这是千刀君第129篇原创文章
本文是一场脑洞遨游,如有雷同,必是有缘人。
这夜闭上眼睛时,才发觉窗外星河闪亮,近几年北方的天空难得见到这么多的星星。不是科幻迷也不是天文爱好者,但一瞬间脑袋里蹦出一个想法:每当我睡着的时候,宇宙在干什么?
1.宇宙模拟游戏
宇宙是不是哄着人玩的模拟游戏,类似于《楚门的世界》?
如果是的话,宇宙则是一个巨大的摄影棚,周围的人都是有剧本的演员。整个宇宙摄影棚的背后,是一群吃着爆米花喝着气泡水的观众。
那么根据物质的统一性推断出,在宇宙这个系统内,所有物质的成分必然跟地球一样。
其实没有什么物质的统一性,这个词是我瞎编的。但物理学家们还是发现了一些有趣的东西,比如光谱效应。
物理学家发现每个元素都有特定的光谱,于是他们就拿太阳做了实验。得知太阳上面也是氢氦碳氧几种常见元素,除了氦,其他的地球上都有。
类似的,木星成分主要是氢元素,所以电影《流浪地球》中才有了把木星点燃的想法。那么这个规律适用于早期星系么?
因为光是有速度的,所以我们看非常远的星星,实际上看的是它们的过去。物理学家下手也快,通过研究早期星系发现,它们的光谱与地球元素的谱线一样。
这样推算来看,就算来了外星人也不用怕。外星人也由常见元素组成,武功再高,也怕菜刀、浓硫酸或火把。
2.我们都是幸存者
如果宇宙是一场肥皂剧,就得有始有终。又是物理学家计算出,宇宙起源于137亿年的一次大爆炸。
(在这之前众多民科已发现,连续剧《The Big Bang Theory 》要比宇宙提前一步到达终点。)
说是爆炸,实则为宇宙一口气吃成了世界级巨胖。
宇宙大爆炸从分离引力开始,先后经历了分离强相互作用,弱相互作用及电磁作用。从产生夸克、玻色子和轻子直到质子中子,再到生成氢氦等轻核。这一切的发生只用了极短的时间。
在各种粒子不断产生的过程中,粒子之间也存在着内部斗争。夸克和反夸克碰到一起会湮灭,质子和反质子、中子和反中子,电子和反电子之间一直在斗争。
斗来斗去,正粒子的幸存率仅有十亿分之一。
发展的前途是光明的,道路是曲折的。
恰好是这些幸存的正粒子,形成了原子、重核及行星;恰好有那么一颗行星允许液态水的存在,孕育出原始生命;恰好生命在演化过程中躲掉了环境中的致命因素,便进化为高级生命体。
一切的恰好,造就了现在的我。在每个十亿分之一相乘的过程中我逐渐存在,实在是幸运之极。
3.不幸的事实
幸运的背面则是不幸,举一个不那么幸运的例子。
1916年,爱因斯坦推出广义相对论,其最初动机是要证明:所有坐标系下物理定律都一样。
牛顿经典力学认为,力是改变物体运动的原因。受力情况不一样,就是两种状态。
爱因斯坦不认为,并调皮的敲了下牛顿的饭碗说:比如你在地面扔一个小球,小球是加速往地面上跑。你在上升火箭上扔个小球,小球相对于火箭舱内也是加速往地面上跑。
牛顿答,火箭有另外的推力,小球受力情况不同,两个运动状态就不同。
爱因斯坦发动技能“掩耳盗铃”,答曰:我在火箭舱里面看,都是加速运动,没啥区别呀。
牛顿看着饭碗,默默不说话。
广义相对论的出发点,是在任何一个局部试验中,引力和加速运动无法区分(千刀君:这个理论我也没搞明白)。比如伽利略的比萨斜塔试验中,甭管大球小球,最终都是同一时间落地。
但这也引出了一个争论。牛顿力学中,力=质量 × 加速度。受力带来的加速度大小跟质量有关系,姑且把这个质量成为“惯性质量”。
牛顿引力公式又说,每个物体承受的引力与物体质量成正比,定义这个质量为“引力质量”。那么这两个质量是一回事吗?
不是。一个胖子站在地上,这个质量(引力质量)是朝下的。你去踹他一脚,这个质量(惯性质量)则是横向的。
至于为什么这两个质量相等,只能说是一个完美的巧合。物理学家做过多个场景的试验,结果两个质量都相等。
爱因斯坦这老头倔,研究之后把广义相对论进行升级,这里直接写结论。
小尺度下,可以认为引力存在,所有小打小闹都是同一种运动。
大尺度中,物质会使周围的时空弯曲,时空告诉物质怎样运动。太阳就像一个胖子摔在蹦床上,形成一个弯曲的坑,地球则沿着这个弯曲的坑运动。
我之所以感觉不到物质让时空弯曲,是因为我尺度太小。
宇宙挺好的,它好就好在跟我没啥关系。
4.宇宙视角下的人
鸟们没有接受过鸟类学家的指导,但鸟都飞得很好。物理学家再怎么折腾,对于宇宙来说都是小打小闹。
放眼宇宙,适合生物生存的类地行星有很多,地球不那么特殊,人也只是众多生物中平凡一种。
见识到自身平凡,又该如何自我调解?
其实也好调解。因为我们是宇宙的一部分,是这个广阔尺度中的一员,我身上的某个碳原子也可能就是从爱因斯坦身上脱落的嘛。
同时我会觉得更为自由,我与特别远的某颗星球有着同样的组成部分,我可能是它,它可能是我。我不能飞,但它能在无限的星河中发光发亮,恣意遨游。
一时间,天上星河,地上树海,都入梦里去。
醒醒,该去上班了。
参考读本:《给忙碌者的天体物理学》
END.
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