絕對相信我們周圍的世界是一台由有才智的人設計的巨大機器。

如果能了解機器的工作原理,

就可以了解宇宙以及宇宙如何運作。

因此,萊布尼茲一方面在神學和哲學之間,另一方面在工程和力學之間都有研究。

哲學與工程學之間的這種聯繫使他在1676年進行了研究

乍看似乎是一個非常簡單的問題。

物體碰撞時會發生什麼?

這就是萊布尼茲和他的許多同時代人正在努力解決的問題。

因此,當這兩個球相互碰撞時,一個的運動轉移到另一個。

似乎在他們之間傳遞了某種東西,萊布尼茲稱之為生命力。

他認為它是一種東西,是一種在碰撞過程中被交換的真實物理物質。

萊布尼茲(Leibniz)認為世界是一個有生命的機器

在機器內部,上帝在創造物上施加了一定數量的生命力,它們將永遠保持不變。

因此,世界上的生命力將得到保存。

難題在於定義它。

萊布尼茨很快就會找到一種簡單的數學方法來描述生命力。

但是他也會看到其他東西。爆炸

他意識到在火藥,火和蒸汽中,他的生命正在以暴力和有力的方式釋放。

爆炸如果可以利用這一點,它將給人類帶來不可想像的力量。

萊布尼茲很快就會著迷於捕捉生命力的方式。

萊布尼茲是一位多產的作家,與一位年輕的法國科學家丹尼斯·帕平(Denis Papin)保持了往來。

在他們往來時,萊布尼茲和帕潘意識到確實可以利用在某些情況下釋放的生命力量。

熱量可以轉化為某種有用的形式。

但是這個想法能走多遠?

帕潘毫無疑問。

這是他給萊布尼茲的信的摘錄...

“我可以向您保證,我會繼續前進,我發現有更多理由對這項發明給予高度評價,“從理論上講,可以將人的力量增強到無限。但是實際上,我相信我可以毫不誇張地說,一個人透過這種方式可以做100個其他人可以做的事情。”


他們的想法深遠而深遠,

但是他們並沒有真正推動事情向前發展。

為此,需要更實際的東西。

需要創新,工業。

需要不計其數的熟練工人和工匠,他們將運用這些思想,以新穎新穎的方式對其進行試驗。

在緊隨萊布尼茲和帕平之後的一個世紀裡,這將以可想像到的最戲劇性的方式發生。

150年後,在萊布尼茲和帕平的討論中,人們以驚人的方式利用了生命力量。

他們夢寐以求的機器已成為現實。

蒸汽機是19世紀技術的最前沿。

如果你看文明的演進,

那麼蒸汽引擎便是邁出的一大步,因為它用蒸汽動力代替了肌肉,動物肌肉,包括我們的肌肉。

蒸汽動力對於做幾乎無法想像的事情非常重要。

但是蒸汽技術不僅僅可以改變人類社會。


                                            我在倫敦自然博物館看到的一台蒸汽機



倫敦東南部的克羅斯尼斯有一座令人難以置信的工業大教堂,

這裡建有一些最令人印象深刻的維多利亞時代蒸汽機。

建於1854年,裡面裝有四台巨大的發動機。

蒸汽機成為英國權力和經濟繁榮的重要組成部分,幾乎得到了宗教方面的尊重。

儘管引擎取得了巨大的成功和力量,

但引擎卻賦予了它們的創造者關於它們的工作方式和原因,仍然存在很多困惑和謎團。

尤其是諸如“它們的效率如何?”之類的問題。

“他們的力量受到限制嗎?”

