万物与虚无

记录片英国2011

主演:吉姆·艾尔-哈利利

导演:Nic,Stacey

 剧照

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更新时间:2024-03-06 16:26

详细剧情

Two-part documentary which deals with two of the deepest questions there are - what is everything, and what is nothing?

 长篇影评

 1 ) 万物,亦是虚无

相比宗教信仰这种意识形态上对于世界的理解,我更喜欢数学、物理学所揭示的理论。我认为这些通过大量的研究、做实验、实际观测等等,所得出的结论,有更为严密的逻辑,更加具有说服力。

BBC的记录片《万物与虚无》就非常对我的胃口,尽管本人在学生时代的理科成绩极差,但这部纪录片还是引起了我极大的兴趣。花4个小时看了2遍,也算领悟到其中的一些道理。

起初,人们的认知里,地球是宇宙的中心,后来有了“日心说”,又观测到了“太阳系”,再到后来的“银河系”、“仙女星系”,直到慢慢发现,这些,仅仅是宇宙中极为微小的一部分。

而我们所知的宇宙的起源,来自于一百多亿年前的,极其微小的量子涨落。宇宙大爆炸之后,一直在不断地膨胀,也是我们目前所能知道的“万物”。如同从虚无诞生出万物,而当这个膨胀的过程足够长,万物也将归为虚无。

经过天文学家、物理学家、数学家等等无数人类的努力,得出包括“宇宙大爆炸论”在内的种种理论。在我看来,已经很接近于宇宙的真相。

当人类能站得更高,看得更远的时候,我们所知道的越多,但也会越发觉得,宇宙有太多未解之谜,人类是多么的渺小,又是多么的奇妙。

既然已成为茫茫宇宙中的一个存在,那我们就是独一无二的。死亡也不是终点,而是另一个开端。我们是万物中的一粒尘埃,也终将归于虚无,而虚无,又将造就万物……

只有现在存在的这一刻,于我们是最为重要的

 2 ) 大纲

恒星视差计算距离→恒星亮度与闪烁频率比率计算距离

欧几里得平面→高斯二维曲面→黎曼几何→爱因斯坦广义相对论→多普勒效应→微波辐射

亚里士多德 自然 厌恶真空→托里拆利实验 无真空→帕斯卡 真空是自然的默认状态→迈克尔逊莫里实验 无以太介质→海森堡不确定性原理→狄拉克方程

 3 ) Out of Nothing,Everything (观影笔记)

Everything 万事万物 宇宙

1924年仙女座星系(含有超过一百万一颗恒星)的发现,使人类意识到宇宙比之前人们意识到的大数十亿倍。

1. 空间是什么? 欧几里得几何的绝对性→ 高斯绝妙定理(我们能在三维空间观测二维曲面的曲率,但我们三维空间的曲率不用在四维空间中观测)→ 黎曼

爱因斯坦的广义相对论:空间本身有扭曲、弯曲的能力,并由此产生了Gravity,地球上有引力是因为地球弯曲了他周围的宇宙空间。而一个物体下落不是(牛顿引力)被“引力”所牵引,而是因为空间本身有曲率,Gravity是物体在沿最简单路径穿过弯曲的空间。对空间的思考我们认为宇宙是有形状、有结构、且可塑的,空间和时间都是活的有机实体,非一成不变的,宇宙在不断膨胀。(而爱因斯坦本人都不敢相信,甚至还认为是方程出错了,想改方程)

同时,哈勃通过望远镜观测到宇宙中遥远的星系都在变红,且越远的星系变红的速度越快(物体接近我们时,光波被压缩→呈蓝色;物体后退时,光波被拉伸→呈红色)这与广义相对论一致。

所以得出not the galaxies are flying away from each other through space, but the fabic of space itself in between the galaxies is expanding.是宇宙的空间整体在膨胀变大。 宇宙的诞生 big bang theory,宇宙最开始是一个点,我们现在所看到的电视雪花是宇宙大爆炸中最早的光线被拉伸后的遗迹。

2. 为什么夜晚会变黑? 恒星距离我们越远,他的光线到达地球的时间越长,所以如果宇宙一直存在,那宇宙中所有的光线总有一天会到达地球,而夜晚的天空将会被这些光线照的很亮,但是我们现在的夜晚并没有如此亮,why?

