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《出
《不可能的物理人李小
启解读
关于作者
加来道雄,日裔美国人,理论物理学家,弦
理论的共同创立者,纽约城市大学研究生
中心的理论物理学教授。同时,他还是著
名的科普作家、电视人。
关于本书
《一可能的物理》是加来道雄在2008年出
版的科普作命代表作。从时间旅行、光炮
到力扬等等作者通过讨论这些只在科幻
电影中出现过的技术,为我们讲述了什么
是物理学中的可能与不可能。
核心内容
如果我们回顾历史,就会发现很多伟大的
科学革命都是突破了不可能的界限才实现
的。从不可能到可能,这就是科学在不断
迭代进化的路径。
得到APP“急天听本妇“《不可能的物理9
进反已知物理规律的料技
应
礼注友已知稳学规.侈的技本
闻:一个世纪
砂究不可能的事物常会千杯出意外的疆域
园园
你好,欢迎每天听本书。本期音频为你解
读的是《不可能的物理》,这本书的中文版
大约23万字,我会用大约25分钟的时间为
你讲述书中的主要内容:看待科学当中
的“不可能“,我们不应该畏惧、不应该不
屑,因为认真研究不可能的事物,常常会
开拓出出人意料的疆域。
这个观点听起来有点奇怪,你也许觉得,
这事报班公务员的培训了以后就可能考过吗儿都确定不可能了,我干嘛还在它身
上浪费时间呢?但是如果我们回顾历史就
会发现,很多伟大的科学革命都是突破了
不可能的界限才实现的。
比如1825年,大哲学家孔德曾经说,科学
不可能测定星体的构成成分。因为在那个
年代,人们根本不可能飞到某颗星球上勒
察。结果没过几年,就有科学家通过分析
太阳光的光谱,证明了太阳是由氡组成
的,根本用不着飞过去。再比如,1894年,
诺贝尔奖得主迈克尔森曾经说,以后不会
再有新的物理学发现了。结果四年后,量
子力学横空出世,现在已经成为物理学的
支柱学科,让人们知道原耕物理学定律都
是可能改变的。
这可不春个例,很宣大移学家都曾经下过
断言,比如著名的物理学家开尔文爵士就
曾经预测「比空气重的飞机飞不起来,认
为X光是一种无聊的把戏,无线电没什么
用处;而发现了原子结构的卢瑞福认为,
人类根本不可能制造出原子弹;爱因斯坦
也曾经认为黑洞根本就不可能在宇宙中形
成。但现在我们已经知道,这些曾经被认
为是不可能的事情,都被验证是确实存在
的了。
我们能清晰地看出来,从不可能到可能,
这就是科学在不断迭代进化的路径。你可
能还是有点不信,提出这个观点的人是不报班公务员的培训了以后就可能考过吗
是个喜欢幻愚、对未来太乐观了的人呢?
