引力进化论

tuenhai.com 20180205

tuenhai.com :我们终于要进入广义相对论世界了。如何讲解广义相对论,有二种方案:

  • 直接讲自己的心得
  • 从世俗理论讲起,再过渡到自己的看法

第一种方案无疑十分简洁,可以节省很多时间,不过存在一个问题,能听懂我在讲什么的大多接触过世俗理论,如果我略去世俗的不讲,那么大家还是会拿世俗中得来的问题问我,于是绕开第二种方案成了不可能

从狭义相对论到四维时间

tuenhai.com :有了狭义相对论,为什么还需要广义相对论,这还得从狭义相对论说起

狭义相对论告诉我们,不同速度的观测者观测同一事件,她们对事件的描述是不同的。一个高速飞行的引力钟由上下二个原子组成,飞行方向与两个原子的连线垂直,在静止者看来原子所接收的引力走过了更长的距离,在(运动者)原子看来飞行的速度和所接收的引力走过的距离大小没有关系,同一件事件有了二个矛盾的描述,物理学家应该以谁的描述为标准来描述事件呢

物理学家意识到,如果光速对所有参考系都相同,那么时间也就随着空间距离的变化而变化了,只要把时间因素考虑进去,不同速度的观测者的观测结果就不矛盾了

在狭义相对论出现以前,人们用上下、左右、前后这样三个空间维度来描述物体的运动状态,在有了狭义相对论以后,对于低速运动的物体,还是可以用三维空间近似地描述物体运动状态,但是对于高速运动的物体,就有必要在三个空间维度的基础上加上时间维度,物理学家把这种空间和时间的结论体称为“时空”

时间毕竟不是空间,把时间和空间相提并论给人怪怪的感觉,于是物理学家把时间的过去、未来二个方向类比于一个空间维度的二个方向(比如左、右),这样在形式上时间和空间就有了相似性,物理学家得到了时空的第四维——时间,三个空间维度加上一个时间维度组成了四维时空。要注意,四维时空不是四维空间,空间还是三维的

物理学家用时空来描述物体的运动状态,时间是与空间绑定在一起的,这表现在二个方面:

  • 时间流逝的速度随着观测者速度的变化而变化,以不同速度运动的观测者会从时空中选择不同的时间流逝速度
  • 时间的方向与物体运动的方向绑定,静止者在运动方向上钟时膨胀、命时缩小;运动者在运动方向上钟时缩小、命时膨胀

于是爱因斯坦的狭义相对论成为了一个描述物体运动状态的新模型,它排除了绝对时间和绝对静止(即相对于固定的以太静止)的概念

爱因斯坦为什么会去研究引力

tuenhai.com :爱因斯坦发表了狭义相对论以后,很快意识到狭义相对论和牛顿引力理论不兼容

牛顿认为,任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关

要计算两个物体之间的引力,就要知道它们之间的距离,遥远距离的测量一般是通过对速度和时间的测量结果计算得出,狭义相对论说没有绝对的时间,那么也就没有了绝对的距离,距离不确定,又如何计算两个物体之间的引力呢,如果狭义相对论正确,那么牛顿引力理论必须加以修正。爱因斯坦自然是对自己的狭义相对论充满信心,于是他就有必要修正牛顿引力理论了

Don:爱因斯坦相信自己的理论正确就行了,为什么一定要去修正引力理论呢

tuenhai.com :在爱因斯坦发表广义相对论之前的200多年间,牛顿万有引力定律被广泛接受,它成功地解释了物质之间的引力作用。在牛顿的定律中,引力来自大质量物质之间的相互吸引。现在牛顿引力定律和狭义相对论不一致了,狭义相对论是新思想,接受的人还不多,人们可能会这样想:牛顿引力定律正确还是狭义相对论正确?爱因斯坦作为狭义相对论的创立者,会有迫切的心情主动去修正牛顿引力定律。爱因斯坦以为只需要对牛顿引力定律作出微小的修改就可以了,结果表明这种想法大错特错了。从1907年到1915年,整整8年时间,爱因斯坦只做了二件事情:

  • 搞清楚引力的本质是什么

  • 用数学形式把引力表达出来

1916年,爱因斯坦发表了他的研究成果《广义相对论的基础》,之后他又忙着对其进行了数次修正。广义相对论成功地为一些物理学模型提供了框架,这些模型解释了很多令人印象深刻的现象。广义相对论是一种关于引力的理论,根据广义相对论,物质之间的引力来自于时空的弯曲。时空为什么会弯曲,这对科学界来说还是个未解之谜。 tuenhai.com 认为,解开引力之谜,会有助于我们解开、宇宙、人生的秘密

引力进化论

tuenhai.com :从引力的角度,我把人类对宇宙的认识的进步分成四个阶段:

  • 1687年前:蒙昧时期
  • 1687: 万有引力
  • 1916: 时空弯曲
  • 2018: 画面演算

下面分别说说这四个阶段

  • 蒙昧时期

    在1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》前,人类对宇宙的认识被感官所捆绑。在人们眼中,地面向左右和前后二个方向延伸,这是一个大大的二维平面,从这个角度来说,人类是平面动物。天空则是半圆形漂浮并盖在平面上,日月星晨在围绕地面转动