因为宇宙在不断膨胀。宇宙在更年轻时,小很多倍时,宇宙一端的一束光开始向我们的有利视角驶来,但随着宇宙的膨胀,光通往地球的距离也越来越大,快进到如今,这光还没有到达地球。所以,无论我们如何努力观测星空,都无法看到它。我们现在所看到的星空是137亿年前,从宇宙大爆炸发出来的光,也被称为“可观测宇宙”。所以我们现在能看到的光是有机会抵达地球的那些星和星系。而且由于宇宙在加速膨胀,当光速赶不上膨胀的速度,未来我们的夜晚会越来越黑,可观测的宇宙也在加速变小。

夜晚天空变黑这一常识其实蕴含了宇宙的奥妙。

Nothing

1. 如何理解 虚无(the void) 真空(the vaccum) 空无(emptyness) 无物(nothing)?

亚里士多德→ 托里拆利 水银管创造真空空间:真空是一种物质,大气有重量→ 帕斯卡“我们生活在空气海洋的底部(越高气压越低)”→ nothing is everywhere 真空是自然的默认状态

2. 虚无的属性? 自然界不存在nothingness。所以人们认为宇宙中的一切都处于一种不可见的介质中:“以太”(认为是光传播的介质)。但后来发现光总以同一速度传播,所以“以太”不应存在。那么宇宙真就是空无一物的嘛?(引出量子力学)

3. 量子力学

海森堡不确定原理:量子世界中知道物体的位置越多,对其运动的了解越少,“位置和运动轨迹”不能同时知道这两个量。(用照片和录像视频的例子阐释)

能量和时间也是一对量:在非常小的时间和空间里,某种物质可以从真空中产生。“你可以从无物中借去能量,只要你能尽快还清”

引出关键人物保罗狄拉克(真的大佬,从童年就拥有的超强的视觉想象力,最喜欢的电影是2001太空漫游,我和大佬最喜欢的电影相同hhh)

就在保罗狄拉克出来之前的1928年物理学界有个大难题:描述宇宙如何运作的两个重要理论彼此不同意对方的观点。(两个理论分别为狭义相对论E=MC²,描述的是接近光速的物体的行为;普朗克的量子力学,描述的是事物小到量子领域的行为。)而电子是小到量子领域而又传播速度快到光速,所以如何买描述电子的运动呢?

狄拉克方程(简洁的像诗一样优雅,是巨大数学物理冰山露出的一角,提供的东西太多)

反电子→ 反原子→ 反物质 → 关于真空的全新思考:电子和反电子成对从真空中出现,很快又消失,真空是一个创造并充满物质与反物质的地方,真空中充斥着这些波动即量子涨落(quantum fluctuation)→ 量子场论(Quantum Field Theory)、虚拟粒子

4. 量子物理在宇宙中的应用

由此对量子世界的观测,促成了对整个宇宙大规模结构的推及:宇宙 从真空中诞生,迅速膨胀。最初诞生时,比单个的原子还小,在这种尺寸下,宇宙不受我们所熟悉的经典规则控制,而是由量子世界的奇怪规则支配。量子力学形成了宇宙结构,我们的宇宙只是量子世界膨胀了很多次之后的产物,Nothing have really shaped Everything.

量子涨落:宇宙大爆炸产生了等量的物质和反物质,但随着宇宙的冷却,物质与反物质几乎全部湮灭,数十亿物质与反物质粒子中,可能残留下来一粒,在数十亿粒子的湮灭中,残留下来的一粒创造了星系、恒星、行星、人类。我们只是时间初始时物质与反物质巨大毁灭下的残骸,难以想象的爆炸残留物。(在我打下这句话的时候,浑身发冷)

小记

本以为看完这系列纪录片后我会更加加深自己之前的看法:“人类实在太渺小,人类世界微不足道,甚至人类不值得,人类凭什么生存在宇宙之中,人类在行星系无数次湮灭中凭什么值得被拯救。我连砂砾都不如,我不配被记住。”但是当我看完了这几部纪录片后,我觉得人类是一种奇迹,我们每个人都是一种奇迹,构成我们身体的每粒粒子都来源于宇宙大爆炸中,构成我们生命的粒子也构成了行星、恒星、星系、星系群、万事万物,每个人就是宇宙,我从没觉得自己和宇宙的关系,和万事万物的关系这么这么的密切,我也从没有对自己的生命有如此大的敬畏感。我最大的感触就是:人类之于宇宙虽然连沙滩上的一粒沙子都不如,但是人类居然能站在如此如此渺小的角度,站在一粒沙的角度,去思考、去探索、去研究如此宏大的宇宙,能得出自己的一套理论;我们每个人也能站在更加卑微的角度去思考宇宙和自身的关系,思考生命的意义,太幸运了。科学太浪漫了

 4 ) 万物之感

科学结论: 1.整个宇宙万物、乃至空间本身,皆具有可塑性,一切都可以弯曲变形,一切都在不断变化。

感悟: 太阳系仅仅是宇宙的一粒沙,人类不过是这粒沙上的小小微尘。然而我们却有幸能够通过自身的能力,窥见、研究整个宇宙的全貌,犹如一粒沙可以去知晓整个沙滩。说明,从万物创生以来,宇宙、造物者、大自然,就已经赋予了万物领悟本质、本性的智慧。所以,一沙一世界,一叶一如来。

 5 ) 万物与虚无

我们是如何从孤立、不起眼的视角来凝视星空并开始演绎出万物的形状、大小和起源的?