最終,人們想知道用蒸汽能實現的目標。

這些問題持續存在的原因很簡單,幾乎沒有人了解蒸汽機的基本特性。

很少有人知道支撐它的原理。

我們認為這些實際上是早期的蒸汽機,實際上是理解宇宙中發生的一切的種子。

聽起來似乎不太可能,蒸汽機卻將宇宙的秘密藏在其中。


1814年3月,在拿破崙戰爭期間,

當拿破崙和他的軍隊在其他地方戰鬥時,

巴黎本身受到了俄羅斯,普魯士和奧地利聯合部隊的持續攻擊。

在關鍵地點附近部署了公民,以保護他們。

巴黎的文森城堡是由一群經驗不足的學生捍衛的,他們在持續的砲火下被迫撤退。

其中一位是傑出的年輕科學家和士兵。

他的名字叫尼古拉斯·倫納德·薩迪·卡諾(Nicolas Leonard Sadi Carnot),他個人覺得羞辱會激勵他發掘出對所有發動機工作原理。

卡諾(Carnot)來自一個備受推崇的軍人家庭。

法國人在這裡和歐洲其他地方失敗後,

他決心恢復法國的驕傲。

卡諾真正困擾的是法國的敵人似乎擁有的技術優勢。

特別是英國,無論在軍事上還是在經濟上都擁有巨大的優勢

因為它掌握蒸汽動力。

因此,卡諾發誓要真正了解蒸汽機的工作原理,並利用這些知識造福法國。

他明確地說,如果可以從英國帶走蒸汽機,那麼大英帝國將會崩潰。

在法國軍方失敗後他開始寫作

他建議通過分析消防和熱力發動機的工作方式,從字面上分析英國的權力來源。

和他的兄弟希波呂特(Hippolyte)一起在巴黎的一間小公寓中領半薪,

1824年,卡諾(Carnot)寫下了現在的傳奇,關於火的動力的思考。

不到60頁,他開發並抽象化所有熱機工作的基本方式。

卡諾認為熱量是某種物質,會像水一樣從熱流向冷流。

就像水從高處掉下來

可以利用熱流來做有用的工作。

卡諾的關鍵見解是,

要使任何熱機更高效,要做的就是增加熱源與環境之間的溫度差。

這個想法已經指導了工程師200年。

最終,引擎比蒸汽機更有效率,因為它在更高的溫度下運行。

卡諾(Carnot)透露,熱機並不只是一項聰明的發明。

他們正在利用大自然的更深一層。

他們正在利用冷熱之間的能量流。

卡諾(Carnot)瞥見了熱機的真正本質,並在此過程中開始了科學的新分支。

1832年,霍亂疫情在巴黎蔓延。

它是如此嚴重,早成近兩萬人往生。

那時對這種疾病的傳播還沒有真正的科學了解。

卡諾不懼怕風險,決定研究並記錄疾病的傳播。

但是,不幸的是,他自己染上了病,並在一天後也往生。

他的許多寶貴的科學論文都被燒掉了,以阻止傳染病的蔓延。

看來世界還沒有為卡諾做好準備。

卡諾對熱力學科學做出了第一個重大貢獻。

但是隨著19世紀的發展,科學界對熱,運動和能量的研究開始席捲更廣泛。

很快,人們意識到這些想法不僅可以解釋熱機的工作原理,還可以做更多的事情。

就像萊布尼茲(Leibniz)生命力的概念一樣,這些想法在更大範圍內適用。

到19世紀中葉,

科學家和工程師非常精確地計算出不同形式的能量之間的相互關係。

他們測量了要製造一定數量的不同種類的能量需要多少特定種類的能量。

例如,將120毫升水加熱1攝氏度所需的能量與將50公斤重東西提升1公尺所需的能量相同。

人們認識到的更深層次的觀點是,儘管機械功和熱看上去可能非常不同,

但實際上它們是一體兩面-能量。

這個想法將被稱為熱力學第一定律。

第一定律揭示了能量永遠不會被創造或破壞。

它只是從一種形式變為另一種形式。

19世紀的科學家意識到這意味著整個宇宙的總能量實際上是固定的。

令人驚訝的是,有一定數量的能量會變成許多不同的形式。

因此,在蒸汽機中,不會產生能量-只是從熱能轉變為機械能。

但是儘管第一部法律令人印象深刻,

但一個巨大的問題-當一種能量形式轉變為另一種能量時到底發生了什麼?

為什麼要這麼做呢?

答案將部分由德國科學家魯道夫·克勞修斯(Rudolf Clausius)找到。

這將成為所謂的熱力學第二定律的基礎。

克勞修斯是來自波美拉尼亞的傑出德國物理學學生,曾在柏林學習

他成為了柏林非常傑出的教授,然後又在蘇黎世的瑞士技術大學任教。

在1850~1860年代,克勞修斯提出了對熱力學的原理全面的數學分析。

克勞修斯意識到,宇宙中不僅存在固定量的能量

能量似乎遵循了非常嚴格的規則。

簡而言之,熱量形式的能量總是沿一個特定方向移動。

他的見解是整個科學中最重要的思想之一。

就像克勞修斯所說的那樣“熱量本身不能從較冷的身體傳遞到較熱的身體”。

這是一個非常直觀的想法。

如果放任不管,熱茶將始終冷卻下來。

這意味著熱量會從杯子里傳到其他地方。

這看起來似乎很明顯,但這是至關重要的見解。

熱流是一個單向過程,似乎從根本上講是建立在整個宇宙的運作之中的。

當然,物體會變熱,但總是需要對它做一些事情才能實現這目標。

如果放任不管,能量似乎總是從集中到分散。

阿爾伯特·聖喬治(Albert St George)的生物化學家說,

“科學就是看別人看到的一切,“但是想想別人沒有想過的。”