    人们眼中的宇宙是个中空的半球形,下面平地上生活着人类和其他生物,上面的半圆球的天空上镶嵌着日月星晨。至于地面上为什么会有山川河流及各种生物,天上为什么会有日月星晨,人们只能说爷爷的奶奶说过他们那时候就这样了

    这个时期,人类对宇宙的认识被感觉器官所捆绑,这一点类似于其他低等生物,大家都在为生存而奔波,还谈不上多高的智慧,这就是蒙昧时期

  • 万有引力

    艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》

    他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述

    只要是中学生,一定知道牛顿运动定律,初看之下,这三条定律平淡无奇,如同一杯白开水般,不能在心中引起一丝波澜。实际上,正是这三条定律撕开了宇宙神秘面纱的一角,使人类开始走出蒙昧,走向宇宙

    牛顿运动定律第一条说:物体沿直线匀速运动或保持静止,直到有外力改变其速率或方向为止。从这条定律你可以悟得什么?学习一个知识并不在于记住它,而是深刻理解它。理解,是智慧生物的特征,记住,只是机器人的特征

    物体从高处落下,是个加速下落的过程,如果牛顿第一运动定律成立,那么物体下落的过程必然持续被施加了加速力。如果加速力不存在,物体应该保持原来的运动状态,要么静止,要么匀速直线运动,也就是说物体要么呆在空中不下落,要么在空中呈匀速直线运动

    那么第一运动定律有没有可能不成立呢?如果物体没有受到外力就能改变速率或方向,那么就违反了因果律,违反了因果律的宇宙显然不可能存在。于是可以得出:下落的物体和地面上的物体必然是被施加了加速力

    下落的物体越是接近地面,加速度越大,于是反推上去,离地面越来越远的地方加速度会越来越小,这样就能解释月亮为什么不掉到地面

    牛顿把物体受到的加速力叫作引力,最后得出了万有引力定律

    如果你理解了上述推理过程,你必然会由衷地赞叹牛顿惊天动地般的智慧,真正的智慧和怪力乱神没有关系,我们的一切所见都是在演示宇宙的秘密,牛顿发现万有引力的过程就是 道就在日常生活中 的最好诠释

    生物都有惰性,见得多了,就以为本来就是这样。人类站在地面,以为本来就是应该站在地面,没有原因。引力定律告诉我们,人能站在地上是被地球引力所吸引,否则人也可以掉向太空。不但是人,我们所看见的地球上一切都是因为引力而存在,如果没有引力,地球上就没有植物,没有动物,没有空气,没有水,连地球都没有,从这个意义上说,人类之所以能存在,源头活水在引力,是引力把生物进化所需要的各种条件一起连接在地球

    牛顿把目光投向了太空,引力不但是组成地球各个要素的连接者,从太阳系、银河系直到整个宇宙都是以引力作为连接者。牛顿的万有引力定律可以解释许多物理现象,至今仍是物理学界最具影响力的思想之一

  • 时空弯曲

    牛顿的万有引力定律认为引力来自大质量物质之间的相互吸引。虽然牛顿也不知道这种力的本质,但它在描述运动时却非常成功。爱因斯坦于1905年发表了狭义相对论以后,发现牛顿引力定律还不够完美,1916年,爱因斯坦发表了广义相对论,标志着人类对引力的认识,同时也是对宇宙的认识迈入了新的纪元

    广义相对论认为,物质之间的引力来自于时空的弯曲。爱因斯坦是怎么得出这个结论的呢,我们将进一步探讨

  • 画面演算

    人类对宇宙的认识不断加深,但是人类的身体却是在不断退化,人类的命运在不断恶化。和2万年前的古人相比,现代人更加劳累,饮食更加单调,体质更差,幸福感更加缺乏。现在环境污染越来越重,人口膨胀造成自然资源日趋紧张,武器的进步使人类自相残杀的本事越来越大

    人类技术的进步反而给人类自己带来了不祥,这是为什么呢?人类是不是应该放弃对物理规律的探索,重新回到丛林生活?

    tuenhai.com 认为,物理规律是人类进化规律的镜子,只要对物理规律的认识再进一层,就能用物理规律来指导人的身体的进化,如此,人类技术的发展就走上了正确的轨道

    引力,从世俗物理的角度来说,是空间的扭曲造成的现象,那么空间信么会扭曲呢,世俗物理就回答不出来了

    从更深的层次说,引力的本质的可以从二个方面解读:

    • 外部视角观察,宇宙和物体都起源于有规律运动的空间,这种空间的运动传导到外部空间,就表现为引力

    • 从物体内部视角观察,一切物理规律的本质是画面的自动演算

      tuenhai.com 写此文是在2018年,2018年成了“画面演算”理论的元年

      把生命定义为画面(及其自动演算),这就把原子之类(人类认为的)物质和(人类定义的)生物的隔阂打通了,你理解了以后,就会有大彻大悟的感觉,以前看来死板、机械的宇宙现在变得生机勃勃

      什么是画面,什么是画面的演算,你可能有了许多的疑惑,后面会有详述
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