剧版《三体》细细看-07

剧版第七集细看

射电天文望远镜的观测方法,与其说是“看”更准确说是“听”:.
千百年来,人们主要通过可见光(人眼能直接看见的光)波段观测宇宙,而来自宇宙天体的辐射实际覆盖了整个电磁波谱。地球的大气层在保护人类生存环境(阻挡或减少高能射线、小天体袭扰地球)的同时,为地面望远镜观测宇宙预留了两个“窗口”。
一个是历史悠久的光学窗口,在可见光波段“看”宇宙。另一个是仅发现90年的射电窗口,在无线电波段“听”宇宙。广播、电视、手机等无线电信号和可见光本质上都是电磁波,在真空中以光速传播,区别在于波长相差百万倍左右。
1932年,在频率20兆赫兹(MHz)(波长约14.6米),美国贝尔实验室的卡尔·央斯基(KarlJansky)意外发现了来自银河系中心的无线电辐射,标志着射电天文学的诞生,开启了无线电“目光”(射电望远镜)研究天体辐射的新领域,揭秘光学“不可见”的宇宙。
图片展示了位于大熊座方向、距离地球1200万光年(光在真空中走一年的距离为1光年,也就是9.5万亿公里)之遥的M81星系群的2张照片,分别是在光学与射电波段拍摄的。光学照片展现的是3个孤立星系,每个星系与我们所在的银河系类似,大约拥有千亿颗恒星或“太阳”。射电照片则揭示出这三者之间存在一定的关系。也就是说,射电观测能“看到”光学不可见的星系之间微弱的联系,提供宇宙天体的“全息照片”。彭勃著.天眼工程:大射电望远镜FAST追梦实录.上海科技教育出版社.2021:18.

M81星系群照片:光学(左)和射电(右)。(图片来源:Yun,Ho & Lo,1994)
射电天文学发展的90年间,成就了20世纪60年代四大天文发现:类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射,深刻地影响了人类对自然的认识。在10项与天文相关的诺贝尔物理学奖中,半数与射电天文学结缘,显示了这一新兴学科强大的生命力。
射电天文观测的常用设备是射电望远镜。传统射电望远镜形同卫星接收天线,包括三个基本部分(见图左):汇聚宇宙无线电信号的反射面(一般是抛物面),采集和记录信号的馈源(如喇叭)与接收机,对准目标天体的指向与跟踪装置(使天线进行水平、俯仰运动)。集成了天线、无线电、电子通信、计算机等高新技术的射电望远镜,构成了观察无线电宇宙的“眼睛”、倾听宇宙的“耳朵”。

曾经的世界最大射电望远镜。左:德国埃费尔斯贝格射电望远镜(抛物面,直径100米)。右:美国阿雷西博射电望远镜(球面,直径305米)。(图片来源:德国马普射电天文研究所和美国阿雷西博天文台)


原著里提到过一次可口可乐😄
原文,第三部第一章:但这话题没有继续下去,胡文吃惊地指着云天明手中的矿泉水瓶问他在喝什么。那瓶中的水成了绿色,里面还有许多乱七八糟的东西。云天明说,这是把野草揉碎了放进来,真正的大自然饮料。由于高兴,那天云天明的话特别多,他说如果将来有机会,一定会开一家公司生产这饮料,肯定畅销。胡文说天下还有比这更难喝的东西吗?云天明反问:酒好喝吗?烟好抽吗?即使是可口可乐,第一次尝也不好喝,让人上瘾的东西都是这样。

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打开后可以打开“三体宇宙”的主页,目前网站的内容还很有限

原著中的地址是:www.threebody.com,无法打开的
原文:汪淼在浏览器的地址栏中输入那个很容易记住的游戏网址:www.threebody.com,网页上显示该游戏只支持V装具方式。

原文,第三章:
这人是潘寒,是“科学边界”里最著名的人物之一。作为一名生物学家,他成功地预言了长期食用转基因农产品造成的后代遗传畸形,还预言了转基因作物可能造成的生态灾难。与那些空洞地危言耸听的学者不同,他的预言充满了具体的细节,且都一一精确兑现,其准确度达到令人震惊的程度,以至于有传言说他来自未来。
他使自己闻名于世的另一个创举,是创建了国内第一个实验社团。与西方那些旨在回归自然的乌托邦社团不同,他的“中华田园”不是处于荒野之地,而是置身于最大的城市中。社团没有一分钱财产,包括食物在内的所有生活用品,均来自城市垃圾。与人们最初的预想不同,“中华田园”不但生存下来,而且迅速壮大,其固定成员已达三千多人,不定期到其中体验生活的人更是不计其数。
以这两个成功为基础,潘寒的社会思想也日益具有影响力。他认为,科技革命是人类社会的一种病变,技术的爆炸性发展与癌细胞的飞速扩散相当,最终的结果都是耗尽有机体的养分,破坏器官,导致其寄宿体的死亡。他主张废除那些“粗暴的”技术,如化石能源和核电,保留“温和的”技术,如太阳能和小水电。将大城市逐步解散,人口均匀分布于自给自足的小村镇中,以“温和技术”为基础,建立“新农业社会”。