这本书的作者加来道雄,可是一位著名的
物理学家。他是加州大学伯克利分校的物
理学博士,也是目前物理学最前沿的理论
一一超弦理论的研究专家。而且你也不用担
心他写的物理学科普书会太学术、太枯
燥,他的几本著作,比如《平行宇宙》《超
越时空》都写得鲜活有趣,让人脑洞大开,
这几本书都曾经被《纽约时报》提名为当
年的最佳科普读物。他还在广播电台主持
着一档和科学有关的节目,可以说是在尽
自己的最大努力,把科学普及给所有人。
在《不可能的物理》这本书中,他同样熟练
地迅速拉近了普通人和物理学之间的关
系,他在书里例举了很多我们在科幻电影
里耳熟能详的技术,比如隐形衣、时空宏
越、读心术等等,从科学家的角度为我们
分析这些技术到底是怎么“可能“的。听完
他的解释你就会发现,人类能不能把幻想
变成现实,最重要的就在于对自然规律更
深刻的理解和应用。
接下来,我将随着作者的思路,分三个重
点来为你讲述三个等级的不可能:“一等不
可能“,,它们是目前不可能、但不违反已知
物理学定律的科技;“二等不可能“,属于游
走在我们对于物理世界认知边缘的科
技;“三等不可能公务员面试报培训班有反超可能吗“,则是违反已知物理定律
的科技。后两种不可能,就是我们刚刚说
的,虽然以人类现在的认知还认为它们实
现不了,但一旦我们能证明它们是有可能
实现的,那将意味着我以对物理学的认识
会发生根本性的转变3
我们伊这三个等级的不可能之中,也可以
理解三作主要的知识点:第一,人类根据
已经掌握的物理学知识,还可以将哪些看
似科幻的场景和技术变成现实;第二,类
似于超光速旅行、时间旅行等等幻想场
景,到底有多大可能成为现实;第三,人类
现在认识到的物理定律是否真的不可违
反,人类的物理学知识有没有可能发生根
本性转变。
先来介绍第一个重点内容,也就是“一等不
可能“。在作者的眼里,很多看起来非常神
奇的技术其实都是属于这一类的,也就是
说,虽然在目前我们没法实现,但是这些
技术在本质上并不违反物理学定律,它们
是完全有可能被实现的。
加来道雄认为,随着人类的进步,在以前
看起来不可能的事情,往往逐渐就会变成
可能。为了说明这个道理,加来道雄在这
本书的一开篇就介绍了英国著名科幻作家
亚瑟.克拉克提出的著名三大定律:第一,
当一位杰出的、上了年纪的科学家预言标
件事是可能的,那他几乎肯定是正确的,
公务员面试报培训班有反超可能吗当他断言标件事是不可能的,那他非常有
可能错了;第二,要发现“可能“的极限,只
有稍稍突破界限进入“不可能“的领域中去
才行;第三,任何足够高深的科技看起来
都与魔法无异。所以,我们看这本书的名
字可以说正是从克拉克的三大定律中来
的。
我们看这第一种不可能,也就是加来道雄
认为最可能从不可能转变加可能的一些神
奇技术。比如说在科幻电影里边展现的,
可以在太空战争中抵御对方炮火攻击的屏
障力场;或者是在《哈利“波特》里边描写
的非常神奇的隐身斗篷;甚至是我们经常
提到的心灵感应,也就是所谓的读心术;
还有所谓的意志力,也可以叫意念力,就
是说通过自己的意念就能移动物体、操纵
工具等等这些在幻想作品里才会出现的本
领。
实际上,人类现在已经掌握了有关这坤技
术背后的科学规律,因此目剑最大的问题
就在于,如何利用这些规律去创造出厅行
的技林olt6如说人类早殓秀识到了电磁场
的存在,理解了!场是一种特殊的物质形
态3认识到了在自然界中存在的四种基
本相互作用一一万有引力、电磁力、弱相互
作用和强相互作用一一人类也逐渐认识到
了这些基本相互作用各自不同的特点,如
果在未来我们能够充分利用自然公务员面试报培训班有反超可能吗规律,我
们就能创造出现在看来非常神奇的技术。
像我们刚刚提到的那些还只能出现在科幻
电影里的神奇技术或者本领,在加来道雄
的眼里,虽然人类现在还没办法实现,但
是在未来,通过超高的科学手段是完全有
可能实现的。
他是怎么解释的呢?
