近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(19)

2023-07-21 来源:旧番剧
上述论证都可以定量研究,但值得注意的关键之处在于,该运动轨迹恰与网球初始的运动轨迹相反。如图6.1(c)所示,简单地逆转球的速度——速度相等,但方向完全相反——我们可以使它完全沿着原来的轨迹运动,只是方向相反而已。我们再回到片子的讨论上,我们所看到的向上偏左的弧形轨迹——我们用以计算轨迹的是牛顿的运动定律——正是我们将片子逆过来放映所看到的。因此,逆向放映的片子所描述的网球的时间反演运动,和时间上正向运动一样,都遵守物理学定律。逆向放映电影时我们所看到的运动,在真实世界中可以实际发生。
虽然上述讨论中有一些细节被我放到了注释里,但其结论仍然具有普适性。所有已知和广为接受的有关运动的定律——从刚才讨论过的牛顿的经典力学,到麦克斯韦的电磁理论,再到爱因斯坦的狭义和广义相对论(记住,我们将在下一章讨论量子力学)——都具有时间反演对称性:按时间轴正向发生的运动同样也可以逆着时间轴发生。由于术语有点混乱,我再来强调一下,不是把时间反过来。时间仍然保持原样。我们的结论是,要想使一个物体的运动轨迹逆转,只要在其路径上任意一点逆转其速度即可。同样的,相同的程序——在其路径上任意一点逆转其速度——将使物体按我们在反向放映的片子中所看到的方式运动。
网球和破碎的鸡蛋
观察网球在金星和木星之间运动——无论朝向哪个方向——并非十分有趣。但既然我们所得出的结论可以广泛应用,我们现在就来看一些更加有趣的地方吧,比如说你的厨房。把一个鸡蛋放在厨房的餐桌上,让它沿着桌边滚动,然后掉到地上摔碎。可以肯定的是,在这一系列事件中存在许多运动。鸡蛋掉下来,蛋壳摔碎了,蛋黄溅得到处都是,地板震颤,周围的空气中形成漩涡;摩擦产生热量,使鸡蛋、地板以及空气中的原子和分子运动得更快。但是,正如物理定律告诉我们的,如何才能使网球丝毫不差地逆着原来的轨迹运动,同样的定律也会告诉我们如何才能使每一片蛋壳碎片、每一滴蛋黄、每一块地板、每一团空气精确地逆着原来的轨迹运动。我们所需做的“全部”只是将碎鸡蛋每一块碎片的速度反过来。更准确地说,我们在网球问题上的分析告诉我们,只要我们能把与鸡蛋破碎直接或间接相关的每一个分子和原子的速度都同时逆转过来,那么整个鸡蛋破碎的运动就会反过来进行。
再强调一次,就像网球运动一样,如果我们能成功逆转所有的速度,我们所看到的就像一部反向放映的电影。但是,不同于网球之处在于,鸡蛋破碎的逆运动将给人留下极其深刻的印象。厨房各处空气分子碰撞和微小的地板震动所产生的波汇集在碰撞的位置,造成每一片碎蛋壳和每一滴蛋黄都朝着发生碰撞的位置运动。每一种成分都以最初鸡蛋破碎过程中的速度运动,只是方向都相反而已。无数滴蛋黄都飞回形成一个球,就像无数片碎蛋壳完美地排列在一起形成一个光滑的卵形容器。空气和地板的震动与结合在一起的蛋黄和蛋壳碎片的运动配合得非常完美,形成一个重新组合的鸡蛋,恰好反弹离开地板,向上飞到厨房的餐桌上,轻巧地落在餐桌边缘,然后滚动几厘米,优雅地回到原处。如果我们逆转全程中每一样东西的速度,就将发生上述的事情。
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