克勞修斯審視了日常生活,並看到了其他人所看到的一切,

即熱量並不會自發地從冷的身體流向熱的身體。總是相反。

他實際上坐下來考慮了一下。

克勞修斯將所有這些關於能量如何轉移的想法彙集在一起,並將其置於數學環境中。

克勞修斯所做的就是引入一個稱為熵的新量。

字母S。基本上,在此等式中的意思是當熱量從較熱的物體傳遞到較冷的物體時,

熵總是增加。

熵似乎是熱量散逸或散佈的量度。

隨著高溫的冷卻,熵增加。

在克勞修斯看來,在任何封閉的系統中,這個過程都是不可逆的。

克勞修斯對數學非常有信心,以至於他發現這個不可逆的過程正在更廣闊的宇宙中發生。

他推測整個宇宙的熵必須朝著最大的方向增加,無可避免。

這個想法被稱為熱力學第二定律,

結果比克勞修斯所想像的任何東西都更陌生,更美麗,更通用。

熱力學第二定律似乎說,所有散發熱量的事物都以某種方式連接在一起。

所有散發熱量的事物都是無處不在的過程的一部分,無處不在。

散佈和分散的過程。

增加熵的過程。

似乎宇宙以某種方式與一杯茶有著相同的命運。


維多利亞時代科學家的妙處在於,他們可以做出這些巨大的飛躍

他們發現在燒杯中對溫度計的研究實際上可以轉移...可以推斷出來,可以擴大到涵蓋整個宇宙。

儘管熱力學取得了成功,

但在19世紀中葉,關於這個問題有很多爭論和困惑。

這個奇怪的東西到底叫什麼熵,為什麼它總是在增加?

回答這個問題將實現不可思議的飛躍


但這最終揭示了關於能量以及我們在周圍宇宙中看到的多種形式的有序和無序的真相。

將熵的真正含義,以及為什麼隨著時間的流逝,熵總是必須增加。

他的名字叫路德維希·玻爾茲曼(Ludwig Boltzmann),是一門真正的科學革命家。

玻爾茲曼於1844年出生於維也納。這是一個科學和文化的世界。

玻爾茲曼不是定型科學家。

他具有藝術家的氣質。

他是無情的邏輯和分析家,

但是在工作期間,他會經歷激烈的情緒激動,

然後經歷嚴重的抑鬱症, 這將使他完全無法清楚地思考。

他經歷了可怕的精神崩潰危機,他真的以為世界正在崩潰。

除了數學之外,玻爾茲曼還對音樂充滿熱情,

並ㄉ瓦格納的歌劇和貝多芬深深著迷。

他是一位出色的鋼琴家,在他最喜歡的作曲家的作品中可能會迷失數小時

就像他可能會在深入的數學理論中迷失自我一樣。

玻爾茲曼(Boltzmann)是一位受情感和直覺引導的科學家,

也是他對數學釋放自然秘密的能力的信念。


在19世紀下半葉,一小組科學家開始猜測,在最小的規模上,

宇宙的運作方式可能與我們的日常經歷大不相同。

如果看起來足夠近,宇宙似乎有可能由不斷運動的微小硬顆粒組成。

從原子的角度來看,熱會突然變得不那麼神秘了。

玻爾茲曼和其他人看到,

如果物體很熱, 它只是意味著它的原子正在以更快的速度運動。

將世界視為原子似乎是一個非常有力的想法。

但存在一個看似無法克服的問題。

哪怕在極少量的氣體中,又如何研究數萬億個原子?

我們如何提出數學方程式來描述這些?