16世纪之前关于宇宙的观念:地球是一个巨大并且固定在固定位置的旋转星体薄壳中的一员。

1572年,1a型超新星的爆炸出现,它比太阳明亮了亿倍,在白天也能看见它。英国议员 Thomas Digges和他的一位天文学家朋友John Dee一起探索这颗奇妙的星星,最后Thomas Digges用自己的模型打破了哥白尼原有的“恒星附着于球壳”的思想,改变了人类关于宇宙的观念,使得天文学家狄格斯不得不意识到一点——恒星分布于无限广阔的宇宙空间。

Thomas Digges提出,但是这个观点却有一个悖论----为什么夜晚的天空不想白天一样明亮?意思是既然宇宙中有无数恒星,就算它们与我们相距无数光年,但总有一天它的光会到抵达地球照亮地球的,但事实却不是这样。

两百多年,这个问题的一直没有进展。直到十八世纪,望远镜的巨大进步...

Herschel和他的妹妹Caroline用他们发明的望远镜日复一日地观察天体的运动。

1785年,Herschel出版了银河系的近似图。在他的图像中,宇宙是有边缘的。但同时他还发现了奇怪的星云,但他却不能知道那是什么----他的设备不能观察外太空的情况。

Herschel逝世后,人们发明了恒星视差这一方法来估算恒星与地球的距离。

宇宙唯一星系和多星系的两派论。

在哈佛大学天文台工作的Henrietta Leavitt一位无名女科学家,想出了一种更精确计算距离方法。

1923年,随着观察设备和科技的发展,天文学家Edwin Hubble用Henrietta Leavitt的方法计算出了仙女星系与(离银河系最近的星系)与我们的距离。

他的发现打破了宇宙唯一星系的理论。

但仅仅观察是不够的,要解开宇宙的秘密必须用到数学与物理理论。

两千多年前,欧几里得的几何理论第一次提出了空间相关概念。

两百多年前,Carl Friedrich Gauss和他的学生Bernard Riemann提出了三维空间的概念。

爱因斯坦的广义相对论使用高斯和黎曼的数学概念,改变了人们关于空间和时间的概念,他的理论揭示了宇宙万物是都有形状和结构的。人物开始提出宇宙是动态的,不断膨胀的。但是爱因斯坦却相信宇宙是静态的。

这时候,Edwin Hubble观察到了光在运动时呈现出不同的颜色以及远近恒星的颜色,和爱因斯坦的广义相对论一拍即合证明了宇宙是不断膨胀的。

宇宙在不断膨胀说明宇宙是有起点的,就像一个气球一样。

通过卫星,我们已经可以观测计算出宇宙的年龄。

到这里,我们才回答Thomas Digges的问题:为什么夜晚不想白天一样明亮呢?

原因就是在很久以前宇宙还没有这么大的时候,在宇宙膨胀的过程中的某个时间点,膨胀的速度超过了恒星的光速,以至于它的光亮永远到不了地球。

事实上,我们只能观测到137亿年前从宇宙大爆炸发出的光,这称为可观测宇宙。

但宇宙膨胀的速度由于一种我们称暗物质的东西使他膨胀的速度一直在不断增快。

这意味着,我们的可观测宇宙会越来越少,无数的恒星会离我们愈来愈远,所有的天体都在不断远离彼此......直到只剩自己。

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几千年的探索,但似乎宇宙的结局是一个悲剧。

宇宙不断膨胀,所有的星系都会变成孤岛......

然后呢?