大刘在当时构思这种VR实景体感游戏装备的灵感,应该是类似电影动作采集的设备,因为VR技术受限于技术、内容和用户需求等诸多方面,目前的发展速度并不是特别快,2012年第一款VR头盔才面试。
在2022年的第四季度,VR的领军企业Meta,就发布了一款新的VR设备Quest Pro。
这是一款定价相当高昂的设备,一台就要1500美元,折合人民币要一万多块。而它的上一代Quest 2,定价才只有300美元。也就是说,同一个系列的产品,新一代的价格居然涨了5倍。这让很多人感到意外,大家都预料到Meta会涨价,但没想到它能涨这么多。
要知道,现在的VR市场,还处于非常早期的状态。一方面,靠技术进步,把消费级的产品越做越成熟,肯定是厂商们努力的方向;另一方面,厂商更要做的其实是跑马圈地,先把潜在用户都拉进来,把市场占住,这才有先发优势。Meta的Quest 2,就很好地诠释了这一点。它在2021年大约卖出了850万台,是历史上第一款获得商业化成功的VR设备,独占了全球78%的市场份额。王煜全·全球科技产业报告20230101


剧情到这里,一个巨大的疑问,三体组织为什么需要做一个游戏来描述三体世界?原著在第四章
原文:【启动游戏后,汪淼置身于一片黎明之际的荒原,荒原呈暗褐色,细节看不清楚,远方地平线上有一小片白色的曙光,其余的天空则群星闪烁。一声巨响,两座发着红光的山峰砸落到远方的大地上,整个荒原笼罩在红色光芒之中。被激起的遮天蔽日的尘埃散去后,汪淼看清了那两个顶天立地的大字:三体。
随后出现了一个注册界面,汪淼用“海人”这个ID注册,然后成功登录。】
首先引述说明一下关于杨振宁获得诺奖的重要发现:宇称不守恒,其中会提到一个伟大的中国女科学家:吴健雄,大刘三体里也提到过这个名字(2)。原文,第一部第三章:【她说居里夫人不是进入了吗?我告诉她,居里夫人根本没有进入,她的成功只是源于勤奋和执著,没有她,那些工作别人也会完成,倒是像吴健雄这样的女人还比她走得远些,但那真的不是女人的世界。女性的思维方式不同于男性,这没有高下之分,对世界来说都是必不可少的。】
第二点,在跟外星文明沟通“左右”的时候,我们几乎没有任何办法能准确传递这个信息(3),我自己在小学数学教学中,就遇到过跟一年级学生描述“左右”是非常好困难的一件事(如果练习里的图片是一个花瓶,让学生在花瓶两边填空,学生就用客观视角填“左右”,但如果练习用的图片是一个玩具小熊,学生在这个小熊的两边填空的时候,就会给小熊赋予生命,而用“小熊的主管视角”来区分左右)。简单说,在我们竭尽所能用语言、数学、物理等所有手段后,甚至都没有办法让“外星人”明白我们说的左右是什么意思。
第三点,在无法叙述复杂或抽象的问题时,游戏(特别是电脑游戏),是一个良好的载体。游戏有精神性,可以包含和表达高级的东西。游戏,已经被称为第九艺术:1911年,乔托·卡努杜发表了名为《第七艺术宣言》的著名论著,第一次宣称电影是一种艺术,是一种综合建筑、音乐、绘画、雕塑、诗和舞蹈这六种艺术的“第七艺术” 。而在民国和近代的词典中,将电影称为“第八艺术”,例如1934年出版的《新名词辞典》中描述:【第八艺术】指电影艺术,即在文学、音乐、绘画、剧曲、建筑、雕刻、舞蹈等艺术以后发生的第八艺术 。第九艺术就是在以上定义的基础之上,衍生出的对新兴艺术的一种称谓。
将复杂的三体世界生存困境,用VR游戏的方式陈述出来,是一个绝妙的想法!