比如说披上就让别人看不见你的隐身斗
篷,这种东西我们凭直觉就会认为它根本
不可能实现,因为我们都知道,光沿直线
传播,遇到阻碍会被反射、折射或者吸收,
光线进入到我们的眼睛,我们就能看到物
体,但人是没办法改变光的运行路线的,
所以就不能隐身。但是加来道雄就不这么
想,因为如果我们通过一些特殊的技术改
变光线的折射率,让可见光可以绕着一种
隐身斗篷走,这就实现了隐身。加来道雄
介绍说,现在科学家们已经在标些频率的
电磁波试验中实现了这个目标,让电磁波
可以绕开物体。而光呢,也是一种电磁波,
所以让光绕开物体走应该也是可以实现
的。当然,想要在可见光的所有频率都实
现这个目标,还有很长的路要走,但是起
码从我们掌握的电磁学知识来说,所谓的
隐身斗篷并不是完全不可能,所以加来道
雄把它归为第一类不可能。
除了在物理学方面,人类在生物科技、生
命科学方面的进展也公务员面试报培训班有反超可能吗非常快,这些进展同
样也有可能让一些听上去像是神话的技术
变成可能,比如说我们经常谈论的心灵感
应和意念力。
先来说说所谓的心灵感应,人与人之间通
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《出
先来说说所谓的心灵感应。人与人之间通
常都是通过语言、文字或者图像进行交流
的,如果可以不通过这些手段,直接和别
人进行交流或者了解别人的愚法,这就是
我们通常说的心灵感应了。我们可以想
象,如果真的有人会读心术,那么他肯定
就能成加世界上最强大、最富有的人,因
为他能知道别人的心思,自古至今,有很
多人都声称自己有这样的超能力,但是从
来没有任何人能够通过科学检验。我们可
以说,这样的人根本就不存在i世界上没
有这样的超能力俗是,我们却有可能通
过科学家对于人类大脑的研究成果;利用
科学技术实现所谓的读心术。
比如说人类可以利用核磁共振成像技术
扫描大脑。人在思考的时候,大脑内会有
电波信号传送,如果把一个人的头部放在
一个巨型的环装磁场中,这个机器就可以
探测到大脑内原子核在转变方向时发射的
非常微弱的信号,我们可以通过这样的机
器来探测大脑处于不同工作状态的时候,
有哪些不公务员面试报培训班有反超可能吗同的区域最活跃,这种技术就可
以被看做是人类进行读心术研究的第一
从这个角度来说,人类的读心术,或者说
心灵感应技术,一直都在发展,而且早就
有了实际应用,比如说测谎仪。虽然有些
人非常善于撒谎,从外表看不出他是不是
在说谎,但是实际上当他在说谎的时候,
血压会略微升高,大脑的一些部位也会变
得活跃。如果我们能够在一个人说谎的时
候探测到这些信号,我们大概就能够判断
他是在说谎,这正是测谎仪的工作原理。
当然,这种机器的准确性还需要不断的提
吾。
我们所说的心灵感应还有一种形式,是说
把一个人的思想越过语言直接发射到另外
一个人的头脑里。想要做到这一点就很难
了,因为人类目前还没有办法探测单个神
经元发出的信号,但是人类也可以通过核
磁共振技术进行大脑成像,逐步识别单个
的单词在人脑里引起的图形,然后我们制
造出一本关于人类大脑的“思愚词典“。人
类关于这个领域的研究刚刚起步,比如说
我们刚刚可以识别人脑思考一些物体时在
核磁共振仪器中形成的图形,离真正编出
一本「思想词典“差得还很远。
虽然核磁共振技术还有其它的一些大脑探
测技术看起来非常厉害,但是我们也要了
解,人脑不是一台计算机报班公务员的培训了以后就可能考过吗,而是一个神经
网络。人的思维是在整个大脑中扩展的,
所以说,在未来如果人类的技术非常发
达,我们有可能探测到大脑大致的感受和
思维功能,但是想要非常精确地读出大脑
正在愚什么问题,难度还是非常大的。
和心灵感应的研究类似肌吴谓的意志力,
就是说只通过一人入的思愚就能够影咽二
些事伶的结果。比如说s有的从声称自己
盯着一个勺子盾,就能通过意志力把勺子
弄鸿s但是和必灵感应的实验类似,所有
声称自己有这种超能力的人都没法通过科
学检测,实际上这些都是魔术。但是一个
人在经过训练之后,用意念来控制电子感
应装置是可以实现的,这就需要“脑机接口
技术“,也就是说把人的大脑和计算机联系
起来。这样的话,即使是全身瘫疸的病人,
也可以通过自己思
考的力量就控制自己的
轮椅,甚至是其它装置,比如说用思维打
字、用思维控制外骨骼,这些都有可能实
现。但是这同样也需要我们更深入地研究
怎么样更精确地获得大脑的思愚,怎么样
才能更精确地探测到这些信号。
总结一下这部分的内容。加来道雄划分出
来的“一等不可能,是说那些虽然现在人
类还做不到,但是最有可能梦想成真的技
术。我们会发现,我们对于未来,包括在科
公务员面试报培训班有反超可能吗幻电影里边所想象的不可能的技术,比如
隐形衣、心灵感应等等,大多数都属于加
来道雄所总结的“一等不可能“。如果要问
物理学在未来一个世纪能发展到什么地
步,那大概就是一等不可能的程度了。
接下来介绍第二个重点内容,也就是“二等
不可能“,这种不可能所挑战的是我们对于
物理世界认知边缘的科技究竟能不能实
现,并没有十足的把握。
比如说,运动的速度能不能比光更快呢?
