宇宙的琴弦（第一推动丛书·物理系列）
宇宙的琴弦（第一推动丛书·物理系列）
作者：未知作者 笔记数：64 条
1 知识的边缘
从广义相对论和量子力学今天的形式看，它们不可能都是正确的。
然而，作为这些进步的基础的两个理论，却是水火不相容的
在黑洞的中央，大量物质被挤压到一个极小的空间里；在大爆炸的时刻，整个宇宙从比沙粒还小的微尘中爆发出来。
话又说回来，宇宙在最基本的水平上就不能是分离的吗？它也许当真需要拿一组定律来写大东西，而拿另一组不相容的定律去写小的呢。
实际上，超弦带来了更多的东西：在这个新框架下，广义相对论和量子力学的相互需要才使理论有意义。根据超弦理论，“大”定律与“小”定律的结合，不但是幸福的，也是注定了的。
不同事物间的相互作用，以及我们寻常遇到的万千事物间的相互作用，都可以归结为四种基本力的组合。其中之一是引力，另外三种力是电磁力、弱力和强力。
强力与弱力比较陌生，因为它们在超过亚原子尺度以外就完全失去作用了，它们是作用在原子核中的力
强力将夸克“胶结”在质子和中子内部，又把质子和中子紧紧捆在一起塞进原子核。弱力最为人所熟悉的作用是物质（如铀和钴）的放射性衰变。
根据弦理论，假如我们以更高的精度——比现有技术高许多数量级的精度——去考察那些粒子，我们会发现它们并不是点状的粒子，而是由一维的小环构成的。每一个粒子都像一根无限纤细的橡皮筋，一根振荡、跳动的丝线。
物理学家们那时正激动地投入正在兴起的量子力学。爱因斯坦在20世纪40年代初给朋友的信里说，“我成了孤独的老头儿，大概主要是因为不穿袜子而出了名，有时候还被当成珍稀动物在特殊场合展览。”
弦理论认为，我们观测到的粒子性质，表1.1和表1.2所列的那些数据，不过是弦的不同振动方式的反映。
弦理论的弦在共振频率处的振动不是产生什么音乐，而是出现一个粒子，粒子的质量和力荷由弦的振荡模式决定。电子是以某种方式振动的弦，上夸克是以另一种方式振动的弦，等等。
广义相对论与量子力学和谐地统一起来，是它的主要成功。而且，与其他理论不同，弦理论有能力回答有关自然最基本的物质构成和力的原初问题。
如果弦理论是正确的，我们宇宙的微观结构将是一座错综复杂的多维迷宫，宇宙的弦在其中不停歇地卷曲、振动，和谐地奏响宇宙的旋律。
2 空间、时间和量子的困境
相对运动的观察者不再会看到相同的空间和时间。
只有彻底改变自己的世界观，才能理解和接受那些性质。
光速是一个常量
速度联系着时间空间，因此是理解相对论的关键点
见过的解释钟慢效应最好的🌰
这个思想实验理解起来要好太多了
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长寿的秘诀
—不是人的寿命延长了，而是来自微观世界的某种粒子（μ子）的寿命延长了
以10.73亿千米/时（约99.5%的光速）运动的μ子，寿命大约会增大10倍
这说明了运动对时间过程直接而惊人的影响。假如谁能像μ子那么快地飞翔，他的生命也会一样地延长。原先活70岁的，会活到700岁。
不仅μ子的表慢了，它经历的一切活动都慢了。例如，假如静止的μ子一生能读100本书，它那运动的兄弟也只能读100本书——尽管它的寿命长多了，但它阅读的速度和它生命的一切活动也都慢下来了。
在光速下，没有时间的流逝
以光速在空间运动的事物，同样也没有留一点儿在时间里的运动。因此，光不会变老；从大爆炸出来的光子在今天仍然是过去的样子。在光速下，没有时间的流逝。
物体运动越快，它的能量越大；而根据爱因斯坦的公式我们看到，物体能量越多，它的质量越大。
在速度逼近光速的过程中，质量的增加是没有极限的，因此需要无限的能量才可能使它达到或超过光速壁垒。这当然是不可能的，所以绝对不会有什么东西能比光还跑得快。