原文:周文王放下那只长方形木箱,将一个立面像一扇门似的打开,露出里面的五层方格,借着晨曦的微光,汪淼看到每层之间都有高低不等的一小堆细沙,每格中都有从上一格流下的一道涓细的沙流。
“沙漏,八小时漏完一次,颠倒三次就是一天,不过我常常忘了颠倒,要靠追随者提醒。”周文王介绍说。
沙漏是一个简易、粗糙的计时工具,但即使是这样,时间也没办法准确计算。

即时间无序。时间无序,就意味着行星的位置无法确定。
为什么我们需要一个精确统一的时间?(4)

在大刘的描述里,脱水是对抗乱纪元而进化出的一种生存技能。
原文:“是的,文明只能在较长的气候温暖的恒纪元里发展。大部分时间里,人类集体脱水存贮起来,当较长的恒纪元到来时,再集体浸泡复活,生产和建设。”

原文:汪淼听到一种不间断的类似于雷声的轰鸣。这声音是朝歌大地上许多奇怪的东西发出的,那是一座座巨大的单摆,每座都有几十米高。单摆的摆锤是一块块巨石,被一大束绳索吊在架于两座细高石塔间的天桥上。每座单摆都在摆动中。驱动它们的是一群群身穿盔甲的士兵,他们合着奇怪的号子,齐力拉动系在巨石摆锤上的绳索,维持着它的摆动。汪淼发现,所有巨摆的摆动都是同步的,远远看去,这景象怪异得使人着迷,像大地上竖立着一座座走动的钟表,又像从天而降的许多巨大、抽象的符号。
单摆在物理学历史上意义重大:伽利略发现了单摆的等时性,在这个基础上克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)发现:摆的周期与摆长平方根成正比。如果摆长增加4倍,摆周期增大2倍。不过,惠更斯发现,当他制作摆钟时,事情没那么简单,很难让单摆时钟以很小的角度摆动。可是摆幅较大时,等时性又失效了。惠更斯在1656年的圣诞节找到了一个漂亮的解决方法,成功设计出了第一台能够精确计时的实用的摆钟。之前单摆做圆周运动,所以摆幅较大时,摆动不再等时。可是他发现,稍微改动一下,让摆锤做摆线运动,单摆的等时性又回来了,即使摆动幅度较大时也是如此!

惠更斯设计了一种摆线形的悬架,能够自动让钟摆做摆线运动。换句话说,当摆幅较小时,摆长较大;而摆幅变大时摆长自动缩短,不至于让单摆减速。
2016年8月,《自然》杂志上报道了科学家发现了其中半人马星比邻星上有一颗岩石行星。它的公转周期只有11天。

“嗯,对比一下小说里的三体行星混乱的纪元,生活在地球,每天看着太阳照常升起,是一件多么幸福的事情。”他说道。
“而且地球上的单摆也会稳定地摆动。”
汪波著.时间之问.清华大学出版社.2019:520.

原文:“这是伏羲。”纣王对刚进来的周文王和汪淼介绍那位黑衣人,仿佛他们一直就在那儿似的,而黑衣人才是新来的,“他认为,太阳是脾气乖戾的大神,他醒着的时候喜怒无常,是乱纪元;睡着时呼吸均匀,是恒纪元。伏義建议竖起了外面的那些大摆,日夜不停地摆动,声称这对太阳神有强烈的催眠作用,能使其陷入漫长的昏睡。但直到现在,我们看到太阳神仍醒着,最多只是不时打打盹儿。”

原文:“太阳不是大神,太阳是阳,黑夜是阴,世界是在阴阳平衡中运转的,这不在我们的控制之中,但可以预测。”周文王说着,抽出青铜剑,在火炬照到的地板上画出了一对大大的阴阳鱼,然后以令人目眩的速度在周围画出了六十四卦,看上去如同火光中时隐时现的大年轮,“大王,这就是宇宙的密码,借助它,我将为您的王朝献上一部精确的万年历。”
“姬昌啊,我现在急需知道的,是下一个长恒纪元什么时候到来。”
“我将立刻为您占卜。”周文王说着,走到阴阳鱼中央盘腿坐下,抬头望着大殿的顶部,目光仿佛穿透了厚厚的金字塔看到了星空,他的双手手指同时在进行着复杂的运动,组合成一部高速运转的计算器。寂静中,只有大鼎中的汤发出咕嘟咕嘟的声响,仿佛煮在汤中的巫师在梦呓。
周文王从阴阳图中站起来,头仍仰着,说:“下面将是一段为期四十一天的乱纪元,然后将出现为期五天的恒纪元,接下来是为期二十三天的乱纪元和为期十八天的恒纪元,然后是为期八天的乱纪元,当这段乱纪元结束后,大王,您所期待的长恒纪元就到来了,这个恒纪元将持续三年零九个月,其间气候温暖,是一个黄金纪元。”