畢竟,原子不斷碰撞彼此,改變方向和速度,原子中的原子是如此之多。

看來這幾乎是不可能的問題。

但是後來玻爾茲曼發現了一種方法。

玻爾茲曼比任何人都更清楚地看到這一新的現實層面,它不得不放棄確定性。

與其試圖理解和測量每個原子的精確運動,不如說是

玻爾茲曼(Boltzmann)看到,可以簡單地利用原子以一定速度和行進的機率來建立工作理論。

玻爾茲曼已將自己送到物質內部。

他曾想像過一個在我們日常生活現實之下的世界,並找到了一種數學來描述它。

在這種規模下,玻爾茲曼有一天將設法解開能源的最深奧秘訣,儘管他的理論遭到廣泛敵視。

玻爾茲曼的思想引起了極大的爭議。

今天我們認為原子是理所當然的。

我們將原子視為理所當然的原因恰恰是因為玻爾茲曼的數學與實驗完美地結合在一起。

許多玻爾茲曼的同時代人都以強烈的敵對態度看待他關於原子的觀點。

但玻爾茲曼時代有著名的的物理學家不買單。

他們為什麼會呢?在那時候沒有人看過原子。

如何將這些粒子視為真實粒子?

玻爾茲曼在維也納舉行的原子理論講座之一

偉大的奧地利物理學家恩斯特·馬赫(Ernst Mach)站起來簡單地說:“我不相信原子存在!”

這既簡單又不屑一顧。

而對於像馬赫這樣受人尊敬的科學家發表這樣的評論,真是是雙重打擊。

他們爭辯說:“不,原子不存在。我們無法觀察到它們。“

玻爾茲曼的批評家說,他是一個幻想家。

但是玻爾茲曼是對的。他比任何人都敢於深入現實

並且看到宇宙可以由原子假說建立並通過機率數學來理解。

19世紀科學的基礎和確定性開始崩潰。

當玻爾茲曼凝視著他勇敢的新原子世界時

他開始意識到他對宇宙的新視野,其中包含對科學最大謎團之一的解釋。

玻爾茲曼看到原子可以揭示熱力學第二定律為何成立,自然為何參與不可逆過程。

原子有能力揭示熵的真正含義以及為什麼熵必須一直增加。

基本上,我們看到的一切都是萬億萬億個原子和分子的集合。

這是他洞悉熵和第二定律的關鍵。

玻爾茲曼看到克勞修斯看不見的東西。

為何一個灼熱的物體總是會冷卻下來的真正原因。


想像一下杯熱水。

裡面的原子在四處亂跑。

但是當他們吵鬧時,物體邊緣的原子

將它們的一些能量轉移到桌子表面的原子上。

這些原子然後撞到它們的鄰居,

熱能緩慢而自然地散佈和擴散。

整個系統已經從一種特殊的,有序的狀態(能量集中在一個位置)變成了無序狀態。

相同數量的能量分佈在更多原子之間。

玻爾茲曼的聰明才智認為,整個過程可以用數學來描述。

玻爾茲曼的偉大貢獻是,


玻爾茲曼的最大貢獻是他可以給數字加上數字。

因此,他能夠導出一個公式,能夠計算系統的混亂度。

這是玻爾茲曼的著名方程。

這將是他對科學的不懈貢獻,

因此,它被刻在他在維也納的墓碑上。

該方程式實質上意味著雜亂無章的事物比它們整齊有序的方式更多。

這就是為什麼,宇宙將總是變得更加混亂。

事情將從有序變為無序。

這是一條法律,適用於從掉落的杯子到燃燒的星星的所有事物。

我們每天喝的一杯熱茶。

這些都表達了宇宙從有序到無序的趨勢。

混亂是一切的命運。

克勞修斯表明,他所說的熵一直在變大。

現在,玻爾茲曼揭示了熵的真正含義實際上是對事物混亂的一種度量。

能量正在崩潰。

現在,正如我們所說的那樣,它正在崩潰。

所以第二定律全是關於熵的增加。

這只是一種說事情變得更糟的技術方法。

玻爾茲曼的熱情和浪漫的情感以及對數學的信念使他成為科學史上最重要的發現之一。

最後他一生中遭到攻擊和嘲笑的想法最終被接受。

而且,它們成為了新的科學正統觀念。

最後,沒有逃避的熵,這是統治我們所有人的從秩序到衰變和無序的最終舉動。

玻爾茲曼方程包含了從熱水到人類生命再到宇宙本身的所有生命。

熱力學第二定律說,宇宙本身必須在某一天達到最大熵,最大混亂的程度。

因此, 我的房間也無法避免混亂

2020年9月7日 星期一

倒帶看電影「天能」

 「天能」是「全面啟動」和「星際效應」導演諾蘭(Christopher Nolan)的最新驚悚科幻電影,

他再次對時間提出了獨特的見解, 但是電影中有用到哪些物理?

