讀懂時間簡史

科學家趣味開講,讓你秒懂高深的物理知識《讀懂時間簡史的第一本書》
時間裡面藏著宇宙的奧祕,李淼用各種生活中常見的例子,帶你以最輕鬆簡單的方式讀懂霍金的《時間簡史》,進而探索宇宙的生成與最尖端的物理科學。

霍金在暢銷科普作品《時間簡史》裡講述了關於宇宙本質的知識。而在本書中,李淼以一般讀者更容易理解的方式,組織和詮釋了霍金的理論,用很多趣味的故事幫助年輕朋友們重新理解時間:它並不像我們司空見慣的那樣尋常,而是藏著整個宇宙的奧祕。要懂得很多最尖端的物理學,才能真正理解,為什麼時間是有方向的,宇宙的起點是什麼,所謂時間究竟是怎麼一回事。

熵、統計力學、熱力學第二定律、能量守恆、布朗運動、大爆炸、暴脹、宇宙膨脹、大統一理論、上帝粒子……第一次以最有趣的方法讓你深刻理解!

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時間箭頭是怎麼回事?

你有沒有見過這種事情發生:一團亂麻一樣的耳機線放進口袋裡,掏出來的時候變整齊了?我跟你打一塊錢的賭,你絕對沒有見過這種事情。同樣,一個亂糟糟的房間,如果我們不去耐心地慢慢整理,才不可能用魔法棒一揮,就會變得整整齊齊的。那你會問,魔法棒指一下水,它會結成冰嗎?回答是,永遠不會。原因是什麼?因為冰和水比起來,就像整齊的房間和亂糟糟的房間比起來一樣。我們慢慢談這個回答後面的道理。

原本有條理的東西會變得亂糟糟,而亂糟糟的東西不會變得有條理,這是我們這個世界的一個根本規律。再舉個例子,一只杯子掉到地上,水灑出來並滲入地板裡了,杯子也碎了。但我們從來沒有見過相反倒帶的情況,杯子的碎片會自動合攏成一個完整的杯子,地板裡的水跑回來,再跳進杯子,然後杯子從地板上跳到桌子上。這意味著什麼?這意味著我們這個世界是一部電影,它從來都是向著一個方向放映,而不能倒著放映,也就是說,時間有一個箭頭。

其實,中國古人早就注意到這個現象,成語「覆水難收」講的就是這個現象。這個成語來自漢代的一個故事,漢景帝的時候,有一個窮書生叫朱買臣,娶了個妻子崔氏,他平時除了讀書就是砍柴。後來崔氏實在受不了貧窮的生活,要和朱買臣離婚,朱買臣沒有辦法,只好離婚了。後來漢景帝的兒子漢武帝即位,過沒幾年,朱買臣獲得漢武帝賞識,做了會稽太守。崔氏得知這個消息,蓬頭垢面地跑到朱買臣面前,請求他允許自己回到朱家。朱買臣讓人端來一盆清水潑在馬前,告訴崔氏,若能將潑在地上的水收回盆中,他就答應讓她回來。當然,這件事是做不到的。

但是,要在很久很久以後,物理學家才找到這個道理背後的根本原因。發現根本原因是一個複雜的過程,有很多故事,我們先講發現這個根本原因的人。這個人就是奧地利物理學家路德維希.波茲曼(Ludwig Eduard Boltzmann,一八四四~一九○六年)。

那麼,波茲曼是怎麼解釋其他問題,比如說「覆水難收」呢?波茲曼說,任何物體都是由分子構成的,而分子就像我們剛剛做實驗的玻璃球。當分子排列得整齊時,我們將這種情況叫作「有序」,而當分子排列得亂七八糟時,我們將這種情況叫作「無序」。相對於無序,有序的可能性更小,所以不容易做到。他說,任何物體一定是從「有序」變成「無序」,而不是相反,因為「無序」發生的機率總是更高的。他的這種理論叫統計力學,是建立在大量的原子和分子的統計基礎上的。

這麼簡單的道理,我們現在很容易接受。可是,波茲曼卻因為當時很多科學家不接受他的理論而自殺了。