 6 ) 一即是空,空即是一

The Story of Everything

现在的人们已经知道,如果说整个宇宙是一片海滩,那么其中的恒星会多似其中的沙粒,我们的太阳,也不过其中一粒普通的沙子。

但是身处其中一颗沙粒之上的我们,居然能够描绘出整个海滩的模样,这对于人类而言简直是个奇迹。这次就让我们打开这神奇的画卷。

1. Copernicus:薄壳天球

这一切都要从哥白尼的日心说开始说起。哥白尼在提出日心说之后,认为太阳系以外的天体都位于一个薄壳天球上,这个天球固定且静止。

2. Thomas Diggers:无尽宇宙

但是1572年出现的一颗超新星(supernova)引起了狄格斯的注意,这个超新星在当时的天空中,比金星还亮,甚至白天都可以看见它。但是当狄格斯开始着手研究这颗星星的时候,它却开始变暗了。

狄格斯的老师认为,这可能是星星在运动的原因:星星在靠近我们时会变亮,远离时变暗。尽管老师的理论并不正确,这却很好的启发了狄格斯。狄格斯在哥白尼的基础上,提出了自己的想法:恒星分布在一个没有尽头的空间里,静止且无限(Stars are in endless space , static and infinite)。

这时就有了奥伯斯详谬(Olber’s Paradox):如果在这个无尽的宇宙中有无数的恒星,那么为什么晚上会是黑的?(If this infinite universe contained an infinite number of stars, then why was it dark at night?)

要理解奥伯斯详谬,首先要明确一点:太阳也是恒星(star)。因此,如果在无穷的宇宙中静止分布有无尽的恒星,那么它们所散发出的星光,早晚会有一天到达地球,那么我们的夜晚就应当亮如白昼,可事实却并非如此,所以狄格斯对于宇宙的描述并不完备。

3. William Hershel& Caroline:银河系示意图

要想更好的描述宇宙,最简单直接的办法时观察它。

赫谢尔和他妹妹兼助手卡罗琳在牛顿望远镜的基础上,利用不同的金属组合加强镜片的反光效果,观察到了更深的宇宙。他们通过观察发现了天王星(Uranus),同时他们尝试将宇宙所有的星星都标绘下来,换言之,给万物画一张画像(try to map all the stars in the universe, draw a picture of everything)。

1785年,赫谢尔发布了第一幅宇宙的画像。在我们今天的观点看来,这是一张以太阳为中心,银河系的示意图。不难发现,这幅图似乎是有边缘的,就在他们开始为发现万物的边缘而狂喜时,他们发现边缘之外似乎还有其他星系。像我们一样巨大的星系,它们存在于更深的地方(gigantic galaxies of stars like ours, that actually existed in deep space)。但是由于当时对于天体距离缺乏有效的测量手段,他们的想法难以得到证实。

第一幅宇宙的画像

4. Friedrich Bessel:恒星视差

贝塞尔利用视差原理,探索出恒星视差测量天体距离的办法,他用这种方法测定了天鹅座61的距离。

这种测量方法的原理如图所示,通过地测量球公转直径两端的不同两点观测同一天体的仰角,结合地球公转直径(约3亿公里),即可解出天体距离地球的距离。

这种测量方法非常巧妙,让地球上的人们能够用笔尺丈量星辰。但是当要测量远于地球直径100万倍的天体时,误差就会变得非常大,而这只是银河系的一小部分。人们需要更加精确的测量方法。

恒星视差原理图(图源自网络)

5. Henrietta Leavitt:造父变星

在哈佛工作的莱维特提出了她的解决方法。莱维特在给恒星标注星等的工作中,发现了一种造父变星(Cepheid variable stars)的特殊天体,这种天体的亮度和自身闪烁的速度有着紧密关联(their brightness was precisely related to the speed they blinked.)。利用这种特殊的天体,人们可以通过寻找与造父变星等闪烁速度的天体,判断出其与造父变星绝对星等相同,进而对比二者视星等,即计算出星体的距离。

莱维特这种方法可以测量位于恒星视差测量范围之外的星体,但是由于她的女性身份,她并不能将她的理论付诸实践、

6. Edwin Hubble:宇宙岛

这一实践将由伟大的天文学家哈勃来完成。

1923年,哈勃发现了仙女座(the Andromeda Nebula),并利用其中一颗今天被称为哈勃造父变星(Hubble Cepheid)的星体测量出了仙女座的距离。测量结果令人震惊,仙女座笔银河系最远的距离还要遥远许多倍。现代科学测量告诉我们,仙女座距离我们250万光年,这意味着我们现在看到仙女座的光,实际上在人类进化之前就已经开启了它的旅程。

仙女座

哈勃向我们展示了银河系之外更大的宇宙,但是他还是没有看到宇宙的边界。对于宇宙究竟多大,我们仍旧毫无线索。

为了了解万物的实质,我们需要的不仅仅是观察,它需要用到数学。

从Observation到Mathematics

1. Euclid:欧式几何

在很久以前,我们所生活的世界就被欧几里得的《几何原本》(the Element)所定义,在这一体系下的几何学也被成为欧氏几何学。欧氏几何学认为,两条平行线永远不会相交,以及三角形的内角和恒为180°。

