朗讀你知道嗎第你知道嗎

第40節
1800年剛過不久，就有人提出一種見解說，物質是以某種叫做「原子」的小單位存在著的。 1900年過後不久，人們又接受了能量是以某種叫做「量子」的小單位存在著的看法。 那麼，有沒有別的什麼常用的量也是以確定的小單位存在著呢？比如說，時間是不是這樣呢？
有兩種尋求「最小的可能單位」的方法。 直接的方法是把某個要測量的量一直分下去。 直到不能再分為止——把要測量的質量一直分下去，直到獲得一個單個的原子為止；把要測量的能量分到獲得一個單個量子為止。 另一種是間接的方法，這就是去發現某種如果不假設有最小的可能單位存在就無法解釋的現象。 
在物質的場合下，大量的化學觀察，包括「定比定律」和「倍比定律」的發現在內，使得原子理論的出現成為必然；在能量的場合下，黑體輻射和光電效應使得量子理論必定問世。 
就時間而論，間接的方法是失敗了的——至少在目前是如此。 人們沒有觀察到什麼非得用存在著時間的最小可能單位的假設來解釋的現象。 
用直接的方法行不行呢？我們能不能觀測到越來越短的時間周期，直到某個不能再短的地步呢？
在發現了放射性之後，物理學家開始與極其短暫的時間間隔打起交道來了，有些原子有極短的半衰期。 例如，釙212的半衰期不到百萬分之一（10＾（－6））秒，就是說，在地球以每秒約十二公里的速度繞著太陽走一厘米時，這種原子就會衰變掉。 不過，盡管物理學家詳細地研究了這一類過程，卻沒有發現時間不是以連續的方式，而是以「一下一下」的方式流逝的情況。 
然而，我們還能繼續往下走。 有一些亞原子粒子能夠在更為短暫得多的時間裏發生變化。 某些粒子在氣泡室裏以接近光速的速度行進，它們能在從出生到衰變的時間裏形成三厘米長的徑跡。 這相當於一百億分之一（10＾（－10））秒的壽命。 
不過，這還不是我們最出色的成績。 在本世紀六十年代，人們又發現了壽命特別短的粒子。 它們是如此地短命，即便以接近光速的速度行進，也留不下一條能夠進行量度的徑跡。 它們存在的時間只能用間接的方法計算出來。 已經查明，這些超短壽命的「共振態粒子』只能存在一千萬億億分之一（10＾（－23））秒。 
這樣短的時間是無法想象的。 共振態粒子的壽命與上百萬分之一秒相比，正象一百萬分之一秒與三千年相比一樣。 
不妨換個方式來想象這段時間。 光在真空裏的速度接近每秒鐘300，000公里，這是已知的最大速度。 在一個共振態粒子出生到消滅這段時間裏，光能傳播多遠呢？答案是10＾（－13）厘米，即只有一個質子的直徑那麼長！
可是，我們仍然沒有理由認為共振態粒子的壽命一定就是最小的時間單位，人們現在還看不出時間是否有個下限。 
第41節
「維」這個字來源於拉丁文，意思是「完全地加以量度」。 那麼，現在就讓我們做幾次量度。 
假如有一條線，你打算確定這條線上某一個固定點X的位置，使別人能夠根據你的描述找到這個點。 一開始，你在這條線上隨便確定一個點，把它算作「零點」。 這樣，你就能夠進行一番測量，發現X離開零點有兩厘米遠。 如果X在零點的某一側，不妨把這段距離叫做＋2，如果在另一側，那就是－2。 
這樣，只要大家都同意這些「規定」——零點的位置，以及哪一側為正，哪一側為負——那麼，只要用一個數，就能確定一個位置。 
既然在確定一條線上的一個點時，只需要用一個數字，所以，這條線或這條線上的任意一段，就是「一維的」——「用一個數字就能完全加以量度的」。 
