内容简介
全书由六大篇章所组成:蝴蝶效应与混沌、科言幻语聊《三体》、宇宙规则:决定论or随机论? 、黑洞与平行宇宙、牛顿时空观和引力观的兴衰、真正了解引力波。
这六章一脉相承,从一个重要的侧面,展现了经典物理到近代物理的过幻莫渡,并着重挖掘了当今热点物理问题,从哲学、物理、数学多角度多视角展示了经典物理到近代物理的伟大历程、一个奇测的宇宙规则。蝴蝶效应、混沌理论、超弦理论、超膜理论、黑洞、平行宇宙、引力波,用深入浅出的的语言讲述这些神奇的理论,幽默易懂引人入胜。
目录
第一章 蝴蝶效应
第二章 科言幻语聊《三体》
第三章 宇宙的规则:决定论or随机论
第四章 黑洞与平行宇宙
第五章 牛顿时空观和引力观的兴衰
第六章 引力波与相对论
第七章 欠“挠”的广义相对论
试读
第一节 咖啡与混沌
“蝴蝶效应”大家应该相当熟悉,意思是说,巴西的一只蝴蝶振翅,会使德州刮起一场龙卷风。但这到底是真是假,是信口雌黄还是确有科学依据,还需深究一番。提出这个概念的是美国人爱德华·洛伦兹,此人乃美国麻省理工学院气象学教授,致力于研究设计一种能够预测未来长期天气预报的数学模型。就是他提出了蝴蝶效应的概念,他是在哗众取宠吗?还是真的观察过很多巴西的蝴蝶,研究过美国的飓风,从而发现两者之间有着如此强烈的关联?其实,洛伦兹是个标题党,把一件很严肃很乏味的事情,表达得非常煽情, Butterfly Effect,多么浪漫,多么魔幻,给人留下了无限的想象空间,以致于这个词汇已经进入到我们的日常生活之中,动辄听到“蝴蝶效应”这个词。这到底有无科学依据呢?它和我们平时说的混沌现象又是什么关系呢?这正是本章需要向大家解释的。让我们从始作俑者洛伦兹开始说起。
1959年的一天,他刚刚整出了一个简单的数学模型——三维微分方程组,准备借助计算机运用所谓数值迭代的算法,来推算两个月后的天气状况。当时的设备比较差,每推进一天要耗时1分钟,那两个月就需要一个小时。算完一遍后,洛伦兹不放心,因为那时晶体管计算机容易出错,于是就再算一遍。当算到30分钟时,也就是一个月时,他的咖啡瘾发作了,于是他终止了计算,但让计算机把中间结果打印了出来。等他买回咖啡后,将打印结果作为初始值输入计算机,令之继续计算,这样就避免了从头计算的麻烦。当洛伦兹很惬意地品着咖啡,欣赏着计算机不断输出的数据时,他的眼睛渐渐瞪大了,瞳孔也散开了。原来显示的第二个月的数据与第一次的计算间出现了差距,而且差距越来越大,最终结果与第一次截然不同。同样的计算机用同样的方法计算同一模型,为什么两次结果迥然不同,难道是计算机坏了?最终发现,问题出在这里:第一次是连续计算的,而第二次中间喝了一次咖啡。这不是在开玩笑,洛伦兹买回咖啡后再输入的数值是中间的打印结果,小数点后面只有三位,而计算机内存中保留了小数点后六位。也就是说,从这一刻起,两次计算的起点值有差异了,尽管相差不到千分之一,但正是这个微小的差异导致结果天翻地覆的变化,形象点儿说,巴西的一个蝴蝶是否震动翅膀,决定了美国德州是否发生飓风。太形象了,形象得以致于很多人




