原文:汪淼听到上方传来一阵轰隆隆的声音,大殿顶上的一块石板滑开,露出一处正方形的洞口,汪淼调整方向,看到这个方洞通到金字塔的外面,在这个方洞的尽头,汪淼看到了几颗闪烁的星星。
游戏的时间加快了,由两名士兵看守的周文王带来的沙漏几秒钟就翻动一次,标志着八小时的流逝。上方的窗口无规律地闪烁起来,不时有一束乱纪元的阳光射进大殿,有时很微弱,如月光一般;有时则十分强烈,投在地上的方形光斑白炽明亮,使所有的火炬黯然失色。汪淼数着沙漏翻动的次数,当翻到一百二十次左右时,阳光投进窗口的间隔变得规则了,预测中的第一个恒纪元到来。沙漏再翻动十五下后,窗口的闪烁又紊乱起来,乱纪元又开始了。然后又是恒纪元,然后又是乱纪元,它们的开始和持续时间虽然有些小误差,但与周文王的预测已是相当的吻合了。当最后一段为期八天的乱纪元结束后,他预言的长恒纪元开始了。汪淼数着沙漏的翻动,二十天过去了,射进大殿的日光仍遵循着精确的节奏。这时,游戏时间的流逝被调整到正常。
纣王向周文王点点头:“姬昌啊,我将为你竖起一座丰碑,比这座宫殿还要高大。”

原文:纣王在石台上站起身,张开双臂,仿佛要拥抱整个世界,他用一种很奇怪的歌唱般的音调喊道:“浸泡——”
听到这号令,大殿内的人都跑向洞门。在周文王的示意下,汪淼跟着他沿着长长的隧道向金字塔外走去。走出洞门,汪淼看到时值正午,太阳在当空静静地照耀着大地,微风吹过,他似乎嗅到了春天的气息。周文王和汪淼一同来到了距金字塔不远的一处湖畔,湖面上的冰已融化了,阳光在微波间跳动。
先出来的一队士兵高呼着:“浸泡!浸泡!”都奔向湖边一处形似谷仓的高大石砌建筑。在来的路上,汪淼不时在远处看到过这种建筑,周文王告诉他那是“干仓”,是存贮脱水人的大型仓库。士兵们打开干仓的石门,从中搬出一卷卷落满灰尘的皮卷,他们每人都抱着、夹着好几个皮卷,走向湖边,将那些皮卷扔进湖中。那些皮卷一遇到水,立刻舒展开来,一时间,湖面上漂浮着一片似乎是剪出来的薄薄的人形。每一张“人片”都在迅速吸水膨胀,渐渐地,湖面上的“人片”都变成了圆润的肉体,这些肉体很快具有了生命的迹象,一个个挣扎着从齐腰深的湖水中站立起来。他们睁大如梦初醒的眼睛看着这风和日丽的世界。“浸泡!”一个人高呼起来,立刻引来了一片欢呼声:“浸泡!浸泡!!”……这些人从湖中跑上岸,赤身裸体地奔向干仓,将更多的皮卷投入湖中,浸泡复活的人一群群从湖中跑出来。这一幕也发生在更远处的湖泊和池塘中,整个世界在复活。
冒昧点评
剧版第七集,基本复原了原著第四章《三体、周文王、长夜》的内容,在“浸泡”后戛然而止。在剧情中,进入三体游戏之前做了大量铺垫,包括购买V装具报账、汪淼猜测倒计时的成因、宇宙闪烁的实现方式等,甚至还安排了史强也进了游戏,慕星和潘寒见面都啰嗦了很多,这些铺垫都是原作没有的。
本集最起码需要两个重要的科学知识做铺垫:为什么一定要有一个“游戏”;地球的准确计时是用来做什么的?在大部分读过原著的人中,可能只有极个别的能说清楚这两个问题吧
资料增补
1.宇宙起源的研究还真的挺难的。
因为宇宙大爆炸这事儿吧,离开咱们现在所处的时间实在是太远了,远到咱们都无法现象的程度。那个时候,别说人类了,连地球,连太阳,连我们所在的银河系都没有呢,怎么就能证明,那么遥远的时候,在那样一个无法想象的条件下,会有那样一个起源的过程呢?
所以,很多证据是科学家们通过一定的数学方法和艰苦的尝试和计算出来的。
但是光算出来不算数,用现在大家经常说的一个词儿,就是:这不是实锤啊,都是纸面上的东西。那有没有能看得见摸得着的证据呢?
科学家看宇宙的方式,正在不断发生变化。最初大家只能通过肉眼来看宇宙。后来,有了望远镜,能看得远得多了。但咱们拿肉眼看到的黑漆漆的一片,并不见得就真的黑漆漆的啥都没有。通过无线电波,也可以观察宇宙,拿射电望远镜一看,嚯,宇宙里满是各种各样的无线电波。因为不同的无线电波,往往是不同的活动造成的,我们可以通过接收特定的无线电波,来观察宇宙中相应的活动。 所以,科学家们实际上就是在通过各种方法来观察宇宙,寻找那些能够证明宇宙大爆炸存在的证据。