以我们目前所掌握的物理学理论来说,这
是不可能的。我们知道大物理学家爱因斯
坦的狭义相对论有一个基本假设,就是真
空中的光速是速度的极限,没有任何速度
能超过它,狭义相对论已经诞生了一百多
年的时间,它关于光速限制的假设始终没
有被打破。人类进行粒子对撞实验的粒子
对撞机,里边的粒子以非常接近光速的速
度运行,但是没有办法超越光速。但是,爱
因斯坦还有另一个理论叫做广义相对论,
在这个理论里,时空就像是一种柔软的织
物一样可以被扭曲,改变形状,而且空间
自身的膨胀是可以超越光速的。
所以,加来道雄认为有两种方式可能一议
实现超光速不比如你可以拉伸你身「后的宇
间〗和保前面的空间相接触y这就会让你
库生自己移动得白光快的错觉,而报班公务员的培训了以后就可能考过吗实际上
你根枝妓不用动,空间自己变形了。还有
一种可能就是掘裂空间。我们在理论上或
许可以制造出虫洞,把空间中遥远的两点
连接起来,穿过这个虫洞,我们就能迅速
到达遥远的其他星系。
这种在科幻电影里才会出现的场景真的有
可能实现吗?在理论上,想要创造出可以
穿越的虫洞,必须能够制造出剧烈的时空
扭曲,人类就需要找到数量巨大的正物质
和负物质。正物质就是我们平常说的物
质,而所谓的负物质,是一种只在理论上
存在的拥有负能量的物质,它的存在有可
能造成时空剧烈的扭曲。我们从名字就可
以看出来,它和正物质是恰好相反的,因
为我们目前在现实中发现的一切物质都具
有正能量,至于具有负能量的负物质,人
类还从来没有在现实中发现过,我们也不
知道它到底是不是真的存在,所以说,我
们到底是不是能够真的制造出拥有负能量
的物质,并且利用它制造出足以掘裂空间
的虫洞,还不清楚。
我们既然谈到了超光速旅行,那么紧接着
就有了下一个问题:有没有可能进行时间
旅行呢?这也被加来道雄列入了“二等不可
能的领域。
我们要知道,相对论把时间和空间连接在
了一起,相对于其他人来说,时间在一个
人身上流逝的快慢,是与他相公务员面试报培训班有反超可能吗对于其他人
的运动速度相关的,速度越快,时间就越
慢。也就是说,根据相对论,人类可以很容
易地制造出去未来旅行的时间机器,只要
这个人相对于别人快速运动就可以了。假
设有一位宇航员以接近光速的速度旅行一
分钟的时间,虽然对他来说时间仅仅过去
了一分钟,但是对于地球来说时间就已经
过去了四年一一但是这样的速度人类是达
不到的。地球上的宇航员乘坐火箭飞到太
空中,再回到地面上,实际上他们就等于
已经进入到了未来,只不过因为人类的火
箭速度跟光速来比就太慢了,所造成的相
对论效应非常微小,进入未来的时间微小
到可以忽略不计,我们都感觉不到罢了。
去未来是有可能那到废能不能通议时间
旅行回到述去呢?通迢时俺旅行到达过
去,这个话题以前一直都是科幻作家的领
域,但星仁20世纪未开始,它逐渐成力了
物理学家们认真研究的学术课题。因为人
们发现,在广义相对论里并没有限制人们
不能进行时间旅行回到过去,爱因斯坦的
方程起码在理论上允许很多种时间机器的
存在。
愚要回到过去,有几种理论上的可能,通
过不同的可能性,人类可以建造不同的时
间机器。第一种时间机器就是我们刚刚提
到的虫洞。因为在相对论中,时间公务员面试报培训班有反超可能吗和空间