2. Carl Friedrich Gauss:测量曲面曲率

被称为“数学王子”的高斯,独立地提出了不能证明欧氏几何的平行公设具有‘物理的’必然性,至少不能用人类的理智给出这种证明。同时他还发现在球面上的三角形的内角和会大于180°,并且给出了在球面上计算曲率的方法。

非欧三角形

高斯计算曲率的方法

3. Bernard Rieman:黎曼几何

高斯对于欧式几何学的质疑被他的学生黎曼发扬光大,黎曼开创性的提出,过直线上的一点,一条平行线也作不出来。并由此提出了黎曼几何,为之后相对论的提出打下了理论基础。

4. Albert Einstein:广义相对论

在黎曼几何的启发下,爱因斯坦重新审视了引力,并且指出引力其实是空间曲率,而在地心引力影响下的自由落体运动,也被爱因斯坦描述为“以最简单的路径穿越弯曲的空间”。同时他还提出质量会弯曲空间的说法:物质告诉空间如何弯曲,空间告诉物质如何运动。

但是爱因斯坦仍旧认为宇宙是静止的,为此,他不惜在相对论当中引入宇宙常数(Cosmological Constant)的量来修正自己的公式。

5. Edwin Hubble:红移

当光在传播过程中,两个物体同时在靠近,那么最后接收到的光波长被压缩,频率升高,谱线因此“变蓝”,此即为“蓝移”(Blue shift)。反之,当当光在传播过程中,两个物体同时在远离,那么最后接收到的光波长被拉伸,频率降低,谱线因此“变红”,此即为“红移”(Red shift)

哈勃(没错,又是那个哈勃)在观测来自遥远星体的星光时,发现了红移现象。这意味着我们具体其他星体的距离正在变远,星系之间的空间正在变大(the fabric of the space in between the galaxies, is expanding),换言之,宇宙正在膨胀。

那么,以前的宇宙一定比现在小,那么在宇宙生命开始时,会向现在宇宙的每个角落发出光,只要能观测到这些光,就能看到宇宙“婴儿时期”的样子。随着时间的推进,那些最早的光,现在已经变成了宇宙里面的微波,当我们看见电视机里的雪花时,里面就有宇宙诞生时的微波。换言之,我们可以在电视里听到宇宙孩提时期的啼哭。

回到之前的奥伯斯详谬,如果身处一个静止的宇宙中,我们确实可以得到亮如白昼的夜空,可是我们处在一个不断膨胀的宇宙中。从大爆炸到现在也不过137亿年,这也就意味着,我们所能看到的星空,最多也就只有137亿光年远,这个范围被称为可观测宇宙(Observable Universe),在这个范围之外的星体,它们发出的光,穷极一生也无法到达地球,我们也就永远无法在夜晚看到它们的星光。

更令人悲伤的是,随着宇宙的不断膨胀,我们的可观测宇宙范围会不断变小,在1千亿年后的地球,如果我们还有子孙后代,如果他们也会在夜晚观看星星,它们所能看到的宇宙,不过一个银河系一样大。

The story of Nothing 人类在很早之前就开始思考虚无(Nothingness)是否有其意义,中国的庄子曾指出“天下万物生于有,有生于无。”但在西方,同时期占主导地位的是希腊哲学家亚里士多德。

1. Aristotle:自然讨厌虚无

亚里士多德认为:自然讨厌真空,我们无法在自然界中得到真正的真空,一旦将一个东西移走,必然会有其他的物质重新充满它原先所在的空间。

2. Evangelista Torricelli:水银柱中的虚无

但是托里拆利的水银柱实验,成功的在水银柱中制造了一段真空,同时也证明了大气是有质量的,其对于水的压强和剩余水银柱对于水的压强相等,托里拆利也因此成为第一个测定大气压强的人。

托里拆利指出:“我们生活在空气海洋的底部。”(We live at the bottom of an ocean of air.)

3. Blaise Pascal:虚无无处不在

帕斯卡(就是那个活成压强单位的男人)在托里拆利实验的基础上,发现当我们将两个相同的实验装置分别置于塔顶和塔底时,二者所显现的水银柱高度并不一致:越高的地方水银柱越短。这也就意味着更高的地方有着更小的大气压,更高的地方,空气越少。

在这一实验的基础上,同时也是哲学家的帕斯卡指出:在更高的地方,可能完全没有空气存在,是一片虚无。虚无无处不在,我们的地球不过是漂浮在无尽虚空中的一粒尘沙(Nothing is everywhere. Our earth is merely a thing speck of dust floating, through a vast expanse of an utterly silent, in hospitable void.)。