下面的討論可能會爆雷,建議還未觀賞的朋友先看完電院後再看這篇文章,以免失去電影的樂趣。

                                              圖片截自網路預告片


什麼是熵?

早在19世紀

工程師們總是擔心蒸汽機的效率。

火應該有多熱?

應該在蒸汽機中煮些什麼物質?應該是水嗎?還是應該其他?

這些是深刻的問題,而這些問題中就產生了熱力學。

物理學家稱之為熵。

熵最簡單地定義是混亂的程度。越混論,熵就越高。越有秩序,,熵就越低。

並且隨著時間的推移,宇宙不斷變得越來越混亂。

物理學家亞瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)則創造了頗具詩意的“ 時間之箭”。

封閉系統的熵只會隨時間增加,而不會減少。

想想你把牛奶加到黑咖啡了,過了一段時間,牛奶會慢慢散開到黑咖啡各處,但你等很久的時間卻很難看到牛奶跟咖啡完全分開。

因熵總是增加以致很難有這種情況發生。


馬克士威妖是馬克士威假想存在著一種理想模型。

馬克士威設想了一個容器被分為裝有氣體的兩部分A、B。

馬克士威妖看守中間「小門」,並觀察分子運動速度,使運動較快的分子向A流動,較慢的分子向B流動。

經過充分長的時間,兩部分分子運動的平均速度(即溫度)產生越來越大差距。

可以得到這一過程是逆熵過程,而馬克士威妖的存在使這一過程成為自發過程,這是明顯有悖於熱力學第二定律。


最為有名的回應之一是由利奧·西拉德於1929年提出。

西拉德指出如果馬克士威妖真正存在,那麼它觀察分子速度及獲取資訊的過程必然產生額外的能量消耗, 產生熵。


例如,冰箱是一種設備,你可以在其中降低熵,以使物體變涼

當物體變冷時,它們的熵變較小。

當加熱它時,熵增加

因此,我們知道很可能擁有逆熵的設備。

但這並不意味著冰箱裡的時間會倒流。

當我將食物放入冰箱時,它不會每天都變得越來越新鮮。

但是,絕對有可能擁有一種可以降低物體熵的設備。

對於大多數物理定律,都有時間對稱性。

費曼在「物理之美」一書提到, 不管是重力,電磁力,核力的物理定律都是對稱的

在物理, 除了熵, 過去跟未來並沒有什麼太大差別

任何可以向前移動的東西,你都可以讓它向後移動。

熵是我們經歷的事物,因此我們將熵與體驗時間的方式聯繫在一起。

總體而言,熵總是增加而不是減小。

諾貝爾物理學家薛丁格在1944年著名的《生命是什麼?》一書中提到,生命靠著攝取負熵來減少或保持它的熵。但在第6章,對負熵這個術語解釋他的用法:

讓我先說幾句,如果我只顧及物理學家,那我應該把討論轉向以自由能來代替,它是在此文中更相似的觀點。但這個專業術語字面上似乎很接近能量,使普通讀者誤會其間的差別。

這被認為是生命形式與其它物質組織的區分。該書更讓後人發現DNA。

想像一個替代世界,在該世界中,熵始終會降低,而一切移動都將與這世界相反。

替代世界中的人們將以另一種方式生活。


旋轉門做什麼?