(2)宇称不守恒
在1956年的时候,核物理界主要内容就是让各种粒子撞击,撞完了去找找有没有新的粒子。就在那一年,有粒子新发现了,一个叫theta,一个叫tau。但,凑巧的是,它们长得太像了,自旋数、质量、寿命、带电量,在当时最精确的实验下测完,完全相同。那你说完全相同干嘛还起了俩名字?那就是因为后来发现了一个不同,就是它们经历衰变后的产物不同。衰变大家可以理解成一个粒子的能量很高,很不稳定,很容易变成其他更稳定的粒子,一个衰变后变成2个π介子,一个衰变后变成3个π介子。
如果它们本就是同一个东西,那衰变后也应该产生一样的东西,现在衰变后的产物不同,所以尽管那么多方面测完都一样,物理学家们还是给它们各起了一个名字,一个叫theta,一个叫tau。
当时物理学家面临两种选择,如果承认它们是两种粒子,那就很难解释为什么在已经非常精确的测量下,它们在所有方面的值都是一样的。第二种选择就是,如果它们是一种粒子,就需要先打破一个物理界的共识,那就是宇称守恒。
宇称是什么呢,它是用来描述对称性的一个量,比如对单个粒子它只能有两个值+1和-1,如果是一个体系,多个粒子,也有计算方法。像theta和tau,它们发出的π介子都不一样,所以宇称值也一定不一样。
那到底哪个假设是对的呢?杨振宁和李政道就是支持打破宇称守恒规则的。
但事实究竟是不是这样,不能靠思辨,这要靠实验。他们分析了当时能找到的所有关于宇称值的测量实验,发现至少在1956年时,所有在弱相互作用的情况下,还没有结果可以证明宇称定律是守恒的,所以他们看到了一丝希望,起码没有反例。而这个弱相互作用,也正好是theta和tau反应时的作用,所以他们就想,如果能从实验中测到其他弱相互作用中也有宇称不守恒的情况,那theta和tau的问题就解决了。
弱相互作用也是一个生词,比如有些物质不稳定,不停的放出电子,这是弱相互作用,再比如氢变成重氢和氦的过程也是弱相互作用。你就记住是一类作用就行,它和引力作用,电磁作用完全不同,另属于一类就行了。
那找哪种弱相互作用呢,其实主要是根据人找,谁实验做的牛就找谁,当时做实验的有个很牛的女科学家,吴健雄,也是咱们华人科学家,还是个美女。
这还真不是咱们民族自豪感爆棚才这么说,就说一个例子,泡利,是个大物理学家,脾气非常坏,经常语出不逊,20岁出头听爱因斯坦讲座,有点不同观点,等问答时间的时候一通争论,弄得爱因斯坦差点没下的来台,还有好事者逗他,让他评价下费曼,泡利说,费曼?就是那个说起话跟纽约黑社会一样的费曼?对前辈和同辈都这样,当他的学生那就更别提了,那经常是挖苦带讽刺,比如当过泡利研究生,后来回国做过清华的教务长、北大的教务长、校长的周培源,泡利对他的评价就是“我对他的科学才能没有太好的印象”。学生把论文给他看,求意见,他要是能说你文章写的差不多没有错误,就已经是顶级评价了。但是他对吴健雄的评价是:无论作为实验物理学家还是聪慧而美丽的年轻中国女士,都给我留下了深刻印象。
这估计是泡利一辈子说出的最高评语。吴健雄能让泡利这么刮目相看,凭的就是实验做的超一流。她又是中国人,所以李政道就找她去了,说,你看,弱相互作用的宇称是不是守恒还没有人做过,你是β衰变实验的绝对顶尖高手,这也是弱相互作用,能不能帮着我们验证一下呢?
吴健雄当时马上就要去日内瓦开会了,而且还要跟他老公一起去旅行讲学,连船票都订好了,但她一听就感觉事情有点紧急,以她的预判,做这种验证的科学家估计马上就会一窝蜂涌到,等我1个多月回来再弄就迟了,她最终答应李政道,做。她把船票也给退了,老公一个人形单影只的走了,其实他们本来还要计划庆祝一下一起出国20年呢。
当时愿意相信宇称不守恒的科学家很少,连坏脾气的泡利听说吴健雄要做这个验证都说,以吴的实力应该做更重要的事,犯不着在这种明显荒谬的理论上瞎耽误功夫。但是吴健雄还是做了,花了10个月,最终文章发表了。她是用钴60在极低温,只比绝对零度高了百分之一度下做的β衰变。
