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世界因何美妙而优雅地运行 75WHY THE SUN STILL SHINES为何金色太阳永不落
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巴特·卡斯科(Bart Kosko)
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南加州大学信息科学家、教授,著有《噪声》(Noise)。
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为 何金色太阳永不落,为何太阳不会像如日常生活中的火焰那般会熄灭,对于这样的问题,有一个最为深邃的理论。古时的人们,见过篝火和森林大火从燃烧到熄灭的整个过程之后,他们不由得担忧太阳也会如此。这也让19世纪的科学家们忧心忡忡,他们只单单了解重力,却无法解释太阳为何会万古不灭。
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我小的时候,第一次想到这件事的时候,的确也让我心生忧患。
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氢原子熔合成氦的解释并没有打消我的担忧。在20世纪60年代早期,在那个随时随地就地卧倒、寻求掩护的冷战偏执高峰期,我的父亲把新房子地下室的一部分改装成了核弹避难所。这个避难所有一个房间大小,四周是加固的钢筋混凝土和金属窗,冰箱里塞满了自家做的快餐食品。太阳能够一直长久燃烧、一直耀眼夺目,是因为太阳内部有很多可以产生蘑菇云状的高热原子核氢弹在爆炸,还有着许多可以制造氢弹的材料。这些如氢弹炸弹一般,其爆炸的威力足以摧毁地球,如果靠得足够近,甚至可以把小小的核弹避难所化为灰烬。
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这条理论的逻辑已经超越了在全球范围内,对核竞赛的战略均衡的阐释。好消息是,太阳不会马上燃烧殆尽,但坏消息是,太阳在今后的数十亿年内肯定会陨落。但在这一切发生之前,太阳会在红巨星阶段吞噬掉被熔化的地球。
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同样的理论进一步解释道,在适当的宇宙时间内,宇宙中所有星星都会燃烧殆尽或炸为碎片。当简单的原子熔合成较为复杂的原子,当质量转变为能量生成光和热时,天下其实并无免费的光与热的午餐。星星不会永远高挂天空,宇宙将走向黑暗,并冷到接近绝对的零度。最终,只剩下稀疏的能量和物质所产生的微弱背景噪音。即便是存在了万古万世的黑洞,最终也会烧尽,或落入到几近虚无的空间中,唯有那微弱的背景噪音相伴。稳定状态的背景噪音,不存在任何信息。宇宙进化的过程是漫长曲折的、不可逆的、非线性的。当宇宙真的接近终点时,无人知晓还会存在怎样的生命和世界。
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为何金色太阳永不落,对此的阐释如此深邃的原因是,它阐释了世界末日。
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世界因何美妙而优雅地运行 76BOSCOVICH’S EXPLANATION OF ATOMIC FORCES博斯科维克的原子力理论
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查尔斯·希莫尼(Charles Simonyi)
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“所见即所得”编辑器发明者,前微软公司应用开发和软件首席架构师。
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震 惊世界的深刻见解起源于简单的思考,这个案例便是18世纪耶稣教通才,罗杰·博斯科维克对原子力的阐释。
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当时在笛卡尔的拥趸(同时也是亚里士多德的追随者),和牛顿的信徒们之间,发生了一场伟大的哲学辩论。前者认为,力只能是直接接触的结果;而后者坚信牛顿提出的,力是超越距离的。在当时,牛顿的观点是革命性的,但他的对手们认为“超距作用”把物理学带回了“神秘学”领域,这与笛卡尔提出的清晰理解原则相违背。作为牛顿观点的坚定拥护者,博斯科维克对此予以了反驳:“我们来准确理解一下,在所谓直接接触的交互作用下,究竟发生了什么。”
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博斯科维克的观点易于理解,也极具说服力。设想有两个物体,一个以6个单位的速率运动,另一个以12个单位的速率运动,速率较快的物体沿同一直线可以追上较慢的物体。由于动量守恒,当两个物体发生非弹性碰撞后,二者应该都会沿着同一路径,以9个单位的速率继续前进;或者,在发生弹性碰撞的情况下,在碰撞后的短时间内,也会如此前进。
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但是,较快的物体的速率是如何由12个单位降到9个单位,而较慢的物体速率又是如何由6个单位增到9个单位的呢?博斯科维克认为,速率变化的时间不可能为0,否则瞬间的速率变化就会违反速率连续性的定律。而且,在相撞的那一刻,一个物体的速率同时是12和9,这明显是荒谬的。因而速率有必要在一段短而有限的时间内发生变化。但这一假设又让我们面临了另一个矛盾。举个例子,假设在一小段时间间隔后,较快的物体速率降到了11个单位,而较慢物体的速率增加到了7个单位。但这表明,两个物体的运动速度并不相同,较快物体的前端将穿越过较慢物体的后端,但物体是无法穿透的,这样的状况根本不可能发生。因而,交互作用必须在两个物体碰撞前迅速发生,而且作用力只能是互为排斥的,只有这样,才能让一个物体减速,而让另一个物体加速。
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而且,该论证适用于任意速率,所以人们不能再说去度量粒子(即原子)的尺寸大小了,因为粒子到现在都被认为是无法被穿透的。一个原子应该被视为是力的起点,该力源于某种复杂方式的运动,而该运动取决于距离。
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根据博斯科维克的观点,当物体相距甚远时,它们通过与重力一致的力来相互作用,这种力与距离的平方成反比。但随着距离缩小,该作用力必须得以修正,因为根据前面提及的条件,力的方向会产生正负变化而成为排斥力。博斯科维克甚至绘制了,力如何随距离的变化而变化的示意图,在该变化距离中,力数次变更符号,这暗示着,粒子或原子间存在着极小值电势和稳定的连接。
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伴随着该观点,博斯科维克不仅对交互作用做出了新的阐释,以此取代了亚里士多德和笛卡尔基于直接接触的理论,同时也预示着我们对物质结构的理解,尤其是对固体结构的理解。
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