这是一段高出两百年的科学探索史,从拿破仑期间不停到二十一世纪,报告了相对论的诞生以及在相对论的头脑下发展起来的一系列学科。人类从天圆地方的天下中心观,到认识到我们不外是宇宙中的一粒微尘,这中心,履历了怎样的坎坷进程?大爆炸宇宙学、黑洞、虫洞、引力波这些匪夷所思的物理学知识,是怎样一步步发展并被验证的?牛顿、爱因斯坦、朗之万、霍金,这些天才的大脑,是怎样一步步发现驾御宇宙的根本气力,苦苦探求人类社会未来答案的?在这本书中,全部你料想之中和料想之外的认知,都会以一个全新的方式出现。看完这本书,你会发现,人类的科学认知探索进程,是一个让人“三观尽毁”、脑洞大开的进程。你的天下,将因这本书而颠覆。在吴京平老师风趣幽默的叙述中,在一步一步相识“柔软的宇宙”和“弯曲时空”的奥妙过程中,我们有幸与大家相伴而行。对这段进程,作者有自己偏幸的观察角度。第1个角度是——科学家并非生存在真空中,巨大的发现不是科学家们开脑洞开出来的,每个科学发现都要放到汗青大配景中去审视。好比热力学的发展与蒸汽机大规模应用关系密切,电磁学与第二次工业革命以及电气期间的到来密不可分。第二个角度,那就是——科学家也是人,他们也有七情六欲,也有喜怒哀乐,也有错综复杂的人际关系。他们与我们一样,是活生生的平凡人。当天下大战到临之时,他们是各为其主呢?照旧保卫人类的知己与底线呢?科学家们显现出了与丰富的人性侧面。人类的进程就像无尽的远征,研读一段汗青就好比偶然回过头去,看看死后那一串长长的脚迹。已经走了这么远了!原来走了很多多少弯路啊!我们不由得生出感慨。是啊,我们走了这么远了,但前头的路还长着呢……
引子
1789 年,法国大革命发作。1793 年新年伊始,法王路易十六就被推上断头台,皇后也一并送了命。1791 年~1794 年雅各宾派专政期间,仅仅在巴黎的断头台上,就砍掉了七万颗脑壳。人们渴望一位豪杰来领导法国,竣事这种乱糟糟的局面,到底谁才气摆平这齐备呢?别发急,汗青早已给法国安排好了人选。此人已经乘上从埃及的亚历山大港出发的战舰,直挂云帆,仓促忙赶回法国。
1799 年雾月,这位年轻的军官颠末三十七天的远航回到法国,他在大众众星捧月般的欢迎中来到都城巴黎。没过多久,他就在大众的狂热支持下发动政变,敏捷取得政权,开始了他为期十五年的统治。这位年轻的军官,就是台甫鼎鼎的拿破仑。拿破仑是个虔敬的基督徒,他一上台,就废除了共和国历,规复了格里高利历,法兰西以后的韶光再也没有以风花雪月定名月份了。
拿破仑刚刚执政,日理万机。国家也徐徐从紊乱的状态中规复,有大量工作要他行止理。他还自告奋勇兼任了法国科学院的院长,可见他对自然科学的喜好。痛惜他自己没那么多精力去管具体的事,数学物理委托给了老师拉普拉斯,博物地质靠居维叶,两位“大牛”相助执掌科学院。
拿破仑恐怕没留意到,一本厚厚的大书已经呈放在了他的案头,这本书就是刚刚诞生不久的巨著《天体力学》。摆到他案头的只是第一卷和第二卷而已:第一卷两册,第二卷三册。背面这部巨著还将一连写上五卷一共十六册,作者正是拿破仑的老师拉普拉斯。拿破仑当年报考军事学院,数学考卷正是拉普拉斯出的。在军校里他学的是炮兵,少不了要干些弹道盘算之类的活儿。对于数学,拿破仑也并不是生手,他偶有闲暇,发现了老师送来的这本厚厚的书,打开翻看,一整本书,全都是大段的微积分运算,纵然是受过数学根本练习的拿破仑,也免不了一脸茫然。着实拉普拉斯还不算是最太过的,拉格朗日《分析力学》写了四百多页,重新到尾连一张插图也没有。相比之下,牛顿牛爵爷写起书来就人性化多了,他那部划期间的巨著《自然哲学之数学原理》内里大量采取了多少的办法,相对来讲要直观得多了。