简单来说呢,β衰变放出一个电子,在磁场环境中,电子应该偏转着飞出去,吴健雄可以把钴60人为设定自旋方向,如果宇称是守恒的,会出现什么情况呢?就是左旋的钴60和右旋的钴60放出的电子数量一样多,但方向上镜面对称,比如一个向左飞,一个向右飞。但实际做出来,完全不是那样,左旋的钴60和右旋的钴60,不但电子偏转的方向根本不能互相对称,连发射出来的电子数量都不一样。当时这个实验难度很大,但没想到让吴健雄做出来,竟然还能把差异做到那么明显。又因为这个成果意义重大,差不多快到一年的时间后,就给了诺贝尔奖。
以上内容引自:卓老板聊科技20200107
我用自己的方式转述一下:如果宇宙中随手找一面镜子,在镜子外面的物理现象,如果镜像到镜子里,除了方向不同外(左手相和右手相,简单说就是如果左手握拳,四指并拢、大拇指指的是粒子的前进方向,四个手指指的就是粒子的自旋方向,那么镜子里面看起来应该就是右手相,比如“安培定则”(即右手螺旋定则)),其他的所有性质应该都是相同的,这是和我们平时的生活经验完全一致的,但杨振宁李政道的研究发现“镜子里”的那个物理现象(弱相互作用)和“镜子外”的不同——这就是宇称不守恒。在杨振宁之前,整个物理界都坚信“宇称是守恒”的,而杨振宁提出“宇称不守恒”,打破了长期颠扑不破的信念,重塑了整个人类的世界观。可以说,杨振宁是二战后全世界最伟大的物理学家。
所有的物理现象都是镜面对称,这是物理学家们的一个信念,类似的信念还有三个最为通俗易懂。第一个叫作时间平移对称:同样的一个物理实验,在所有的前提条件都相同的理想情况下,在不同的时间来做,结果都是一样的,物理规律不会随着时间的变化而变化。第二个叫作空间平移对称:同样的物理实验在宇宙中的任何地方来做都是一样的结果。第三个叫作方向对称(即空间旋转对称):物理实验的结果与实验室的朝向无关,不管实验设备转动几度,得出的结果都是相同的。在理论物理中,这种对称的信念变得更为有趣和令人兴奋。在量子力学的研究中,科学家们又发现了这样一个事实:每一种对称规律都有一条对应的守恒规律。时间平移对称可导出能量守恒定理,空间对称意味着动量守恒定律,方向对称可导出角动量守恒定理。这些关系是非常美妙的,对于物理学家们来说,它们是宇宙中最优美和意义深远的东西。汪诘著.临近:即将改变我们未来的科技革命.湖南科学技术出版社.2022:97.
我们考虑这么一个问题。比如说,有一个物理学家,他从来不直接观看这个世界,他总是通过一面镜子观察世界,他看到的一切物理现象都是真实世界的镜像。那你说,这个物理学家总结出来的物理定律,跟我们总结的物理定律是一样的吗?
这是一个很怪的问题,你可能会说为什么要思考这样的问题?确实,物理学家原本以为这根本就不是个问题。镜像里的世界当然应该跟我们是一样的:热气一样往高处走,水一样往低处流,牛顿定律和爱因斯坦相对论、包括量子力学从来都没有过关于“左”和“右”的规定,左右都一样,对吧?当然大多数人都是右撇子,但那只是一个文化习惯,跟物理定律没关系。把任何一个视频节目通过镜子看,你要不说,谁也看不出来里面的物理学过程有什么不对的地方。
但是在 1956 年,有两个来自中国的年轻人 —— 一个叫杨振宁,一个叫李政道 —— 说,镜子里的物理学,应该跟真实世界里的物理学不一样。他们这个说法解决了困扰当时物理学界的一个谜,这个解法实在太离奇了,除了他们两个谁也没往这个角度想。然后过了不到一年,另一个中国人 —— 吴健雄女士 —— 做实验证明了他们的理论。杨李二人据此拿到了诺贝尔物理学奖。
杨振宁和李政道的获奖发现是,“弱相互作用的宇称不守恒”。
现在伸出你的右手,做一个挑大拇指的手势。用你的大拇指指向粒子前进的方向,这时候如果你的其余四个指头环绕,指尖的方向正好是粒子自旋转动的方向,那么我们就说这个粒子具有“右手征(right chirality)”,也叫“右手性”。反之,则是左手性。这个手势跟你在中学学的那个“右手螺旋定则”很相似。