第3章 卷曲与波澜
引力与加速运动密切关联着，正是爱因斯坦在一个快乐的日子在伯尔尼专利局的办公室里想到的最关键的一点
爱因斯坦将加速运动与引力的不可分辨的性质称作等效原理。它在广义相对论里起着核心的作用
在加速的无引力场的观点与非加速的有引力场的观点之间不存在任何差别，
假如时间在不同的位置上有不同的速度，我们就说时间是弯曲的
加速度越大，时间越长弯曲越强烈
太阳就像那只保龄球，它使周围的空间结构发生弯曲，地球就像那颗滚珠，被弯曲了的空间卷入它的轨道。只要速度的大小和方向适当，地球也会像滚珠那样绕着太阳转动。
爱因斯坦不同于牛顿的是，他确定了引力传播的机制：空间的弯曲。在爱因斯坦看来，把地球“绑”在轨道上的“引力绳”，并不是太阳的神秘的瞬间作用，而是因为太阳的存在所导致的空间的弯曲。
质量牵着空间，告诉空间如何弯曲；空间牵着质量，告诉质量如何运动。
当物体改变位置，甚至被风吹动时，都会使时空结构的扭曲形态产生扰动，扰动以光速向外扩张，这满足了狭义相对论以光速为宇宙极限速度的要求。所以，在太阳爆炸8分钟以后，地球上的我们才知道太阳熄灭了，而在这同一时刻我们也感到太阳的引力消失了。爱因斯坦的新理论就这样解决了矛盾；引力扰动与光同步，却总也超不过它。
偏转的星光带来的错觉是，我们看到的恒星的位置移动了
当你踏上地球，你会发现距你当初离开已经过了1万年！这样，黑洞成了某种时间机器，让你能走到地球遥远的未来。
在这样的速度下，盘旋下落物质的内部摩擦将产生大量的热，令混合的尘埃云“发光”，向外发出可见光和X射线
整个宇宙空间必然随时间变化。就是说，宇宙的结构要么在扩张，要么在收缩，但绝不会静止不变。
哈勃以及后来无数的观测完全证实了广义相对论的这个惊人的结论。
广义相对论与另一个经过极严格检验的理论，量子力学，在根本上似乎是不相容的
第4章 奇异的微观世界
量子力学是认识宇宙微观性质的概念框架
量子力学也允许粒子“借”能量，只要它能在海森伯不确定性原理所规定的时间内把它还回去
不确定性原理抓住了量子力学的核心。我们通常认为的一些毫无疑问的基本事实——例如物体有确定的位置和速度，有确定的能量，确定的动量——现在看来不过是因为普朗克常量太小而在寻常世界表现的一些特例。
3 宇宙交响曲
，这些闭合的弦一般是普朗克长度的尺度，大约是原子核的一万亿亿分之一（小数点后面19个零）
像琴弦的不同振动模式奏响不同乐音那样，一根基本弦的不同振动模式生成了不同的质量和力荷。
E=mcc
大能量意味着大质量，大质量也就是大能量。
基本粒子的质量决定于内在弦的振动模式的能量。质量较大的粒子所具有的弦振动较剧烈，质量小的粒子所具有的弦振动较轻柔。
，而弦的振动模式则是识别每个粒子的“指纹”
一般说来，我们所用的探针粒子的大小决定了我们所能探测的尺度的下限。
4 弦理论与空间结构
弦理论以一种奇异的方式为物理学能达到的距离尺度确立了一个下限，它声称宇宙在任何空间维上都不可能收缩到普朗克长度以下。
。弦的能量也是两个来源（振动的和缠绕的）
个产生高缠绕/低振动能，一个产生低缠绕/高振动能
。缠绕的能量决定于缠绕弦的长度，正比于半径与缠绕数的乘积。
你说的是缠绕，我说的是振动，而你说是振动，我说是缠绕。
小于普朗克尺度的距离是不可能达到的
第13章 从弦/M理论看黑洞
黑洞可能本来就是巨大的基本粒子。
5 21世纪的统一
同意 如果宇宙状态不变 应该也就不需要时间了
空间和时间不过是为了方便概括宇宙中物体与事件间的关系的记录本。一个物体在空间和时间的位置只有通过与其他事物的比较才能显出意义。空间和时间不过是这些关系的词汇，没有别的意思。