20世紀初期,發現了一種叫做反物質的東西

關於人和物體時間倒轉的中心思想是基於物理學家理查德·費曼和約翰·惠勒的理論。

尼爾提到費曼和惠勒的想法,

即正電子可以是隨時間向後移動的電子。

電子是具有負電荷的粒子,正電子是與電子具有相同質量且電荷相反的反粒子。

還有其他類型的反粒子,例如反中子和反質子。這些反粒子統稱為反物質。

正電子可以在宇宙射線等自然現像中找到,

也可以在大型強子對撞機等粒子加速器中產生。

從結構上講,它們是電子的鏡像,

費曼·惠勒(FEYNMAN-WHEELER)理論認為,如果能夠迫使時間箭頭向後移動以獲取電子,則它看起來就像是正電子。

向後移動可以與過去的自我共存,甚至與自身碰撞。

天能使用了時間戰爭的思想,並使用了機器,使人們可以及時改變時間方向,就像費恩曼和惠勒的模型一樣。

這在自由港場景的前後版本中尤其明顯,


主角與一個神秘的倒轉人戰鬥,後來才知道是倒轉的自己。

在兩次打鬥場景時,天能改變了我們對所見事物的理解。

第一次,觀眾認為主角和他戰鬥的人是兩個不同的人。

第二次,我們意識到我們正在看到同一個人處於不同的存在狀態。

這就是費曼和惠勒提出的:我們認為粒子和反粒子實際上可能是同一粒子在時間上向前和向後移動。


讓我解釋一下

1928年,保羅·狄拉克(Paul Dirac)提出了一個新的優雅方程,來描述像電子這樣的粒子在接近光速時如何表現

令人驚訝的是狄拉克發現他的方程總是有兩個解,正整數的平方根總是有兩個答案

直接認識到一種溶液描述了電子,而另一種描述了

這是一個謎,他首先將其視為數學假象

後來他說,花了三年時間折磨他才能鼓起勇氣

聲稱這套其他解決方案是在描述真實的事物

作為第一種解決方案的反物質描述了一個電子,而第二種描述了一種反電子

反電子與電子具有相同的質量和自旋,

但由於電子帶負電荷,它現在將具有相反的電荷

反電子會帶正電荷,這就是為什麼我們也稱它為正電子

狄拉克方程式對所有粒子都適用

夸克具有反夸克,就像夸克可以構成質子一樣,反夸克可以構成反質子和反質子

反電子x'可以使反原子等等

如果被證明是正確的,狄拉克的理論是一項了不起的成就,它將使世界上已知粒子的數量增加一倍

僅僅四年後的1932年,卡爾·安德森(Carl Anderson)發現了正電子

他的測量結果表明它具有相同的電子質量


天能中的旋轉柵的作用不是使人體中的每個粒子單獨反轉。

如果他們這樣做,主角將被轉變為反物質,一旦與外界接觸,他就會爆炸。

物質和反物質的碰撞導致兩個粒子(例如電子和正電子)的破壞和能量的釋放。

我們只在原子層面上看到過這種情況《天使與魔鬼》,其中一顆僅包含八分之一克反物質的炸彈具有足夠的火力炸毀梵蒂岡。

如果像主角這樣的200磅重的人被轉變為反物質,。 

主角倒轉後走到外面時,主角並不會爆炸,可以肯定地說,旋轉門不會產生反物質。

看起來他們實際上所做的是做了一種膠囊的封閉系統,一個人的身體繼續經歷正常的熵,

但是他們能夠在膠囊內隨著時間的推移而向後移動。

可以將它想像成創建一個主角大小的世界,其中時間流向與正常世界相反的方向。

如果主角經歷了一次旋轉閘門並保持了很長一段時間的顛倒狀態,

從正常的角度來看,他將變得年輕,奇蹟般地違背了熱力學第二定律。

但是,在他的封閉系統中,他會正常衰老。

主角必須得到一個倒氧氣罐,裡面裝有逆空氣,以便他呼吸,

因為他不可能呼吸倒轉時間裡的空氣。

旋轉柵門的入口和出口位於不同的位置也很重要,

因為如果它們在同一位置,則進入旋轉柵門的人會與自己倒轉的自我碰撞,從而使旋轉門變得混亂。

但是,如果你不是在宇宙內部創建一個封閉的系統,而是在顛倒整個宇宙的時間和熵流,該怎麼辦?

這就是天能的世界末日武器出現的地方。

主角第一次穿過旋轉柵門時,被警告不要與前進的對手接觸,

因為像電子和正電子碰撞一樣,兩者接觸會導致物質毀滅並變成光能量。

這像是科學的類比

如果主角的身體是反物質,那麼如果他觸碰了前進的自己,他的確會殲滅,

但如果觸碰任何其他東西,他也會毀滅。

光與暗

太陽下山後,走在外澳海灘上 在黑暗的掩蓋下,這個世界被隱藏在無光的視線中。 除了聽到海浪聲, 我不知道我周圍的環境之外還有什麼? 在無數的黑夜裡,黑暗籠罩在人類的大部分歷史 但經過幾個世紀的發展,我們已經開發出了自己的照明光源, 我們在房屋,街道,城市中照亮了照明,從而將黑暗掩蓋...