进而,帕斯卡指出,自然并不讨厌真空,真空是自然的默认状态。可是当时人们所不能理解的是,真空中的闹钟,它发出的声音不能被我们所听见,但是它的图像我们却能够正常看见——或许真空中并不是虚无,里面还有一种能够传递光的介质,这种介质被当时的科学家们称为以太(Ether)。但是,没有任何证据能够直接证明以太的存在,同时也没有任何证据能够证明以太不存在。

4. Albert Michelson& Edward Morley:以太并不存在

为了证明以太的存在,曾经精确测定光速的迈克尔逊,和莫雷设计了当时世界上最为精密的实验。

迈克尔逊认为,既然以太无处不在,那么我们地球运动的过程中,必然会产生以太风——就像我们开车时,空气会形成风一样,如果以太真的存在,那么这种以太风就会对光的运动产生影响。表现在实验当中,就是调转实验仪器方向前后,光的干涉条纹应该是不一样的。

于是他和莫雷完成了物理史上“最成功的失败”实验。实验中,无论迈克尔逊和莫雷怎么调节仪器方向,其得到的都是同样的结果。这也就意味着,以太风并不存在。

5. Einstein:虚无之处无物

爱因斯坦在1906年开创性地指出:光的传播并不需要介质,因此真空重新被认定是虚空(There is nothing in the empty.)。

6. Heisenberg:测不准原理

随着工业的发展,真空在各个领域都有了广泛使用:电灯泡中使用真空,使得灯丝能够持久发光而不必担心被氧化;以真空管为原理的二极管和三极管,遍布在现代电气的每个角落。

与此同时,人们对微观世界的认知也更加深入:

1895年,真空X射线被发现;

1896年,电子第一次被发现并定义;

1909年,卢瑟福(Ernest Rutherford)揭示了原子的奇妙结构。

但是海森堡测不准原理告诉我们,我们无法同时确切的得到一个微观粒子的位置和速度。他在另一个角度告诉我们,自然是基于其不确定性的(Nature is based on uncertainty.)。

理解这一点比较难,片中用了相同大小的照片和录像来告诉我们,当我们得到粒子的确切位置时,对于其运动的描述就是不准确的。

位置和速度难以两全

这其实也就暗示了,真空可能是“有生命的”(the vacuum is alive)。

7. Paul Dirac:负电子

时间来到1928年,当时人们用于描述世界的两项前沿科学:爱因斯坦的相对论和普朗克(Plank)的量子力学并不相容。在二者交会的地方,也就是速度接近于光速,但又渺小似粒子的情况下,物理规律是怎样的,没有人能够给出确切的回答。

而狄拉克的狄拉克方程则完美解决了这个问题,这个方程的简洁程度,堪比莎士比亚的十四行诗。连狄拉克本人也坦言:“这个方程比我本人还要聪明。”(The equation was actually smarter than me.)

通过这个方程,狄拉克预测了反电子的存在,并且大胆预测反物质的存在。他认为,当物质和与之对应的反物质相遇时,它们会湮灭并释放能量,而真空中,其实充斥着粒子与反粒子的诞生与湮灭。

8. Willis Lamb:量子涨落

假如真空中充斥着粒子与反粒子的诞生与湮灭,那么只要在其中加入几个原子,通过观测其中电子是否存在能量波动,就可以判断出真空中的状况是否真如狄拉克所预测的那样。

兰姆通过实验证明,原子中的电子能量会发生自发变化,这证明了真空中确实存在短暂的能量波动,这种能量波动被称为量子涨落(quantum fluctuation)。

Everything and Nothing

在上编中已经提及,我们的宇宙正在膨胀,那么宇宙最开始一定是比现在要小得多的;而我们现在有知道,在真空中存在无数的量子涨落,那我们是否可以得出这样的结论:万物源自虚无(Everything comes from nothing.)。

在宇宙诞生之初,无数的量子涨落间,一些粒子,无意中在湮灭中得以幸免,并且经过大爆炸,留存至今,成为了构成我们今天世界的物质。而那些湮灭的物质,释放出了宇宙中最早的辐射。这些辐射,现在仍旧能够被我们观测到。

在我们被吞没的虚无和无限之间有着深刻的联系。(There is a profound connection between the nothingness and the infinite in which we are engulfed.)

