《物理的故事——在悖论中前行》
第56节

作者: 江湖小片
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  牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”本就势同水火,但那时,谁也不能给出压倒性的证据,最终这场拉锯战以牛顿的“微粒说”胜利而告终,胜利的原因并不是因为实验证据,而是因为牛顿在学术界的权威。谁让他的名望太高,成就太大呢?但是“波动学说”则表示这事不算完。
  说话间,一个世纪又过去了,英国人托马斯杨对牛顿的光学理论产生了怀疑。怀疑的起点是,他把光和声进行类比,因为声波在重叠后都有加强或减弱的现象。他想如果光也会能产生这样的现象,势必为波无疑了,但是这种现象人眼是不可能看到的。
  到了1801年,托马斯杨仿照水波的干涉现象,做了历史上著名的“杨氏双缝干涉实验”:
  屏幕上明暗相间的条纹,已经说明了所有。后来杨做了很多干涉实验,得出“干涉原理”,还测了实验时光的波长。由于他的出发点就是将光和声类比,所以他也认为光也是纵波。杨把自己的工作告诉了法国物理学家、牛顿的忠实粉丝阿拉果,阿拉果经过一番斗争后,选择相信实验。
  对于光的微粒说,不满的人日益增多,法国物理学家菲涅尔( Fresnel, 1788-1827)也在进行着光的探索。此时他还不知道杨的的双逢干涉实验,后来“叛变”过来的阿拉果及时地告诉了他杨的工作。菲涅尔在此基础上,做出了很多成果。
  波粒战争空前激烈,1818年,法国科学院提出竞赛一场,看谁能从实验中得出衍射现象;看谁能从数学推导得出光在物体附近是的怎么运动的。
  站在牛顿这边的法国数学家泊松(Poisson,1781—1840)通过严格的数学推导得出,如果光是一种波的话,那么光通过一个圆形的障碍物时,会在后面的观测屏上呈现一个亮点;或者光通过一个小孔时,会在观测屏上呈现一个黑斑点。
  在日常生活和人类的脑海里,光通过障碍物时,留下的只有影子,眼看着微粒说将要胜利时,菲涅尔在阿拉果等人的协助下成功地满足了泊松的要求。而菲涅尔之障碍物之所以没有只留下影子,是因为障碍物必须足够的小。后来菲涅尔将此光环称为 “泊松光斑”。
  面对巨人微粒说,波动说给了一击致命, 此时“光是一种波”的论断已经是板上钉钉了。既然光是一种波,而波是能量的传输方式,那么承载波的载体又是什么呢?以太,必须是以太,因为放眼望去,再也没有比以太更适合的人选了。
  那个曾经被佛祖牛顿扣在五指山下的“恶魔”被一波接一波的取经人“唵嘛呢叭咪吽”地解除了封印,以太重现江湖。
  日期:2017-09-06 11:46:21
  第五十三回:探索宇宙起源
  哈勃用事实告诉人们一个真理:这个世界唯一不变的就是不断变化。既然变化,那就存在哲学问题:生从何来,死往何处?
  假设有人将宇宙的膨胀拍成电影,宇宙像吹动的气球,如果把带子倒着播放,那么宇宙就像放气的气球,慢慢收缩、慢收缩、收缩、缩、纟、�9�6、—最终它们聚称一个点。如果真是这样,宇宙中所有的物质也会慢慢靠近、慢靠近、靠近、近、辶、丶、—最终也聚在这个点上。

  再反过来,如果沿着时间往上追溯,那么总会在足够早的某个时刻,宇宙处在很密集的状态,这就是宇宙的起点。这个点有多小呢?1927年,勒梅特在得知宇宙膨胀的情况下,提出了一个假说:宇宙起源于一个“原始原子”。他还计算出原始原子的大小,但是密度却高的吓人。试想如果把地球缩小到弹珠的大小,密度自然大的不得了,而这仅仅是地球成为黑洞的基本条件而已,和原始原子比起来简直…让我都找不到形容词了。

  但是问题又来了,现在的宇宙又是怎么由原始原子演变过来的呢?按照正常的逻辑思维无非有几点:
  1.如细胞般自我复制,这显然是不可能的;
  2.一次痛痛快快的“爆炸”。
  爆炸!这种假说无疑是“丑陋”的,人们无法想象世界万物的起跑线都是一个点。除此之外,还有个哲学命题,既然爆炸产生宇宙,那么爆炸前,那谁—不能直接称为宇宙—在干啥呢?换句话说,宇宙诞生于与一个没有昨天的某天,实在让人匪夷所思。
  有多少人喜欢就有多少人反对,霍伊尔就是“爆炸”假说的最忠实的反对者。弗里德霍伊尔(Fred Hoyle�6�0,1915—2001), 1915年生于英国,2001年逝于英国,在漫长的人生岁月里,他始终都在反对者“爆炸”理论。霍伊尔的性格有两个特点:

  1.坚持自己的想法,所以从不人云亦云;
  2.坚持自己的想法,所以显得有些固执。
  但霍伊尔不能因为太丑陋就排斥爆炸假说,做人是要讲道理的,他反对是因为爆炸理论本身存在过很多悖论,他抓住了这些悖论,将爆炸理论往死揍。
  爆炸理论第一个悖论是年龄问题。根据哈勃的测算,宇宙的年龄大约在20亿年左右,而当时地质学家对地球上最古老的岩石测算,地球的年龄是40亿年以上。如果说儿子居然比爹的年龄还大,那爹肯定是不会答应的,当然干爹除外。
  年龄的悖论一度让人们对爆炸假说失去信心,而霍伊尔始终认为的“稳恒态宇宙”却顺风顺水,稳恒态宇宙认为:宇宙是永恒的。既然永恒就不存在年龄的问题,但是稳恒态宇宙又怎么解释宇宙中星系正在远离的问题呢?霍伊尔认为星系间是交错的,不会撞到一起,只会擦肩而过,就想空间中两条线,它们非平行却也没有交点。

  然而,这个悖论很快就烟消云散。19世纪30年代天文学家重新对造父变星的亮度测量,发现原来哈勃估算亮度有问题,明明如白炽灯一般,哈勃估算成了蜡烛。故而宇宙的年龄比哈勃算的要大,大约是70亿年(现在比较公认的说法是140亿年),那么爆炸假说中的年龄悖论就不存在了,尽管如此霍伊尔还是任性的反对它,并在努力寻找反对的理由。
  同样,有多少人讨厌就有多少人喜欢。乔治伽莫夫( Gamow,1904年—1968)生于俄国(此时还不叫苏联)的世代军官的家庭,受过良好的教育,其中包括读小说,这对他以后写作提供了很好的基础,他曾写了本《物理学发展史》,语言诙谐幽默、举例现象生动,是不可多得的佳作。1928年,刚从列宁格勒大学获得博士学位后,他先后去过哥本哈根大学、和英国剑桥大学从事物理研究。这两个地方是玻尔和卢瑟福(1919年接替了汤姆逊的工作)的大本营,我们知道战斗名族皆好饮,所以伽莫夫是这样形容量子力学的:“要么不喝,要喝就喝一瓶”。他没有参与量子力学后来的大辩论中,而是把核物理学带入到恒星之中,用于研究恒星的生老病死。

  正好人类发现了原子核的一种新粒子为恒星的过去未来提供了理论基础。
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