右手性和左手性,正好互为镜像 ——
好,现在吴健雄弄了一堆右手性的钴-60 原子核和一堆左手性的钴-60 原子核,看看它们的衰变有什么不同。
钴-60 原子核会衰变成一个镍-60原子核、一个电子、一个反电子中微子和两个光子。而吴健雄的实验结果中,那个电子出来以后,有一个明显倾向的方向 —— 而这个方向,不是镜像对称的。让原子核衰变的都是弱相互作用。而吴健雄的实验证明,弱相互作用在“左”和“右”之间,有一个明显的倾向性。左右不平等。

量子力学番外篇2:这个宇宙的物理学并不完美,而这很值得庆祝
(3)假如有一天,我们与距离地球极为遥远的某个外星文明取得了联系。我们假定,由于某些奇怪的原因,我们只能给这个外星文明传送滴答滴答的长短脉冲信号,我们无法传送其他东西供他们观察。现在,我们想要告诉这个外星文明有关我们人类的一切事情。大家想一想该怎么办?在真实的历史上,寻找外星人的先驱德雷克先生和卡尔·萨根先生,在1974年给25000光年外的武仙座球状星团发送过被称为“阿雷西博信息”的无线电信号,他们就面临着这样的问题。稍微动一动脑筋,你就会发现,这个问题似乎并不难解决。第一步,我们需要先定义数字,数学是全宇宙通行的语言。我们用脉冲信号的长短来定义0和1两个数字,这就足够了,因为数学规律与多少进制没有关系,不论是几进制,得出的数学规律都是一样的。有了数字,我们就可以告诉外星人更多的信息,例如,我们可以用数字3.1415926来指代一个圆。再比如,我们如果想要告诉外星人我们的身高,我们就可以用170亿个元素序号为1的原子,也就是氢原子的直径之和,因为我们坚信外星世界的氢原子与地球世界的氢原子是一样大的。我想,用这种方法最终能够成功地把我们的外形描述出来。但是很快,我们就会面临一个难题,如何让外星人把我们的心脏放在正确的位置。你可能会说,放在左边啊。可是,哪边是左边?这个问题如果是问地球人,他会回答你左边就是左边。但是,现在与我们交流的是外星人。你细想一下就不难发现,我们无法用自然语言准确地告诉外星人地球人对左和右的定义。这是一个不折不扣的难题。汪诘著.临近:即将改变我们未来的科技革命.湖南科学技术出版社.2022:96.
(4)为什么需要准确的时间
简单说,我们现在使用的时间,其实是一个用时间证明空间的方案,就是要用一个航海钟,把出发地伦敦的时间精确地带到船上,通过和航行所在地正午时间的对比,来确定航船所在的经度。
哈里森的航海钟,就是响应前面英国政府的悬赏来做的。1760年哈里森造出来的第四代航海钟H4,精准到什么程度呢?一个机械钟,在跨越大西洋前往牙买加的航程中,81天总共只慢了5秒。这只表有时针、分针、秒针,这在今天看起来太平常了,但放到历史进程中却有着特别的意义。
中世纪的欧洲城市,普遍由教堂钟声担任公共报时器,起初的大钟每小时报时一次,后来渐渐精确到一刻钟,也就是15分钟报时一次。那时候,不但对时间的切分颗粒比较大,而且走着走着误差还很大。哈里森的工作,把人类计时的精确度度大大提高了。