再假定有一大張紙，現在打算確定這張紙上某個點X的位置。 你也從零點開始測量，發現它在離零點5厘米遠的地方。 但是，它是在哪個方向上呢？可以把它分成兩個方向：向北三厘米，向東四厘米。 如果規定朝北為正，朝南為負；朝東為正，朝西為負，那麼，你就能用兩個數字來確定這個點了：＋3和＋4。 
或許，你可以這樣說：這個點離開零點有5厘米遠，並且與東西方向成36．87°的夾角。 這時還是需要兩個數字：5和36．87°。 無論你怎麼幹，總得有兩個數字，才能在平面上確定一個點。 因此，平面或平面的任意一部分都是二維的。 
現在，假設有一個象房間內部那樣的空間。 一個固定點X可以這樣確定：它在某個零點以北5厘米，以東2厘米，以上15厘米。 你也可以用一個長度數字和兩個角度數字來確定這個位置。 不過，無論用什麼方法，都需要有三個數字，才能確定房間裏（或者是宇宙裏）一個點的位置。 
因此，房間也好，宇宙也好，都是三維的。 
假設有這樣一種空間，要想確定其中的某個確定的點，必須用四個（或是五個，或者是十八個）數字才行，那麼，它就是一個四維的（或五維的，或十八維的）空間。 在我們這個普通的宇宙裏，並不存在這樣的空間，但是，數學家卻能夠想象出這種「超空間」，並且還能推斷出這種空間裏的數學圖形會具有什麼性質。 他們甚至還研究出在任意維空間中的數學圖形所具有的性質。 這就是「n維幾何學」。 
但是，如果我們所研究的不是固定的點，而是位置隨時間而變化的點，又該怎麼辦呢？如果你打算確定的是在房間裏飛著的一只蚊子，那麼，就需要給出三個普通的數字：南－北、東－西、還有上－下。 接著你還得給出第四個數字來表示時間。 因為這只蚊子只在某個瞬間才會位於空間的某個位置，你必須把這個瞬間也判斷出來。 
宇宙間的任何事物都是如此。 我們占有空間——它是三維的；此外，一定還要加上時間，才能得到一個四維的「時空」。 不過，對時間和其他三個「空間維」不能同樣看待，在某些關鍵的方程組中，三個空間維帶有正號，而時間維則必須帶有負號。 
因此，我們一定不要說時間是第四個維，而只能說時間是某個第四維，而且它與其他三維不同。 
第42節
當你第一次在愛因斯坦的相對論裏見到「彎曲空間」這個字眼時，恐怕是會感到困惑的，真空怎麼能是彎曲的呢？你怎樣能使它彎曲起來呢？
為了弄明白這是怎麼一回事，先讓我們這樣想象：在一艘宇宙飛船裏，有人在仔細觀察附近的一顆行星。 這顆行星的表面完全被深深的海洋覆蓋著，因此有著象台球那樣的光滑表面。 再假設有一條船在那個行星的海洋上沿赤道線朝正東方向行駛著。 
現在再進一步設想一下，這位觀察者根本看不見這顆行星，而只能看到這條船。 當他研究這條船的運動路線時，他會驚訝地發現這條船走的是一條圓弧。 它最後會回到自己的出發點，從而描繪出一個完整的圓周。 
如果這條船改變路線，航道就會變得彎彎折折的，不再是個簡單的圓周。 但是，不管它怎麼改道，無論它怎麼行進，它的航線總是在一個球面上。 
根據所有這些事實，這位觀察者可能會推斷出，這條船被束縛在一個看不見的球體的表面上，而束縛它的力正是指向球體中心的重力。 要不，他就可能會認為，這條船被限制在一塊特殊的空間裏面。 這塊空間是彎曲的，而且彎曲成一個球形，從而迫使這條船走出這樣的路線來。 換句話說，我們必須在一個力和一種空間幾何形態之間作出選擇。 
你大概會認為這是一種想象出來的局面，但實際上並非如此。 地球這顆行星是沿著橢圓路線繞著太陽運行的，正象一條船在某個看不見的曲面上行駛一樣。 至於這條橢圓路線，我們是假設太陽和地球之間有一種引力來解釋的，正是這種引力使地球保持在它的軌道上。

第15頁完，請繼續下一頁。喜歡 Amohot 驚悚小說，請記得按讚、收藏及分享

《你知道嗎》