 7 ) 是一种祝福,还是一个偶然

今天有很多级大风,观着树木的狂动,打开这部纪录片。

如果我们戴上岁月的眼睛,一切都蒙着我们的意识。它给我们一些安全,同时带来枯燥和抗拒。

如果我们的地球星系只是宇宙中量子物质反物质碰撞后留下的残骸,生命只是电子间瞬间的幻灭,一切从虚无产生,会不会有一天会归于虚无。

它为什么要产生,为什么又要寂灭,无从知道。

转化的只是能量,所有的认知,思考,情绪,感知,到物质。

反物质哪里去了?会不会其实它没有消失,就是那种暗能量。

使得宇宙膨胀,星系内部聚合,但彼此更遥远了。

就像人们彼此的距离,小我变大了,人与人之间就远了。

什么力量使得留下的物质没有和反物质抵消呢?中微子的阻隔?

也许宇宙的产生是一个祝福,又或者没有什么目的,只是一种偶然。

生命的态度,也许就是,把它当作一个bless,和一种偶然。

凝视它,逃避不了虚无,感受它,时刻都在变化,有新的部分。

它的不确定性,既无法坦然拥抱,抓不住把握不了,

也无法完全规避,规避它如同身在牢狱。

只能与它同在。或近或远。

也许这就是与每个人的关系,和世界的关系,和自己的关系。

 8 ) 散乱笔记之万物与虚无

为什么夜晚是黑色的 造父变星 恒星的亮度与与闪烁的速度相关 仙女座的光在几百万年前 什么是空间 如果没有了起点与终点,距离还存在吗? 欧几里得几何 三角只和是180 高斯 在弯曲的空间中 可能存在不同于欧几里得几何的规则 高斯的绝妙定理 面朝赤道 回到终点后不同方向 计算出曲面率 我们生活在高斯和爱因斯坦揭示的弯曲的空间中这件事將数学与现实联系起来。 广义相对论 空间的扭曲产生了重力。地球所以有重力,是因为地球弯曲了它周围的空间。 引力虽然是一种力 不过是空间本身的曲率 物体下落时,不是被牵引。是以最简单的路径穿越弯曲的空间。 光源接近我们时,被压缩,呈现蓝色,原理,拉长呈现红色。远离我们的星系逐渐变红。 不是说星系在互相飞离,而是空间结构正在膨胀。 宇宙的初始,只是一个点。大爆炸之后有一束光。电视的雪花,是宇宙中最早的光,被拉伸后的残留。被天线接收的微波,几乎百分之一的这种静电来自创世时的余晖。 只能看到137亿光年宇宙大爆炸时的光,在可观测宇宙范围内。 理所当然的事,最简单的事,夜晚为什么变黑却非常深奥,耗费了200年的推理和思考。发展了广义相对论。 在遥远的未来,宇宙将变成一个可怕荒凉且遥远的地方。宇宙膨胀的速度在加快。似乎有种神秘的力量分开万物,我们不了解他的起源,叫他暗能量。 膨胀加快意味着,遥远的未来,大约一千亿年后,如果我们的星系还存在智慧生命,当他们看向太空,只能看到我们银河星系中的恒星。其他的星系都会消失,而他们独自分布在广阔的黑暗中。 nothing 我们的地球只是漂浮在太空中的一粒尘埃,穿过一片茫茫无际的寂静,荒凉的虚空,自然并不厌恶真空,真空是自然的默认状态。 阿尔伯特迈克尔逊精确测量的光的速度。 光传播的介质最初人们称为以太。他和莫里的实验证明以太不存在。 灯泡的灯丝因为在真空中,所以能持续燃烧,暴露在空气中,很快燃烧殆尽。 量子力学,描述亚微观世界。 海森堡不确定原理,继续不确定性的不确定性。 量子世界,知道物体的位置越多,对其运动了解越少。用另外两个量来表达,时间和能量。 狭义相对论和普朗克的量子物理学。被保罗狄拉克统一。 量子涨落,在很短的时间内产生能量并消失。 狄拉克方程 反电子,反原子,反物质,一旦与正的相遇,瞬间消失将质量变为能量。 这些粒子被称为虚拟粒子。 所以虚无实际上是眨眼间出现又消失了数万亿次的大量沸腾的虚拟粒子。 量子力学形成了我们今天的宇宙结构,我们的宇宙是量子世界膨胀很多很多次后的产物,无物塑造了万物。 量子物理学为量子涨落提供了一种自然机制。描述了像银河系这样拥有数十亿恒星的天体始于量子涨落。一种微观尺度的物体,我们称之为真空波动。这个理论告诉我们,时间伊始,宇宙从真空中诞生。 根据量子理论,宇宙大爆炸产生了等量的物质与反物质。但随着宇宙冷却,物质和反物质几乎完全湮灭,但并非全部如此,数十亿物质与反物质粒子中。可能残留下来一粒,物质与反物质的湮灭产生了辐射,导致了大爆炸的热量,就是我们今天所见的微波辐射,而在数十亿粒子湮灭中,残留下来的那一粒,创造了星系,行星,恒星,人类。 所以我们只是时间初始时,物质与反物质巨大毁灭下的残骸,难以想象的爆炸残留物。 我们曾经认为的虚空,似乎包含了整个宇宙最神秘的秘密。 我们起源与的虚无,与吞没我们的巨大无限之间,存在着深刻的联系。