是密不可分的,虫洞可能连接空间的两
点,也有可能连接时间的两点,掉进虫洞,
你在理论上就可能游历过去。通过时间旅
行回到过去还有其它的一些可能,这都是
源于一些关于宇宙的物理学假说,比如说
弦理论,也提供了进行时间旅行回到过去
的理论可能。
当然,进行时间旅行可能会引起各种逻辑
上的悖论,甚至是伦理、法律、道德上的争
议。比如说,一个人回到过去,有没有可能
改变历史?一个人如果回到过去杀死自己
的父母会发生什么现象呢?实际上,关于
这些理论上的悖论,物理学家们都提供了
解释,比如说一个人回到过去只能重复历
史,不具有自由意志;或者也有可能改变
历史,但是只能在一定限度之内;或者也
有可能宇宙分裂为两个平行宇宙,比如说
这个人通过改变历史而创造出了一个全新
的宇宙,但并不影响在原来宇宙里事情的
发展。
加来道雄认为,进行时间旅行回到过去,
目前看来最有可能的办法就是制造出可以
进行穿越的、连接着时空不同位置的申
洞,而我们刚刚提到,制造虫洞的关键就
是负能量,但是我们还不知道能不能发现
真正具有负能量的物质。另一方面,在进
行时间旅行的时候,在虫洞的入口处正是
物理学的广义相对论公务员面试报培训班有反超可能吗和量子力学交汇的地
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物理学的广义相对论和量子力学交汇的地
方,在这个位置会发生什么现象,我们只
有在融合了这两种理论,获得一种可以完
整地描述时空和所有相互作用的理论之后
才能知道,可要实现这个目标,人类可能
还需要几百年的时间。
总结一下这部分的内容。加来道嬴所说
的“二等不可能“都处才火粤知识的边缓;
比如超光速旅行<阡何旅行等筒s加李道
雄预测y*讷些科技厂能需要数干年甚至数
万年的时间才有可能实现。前苏联的天文
学宾卡尔达谢夫曾经把宇宙中的文明分成
三个类型:一型文明的能源消耗是以一颗
行星为基础的;二型文明的能源消耗是以
一颗恒星力基础的,这个消耗大概是一型
文明的100亿倍;而三型文明还要比二型
文明的能源消耗多100亿倍,它需要动用
整个星系的资源。人类现在大概还只是“0
型文明“,加来道雌就认为,如果我们能
让“二等不可能“梦想成真,这些技术可能
会成为让我们成为三型文明的科技基础。
第三部分
我们介绍第三个重点内容,也就是被列
为“三等不可能“的科技,它们违反了人类
已知的物理定律,实际上,作者加来道雄
报班公务员的培训了以后就可能考过吗认为,因为违背了已知的物理定律而被认
为几乎不可能实现的科技很少,在这本书
里他一共只列出了两个话题:一个是永动
机,一个是预知未来。
我们要知道,自古以来就有无数人试着制
造永动机,也有很多人声称自己真的创造
出了这种能够永远运行、不消耗能量、只
会创造无穷无尽能量的神奇机器,当然这
些人和他们的发明最后都被证实是失败
的。人类为什么造不出永动机?因为这直
接违反了热力学第一定律:物质和能量的
总量无法被创造和消灭。这也就是我们常
说的质能守恒,制造永动机的想法直接违
反了这条最基本的物理学定律,所以从科
学的角度来说,这是注定没办法成加的\
但是加来道雄在书里边追问;为仗久这条
热力学定律有这么崇高皙忐仪7绝对不能
违尼呢?质能写恒有没有可能被打破呢?