格林尼治天文台一栋八角形建筑的屋顶,屋顶上有一个红色的圆球,圆球的直径1.5米左右。这个圆球从1833年开始就在这个位置上,每天12:55准时升起,在13点又准时落下,上升下落的时间非常精确。十九世纪英国航海家出发前,都要来天文台跟这个红球对表。他们对表,就是为了计算自己航行中的经度。
时区:将地球表面按经线等分为24个区域。由1884年国际经度会议制定。以本初子午线为基准,东西经度各7.5°的范围称为“零时区”,然后每隔15°为一时区,以东(西)经度7.5°~22.5°的范围为东(西)一时区,东(西)经度22.5°~37.5°的范围为东(西)二时区,依次类推。在每一区内中央子午线上的时间,称为该区的“标准时”。每越过一区的界限,时间便差1小时。时区的界限在实用上常参考子午线附近的行政区来划分。
07剧情简述
对于倒计时和宇宙闪烁的事情,汪淼找到了看似合理的解释,毕竟一切超出科学的事情一开始都被认为是歪理邪说,申玉菲做了那么多事情无非是想让他认为自己是一只火鸡科学家,那他现在很想知道自己在哪个农场里,农场主又是谁,加入科学边界会知道这一切吗?申玉菲同意了汪淼的加入,并且给了他一个地址。潘寒认为申玉菲没有让汪淼停止实验,这已经失败了,在他看来申玉菲做的一切都是没有意义的事情,但申玉菲并不这么想。
汪淼去了申玉菲给的地址,这里是一个寺庙,但是和平常的寺庙又不太一样。因为不收香火钱,所以游客少,来的一般都是科研人员。汪淼见到了韩教授,韩教授的话让他有些摸不着头脑。申玉菲终于出现了,她告诉汪淼,曼费教授的最后一站就是这里。汪淼希望知道农场主到底是谁,倒计时的尽头又是什么,现在的他好奇心大于恐惧。申玉菲说这称为神迹,神迹背后的东西不是每一个人都能接受的,她给了汪淼一个网址,如果可以汪淼可以亲自去看看。
一场研讨会上,慕星遇到了潘寒,很激动地拉着他多聊几句,还热心地留了自己的电话。徐冰冰一直在跟踪慕星,转头就把这一幕告诉了史强。汪淼登陆了申玉菲给的网址,是一个三体游戏,但是玩游戏需要装备。史强立刻找常伟思报销,这套装备可不便宜。汪淼和史强一起装带上了装备进入游戏,申玉菲说里面是射手和农场主的世界,汪淼很是小心。
进入游戏,汪淼顿时换上了古人的一袭长袍,身处荒地。天空突然降落许多石头,逐渐汇聚成了“三体”两个字。汪淼的名称叫做海人,史强的叫卤煮。汪淼遇到了两个人,告诉他现在是战国时期,他是周文王。汪淼很诧异,却没想到周文王一直活到现在,连纣王都活着呢。周文王背着一个沙漏用来计时,因为这是乱纪元,根本没办法用太阳来判断时间。汪淼本以为太阳不久后就会升起,但没想到太阳却很快落下了。史强在游戏里四处寻找汪淼,但没什么消息。
火燃尽了,汪淼与周文王二人一同出发。史强被问到追随谁,对此一脸纳闷,只能解释到自己是新手。两天过去了依旧没见到过太阳,就在这个时候太阳终于升起,汪淼终于暖和了一点。周文王二人却急忙找地方躲起来,太阳再次落下后,周文王的追随者脱水了。脱水者只要浸泡一会儿就可以恢复,可以随身携带,否则无法在乱纪元里活下去。汪淼怕史强会被骗急忙去找他,史强也得知了脱水这件事,然后就被同行者骗了。史强快要成为他们的食物和燃料时,汪淼急忙赶来阻止。史强拿下VR眼镜看到汪淼在疯狂搏斗吓了一跳,但是没办法再次进入游戏。
汪淼没有救回史强,只能和周文王再次上路。游戏世界里已经过了一个月,不是酷暑就是极寒。周文王看到天上的两颗飞星很激动,因为这代表恒纪元就要到了。这是一个毫无规律混乱的世界,游戏的目标就是运用智力和悟性分析研究各种现象,掌握太阳运行的规律,文明的发展维系于此。朝歌到了,周文王与汪淼一起见了纣王,表示可以预测乱纪元和恒纪元。之前的预测全部应验,纣王很是激动,立刻下令浸泡。脱水者通过浸泡后恢复正常,只是因为脱水时间太久,缺胳膊少腿也是常事。