 短评

看过一集,真心第一次觉得物理那么浪漫又美好。突然有了看这类书的好奇心。这是以前没有过的。我们是量子涨落留下的意外结果。

5分钟前
  • 女宛心兑
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太阳系是沙滩上的一粒沙。面对浩瀚奇迹,个人的情绪真的毛都不算。只要对宇宙抱有好奇和惊叹,活着的每一刻都好珍贵!能够仰望天空之奇幻,做条学术狗畅游在知识的海洋中是那种一旦体会过就出不来的至高无上的幸福。说出来不怕笑话,前几天晚上看书看到半夜,求知欲膨胀到激动失眠…被自己蠢哭了

10分钟前
  • 爬行钢炮
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引用评论“还是亚里士多德赢了”

14分钟前
  • o-o
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太阳系仅仅是宇宙的一粒沙,人类不过是这粒沙上的小小微尘。然而我们却有幸能够通过自身的能力,窥见、研究整个宇宙的全貌,犹如一粒沙可以去知晓整个沙滩。说明,从万物创生以来,宇宙、造物者、大自然,就已经赋予了万物领悟本质、本性的智慧。一沙一世界,一叶一如来。

18分钟前
  • 无脸男
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继续涨知识,好多地方即便用非数学方式讲了,我的脑子还是要转好久都没懂= = 不过看起来还是很震惊的,尤其是第二集,简直大开眼界

22分钟前
  • 年上党怎么办
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everything与nothing,原来并非非此即彼。万物伟大又渺小,刹那又永恒。

24分钟前
  • 失语症患者
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量子力学毁三观,太像玄学了

28分钟前
  • hello
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色即是空 空即是色啊 宇宙包含太多哲学真理 不断膨胀的宇宙就像不断膨胀的人类 最终结果就是消失殆尽...

33分钟前
  • 查理酱
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宇宙最神奇的地方就在于他竟然是可以被人类理解的。

37分钟前
  • 米徳·苔尔
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we are nothing

42分钟前
  • 郭七七
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从显微镜下的病毒,到望远镜中的星系,可见世界共享着相似的内部结构与运行机制。常识中以为的虚空,其实无时无刻不充斥着量子涨落。“我们的宇宙只是膨胀了许多倍的量子世界。Nothing really has shaped everything.” 所谓一沙一世界,也许并不只是诗人的浪漫和佛家的禅机…

44分钟前
  • .
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正在翻译此片的我被震撼哭了

47分钟前
  • TanKnoX
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拍的这么唯美,其实说的炒鸡简略啦......................还是翻翻书更好。

52分钟前
  • HHG🥱
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以普通人看得懂的方式讲述

54分钟前
  • Show
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物理学最终回归到数学公式上的表达 形而上回归到哲学 形而下回归到数学 太有韵味了 而这韵味又是文学性的 正如纪录片中的比喻 数学方程式中的每一个符号都是最大范围的隐喻 最终凝缩而成的公式也是一个浪漫的俳句

58分钟前
  • 南野文
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圆了我看那么多年关于宇宙的杂书后始终无法接触相关理论的形象的梦想。ps. 多认知宇宙的存在和变化,有利于提升一个人装逼的境界。

59分钟前
  • 墨鱼仔
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高兴地向我男人介绍量子涨落,没想到他早就知道了,是不是其实全世界都知道,丢脸。

1小时前
  • 友好的境外势力
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从无中生有,亿万年前死去的恒星的残骸变成了我们,人类的存在就是宇宙了解自身的方式。太好看了,超治愈,强烈推荐

1小时前
  • Otori
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21.2.8 先看了虚无后看万物。实在符合心境,有天意。

1小时前
  • Ocap
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我时常想,在某一个教育发达的,不捆绑泛学科的平行宇宙里,我会否有机会去读物理系……研究人与社会不如纵身跳入星空…如果回到137亿年前,尚未膨胀的宇宙里,能看见所有的所有的星系的时刻,如同2001里炫目盛大又怪诞的迷幻镜头,让人忘记自己只是渺小和虚无,仿佛万物只为我而来。大象无形,大音希声。在我剥开一颗百香果的时候,一场宇宙大爆炸在我掌心发生,每秒一万亿年。

1小时前
  • jaderiver
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