加来道雄认为是有这种可能的,比如说在
宇宙的虫洞周围,就可能不遵守这条守恒
定律。而且愚要制造永动机,除非我们能
从虚空中获得能量,这有没有可能呢?物
理学家们认识到,宇宙空间中是存在能量
的,这就是我们所说的暗能量。2011年诺
贝尔物理奖就授予了几位发现暗能量的宇
宙学家。我们发现,暗能量是一种弥漫在
宇宙中的推动宇宙加速膨胀的报班公务员的培训了以后就可能考过吗能量,而且
暗能量还特别多,宇宙有73%是由暗能量
构成的。如果我们能利用暗能量,那整个
宇宙中的真空就是最大的能量池,可是我
们至今都不知道该如何计算、如何捕获这
种能量,所以人类到底有没有可能通过捕
捉暗能量制造出永动机,直到现在我们也
不知道,所以永动机的发明被列为“三等不
可能“。
第二个“三等不可能“,,也是看上去最有意
思的,人类能预测未来吗?这个能力听上
去像是神话故事一样,我们通过常识判断
就会觉得不可能,因为这违反了最基本的
因果律,结果怎么能发生在原因之前呢?
但是如果存在一种假想中的粒子“快子“,
这种粒子像它的名字一样,能以超光速的
速度运行,根据相对论,一个物体相对于
其他物体运动得越快,那它的时间就越
慢,如果它能以光速飞行,时间在它身上
就会静止,而如果它像“快子「一样超光速
飞行,那它就能回到过去,所以,我们就可
以通过“快子“这样的粒子把信息传送到过
去,告诉之前的人现在发生了会么。这种
神奇的超光速粒子有可能存在吗?在有的
理论中认为y这种粒水在宇宙大爆烂的开
端存在e是后来就不仔在-无论怎样,
人类确实从李没有发现过这样的粒子,在
现代物理学的理论公务员面试报培训班有反超可能吗里,因果规律也不能被
违反,所以,起码在现在看起来,人类还没
有办法预知未来,所以它也被列为“三等不
可能“。
出f
JC\=口
下面来简单总结一下本期音频为你分享的
内容。
加来道雄在这本《不可能的物理》中,把科
学技术归纳到了三个类别里边,从物理学
的角度给我们分析了它们有可能实现的原
因。“一类不可能,是那些不违反我们现在
已知科学规律的技术,比如隐形衣、心灵
感应,我们有可能会在未来一个世纪左右
实现。二类不可能“都处在人类认知的公务员面试报培训班有反超可能吗边
缘,比如超光速旅行、时间旅行,我们在理
论上能提出实现的办法,但是要真正实现
还需要可能几万年的时间。而“三类不可
能“的科技,则是违反了人类已知物理规律
的科技,比如永动机,比如预测未来,我们
直觉上都觉得完全不可能实现。
我们能看出,这三类不可能越来越背离目
前我们知道的物理规律。“不可能“就像天
花板,有的人会畏惧,觉得以自己的能力
永远达不到了;有的人会不屑,觉得讨论
不可能没什么意义。但是就像加来道雄说
的,在物理学的范围里,要说标个事物是
完全不可能实现是很危险的,因为这也否
定了进步的可能,直到现在,也一断有科
学家提出新的不可能,叶贾像作者说的,
我们不应该把这些不可能当成大类知论的
绝对申限“丽应报班公务员的培训了以后就可能考过吗该把它仔当次是下一代科
学家们要面临的挑战;这些界限的存在就
是为农要思打破的。
撰稿:李小刚
脑图:摩西
转述:江宁
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