牛顿牛爵爷,固然是微积分的发明者之一,但是那是微积分的草创时期,牛顿照旧更加风俗于用多少学方法来盘算物理标题,但是几十年已往了,到了拉格朗日、拉普拉斯他们这一代人手里,微积分已经变成了天下之利器,物理学的数学根基。拿破仑一时间来了兴致,就把老师拉普拉斯给请进了执政官邸杜伊勒里宫。
拿破仑跟拉普拉斯谈天,说这本天体力学,他已经看过了。这部书内里非常具体地形貌了天体运行的规律以及盘算方法。内容也很丰富,有理论力学原理、天体力学的根本标题、吸引理论和匀称流体自转时的平衡外形、海潮和大气潮理论、岁差和章动、月球天平动以及土星环活动。但是,拿破仑以为拉普拉斯有一个标题没有形貌:到底是谁使宇宙云云运行呢?拉普拉斯说:“我知道你指的是谁,你指的是天主吧?”拿破仑说:“你这部书内里,没有体现出天主的作用啊!”拉普拉斯说了一句离经叛道的话:“我不须要天主这个假设。”着实,拿破仑也就此扣问过同期间的大科学家拉格朗日,拉格朗日的答复要油滑得多,他说:“天主这个假设真的很不错哟,可以表明许多标题……”
拉普拉斯几年前写了一本篇幅比力小的书,叫《宇宙体系论》,内里提出了太阳系劈头的“星云假说”。在这个假说中,拉普拉斯用数学和牛顿力学的方法形貌了星云末了是怎样形成太阳系以及行星体系的。整个过程并不须要所谓的“第一推动”,因此也就没有天主什么事了。在拉普拉斯看来,不能观测到的东西,最多只能当成“假设”来对待,对于数学上盘算出来的某种大概性,讨论讨论倒好坏常有须要,牛顿的活动定律毕竟不会克制特别古怪的玩意存在。在这本书里,拉普拉斯就形貌了一个非常希奇的天体,也引起了拿破仑的爱好。
拿破仑问拉普拉斯:“真的存在那种神奇的天体,我们完全看不见吗?”拉普拉斯答复:“这是有大概的,我称它为‘暗星’。一个密度很大的恒星,由于其引力的作用,将不答应任何光线脱离它,宇宙中最大的发光天体却不会被我们望见。您对大炮非常认识,您知道炮弹速率不敷快的话,终极照旧会掉回地面。一颗很大的恒星,外貌的引力也会变得非常大。光速再快也终究是有限的,当某颗恒星的引力强大到逃逸速率高出了光的速率,那么连光也逃不出来。牛顿在《光学》一书中形貌到:光是一串的微粒构成的,就像一颗颗微型炮弹,速率不敷快的话,那是逃不出万有引力的牢笼的。”
拿破仑来了兴致,他又问:“光速毕竟是多少呢?笛卡尔以为光是不须要传播时间的,但是伽利略却以为是须要的,但是伽利略也没能测出光的速率。”
拉普拉斯答复:“根据布雷德利的光行差观测,约莫是 30 万千米。”拿破仑又问:“那么我们可以大概观测到暗星吗?”拉普拉斯固然一时间也给不出一个令人满意的答案,谁知道呢?这不外是一个数学上的假说而已。科学家不是先知,科学家只是有一份证听说一份话。拿假说认真理,还不许别人质疑,那号人是神棍。
接下来的几年,拿破仑忙于对外作战,雄师势如破竹,部下人也连铲带划拉地把各种贵重的艺术品和科学标本带回了法国,收藏到了杜伊勒里宫北面二百五十米开外的卢浮宫,就连古生物化石,他也不吝派兵抢返来。厥后拿破仑又忙着加冕称帝,自然是无暇顾及天体力学这方面的爱好爱好,但拉普拉斯照旧会把新出书的《天体力学》呈献给法兰西帝国的天子陛下,包罗前几卷的修订版,也包罗最新写完的新章节。拿破仑要是有爱好翻阅的话,他会发现,在新版本内里,拉普拉斯有关暗星的形貌不见了!消散了!被删得干干净净……毕竟发生了什么,让拉普拉斯悄无声气地删掉了对“暗星”的形貌呢?一位眼科大夫的奥妙实行弄得半个欧洲物理学界三观尽毁…… |