作家榜经典:对称与不对称MOBI,EPUB,AZW,PDF,TXT,KINDLE

诺贝尔物理学奖得主李政道的物理科普代表作真正引领人类进步的科学家,给年轻人的18堂物理科普课。改变你一生的思维方式,照亮内心的宇宙星辰。


开创性地展现了科学与艺术、中国古典智慧与现代物理结合的魅力:
公元前的爱国诗人屈原用诗论证了地球是个椭圆球体?
杜甫的诗提出物理的概念?
中国古典格子窗体现几何对称的复杂结论?
老子的道德经更是科学哲学的高度囊括

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什么是真空?我们大家知道,比如地球有一个大气层,如果我们抽走所有的空气和物质,那么,所剩下的就是真空。但是,迄今为止,我们还没能力移走物理的相互作用,所以,真空可能是非常复杂的。我们将看到,在真空中可能不断发生粒子-反粒子对的虚产生和湮没。因此,真空类似一种物理介质。
在19世纪,为了理解电磁力和以后的电磁波如何在空间中传播的问题,曾经把真空看成一种称为“以太”(aether)的介质。一百多年前,著名英国物理学家法拉第在他的实验研究笔记3075中写道:
 
“就我个人的观点来讲,在考虑真空与磁力和磁铁外的磁现象一般性质的联系时,我更倾向于认为在力的传输中,有一种在磁铁外的作用,而不同意只是超距的吸引和排斥。这样一种作用可能是以太的功能。因为,如果存在以太,那么它除了传播辐射外,还很可能有其他用处。”注1
 
然而,在那时因为牛顿力学是唯一有效的力学,人们认为以太应提供一个绝对静止参考系。只有在此参考系中才能测量光的真实速度;而在任何运动参考系中,光速会由于运动而改变。众所周知,这个观念被证明是错误的,并因而导致以太的抛弃和相对论的产生。
由于相对论要求的对称性,在任何运动的参考系中测量的光速都是相同的,而与观察者的速度无关。仅仅靠运动,一个观察者不可能改变光速(相对于他自己的),也不能使真空激发。然而,相对论不变性并不意味着一切;这并不意味着真空不复杂。设想我们能够拍一张真空的“相片”,如果曝光时间很长,那么真空可能显得很简单,如图10.1所示。
尽管真空不包含任何物质,它仍包含所有的物理相互作用。因此,如果曝光时间足够短,能够捕捉住由于相互作用产生虚激发引起的涨落,真空就会像图10.2的样子。这些涨落在充分长的时间内会平均掉成为零,这就是为什么图10.1与图10.2如此不同的原因。既然真空是复杂的,那么,它有可能像任何物理介质一样,会出现不对称,就是可以理解的了。

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