你知道吗--现代科学中的100个问题-第12章
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在这种情况下，地球有可能先被焙成灰烬，最后又会挥发掉。这时，地球做为一颗固体行星的历史就算到了头。可是，我们对这一点倒不必过分担忧，这大概是八十亿年以后的事情了。
第38节
物理学家主要研究各种形式的能量，同时还研究能量与物质的相互作用。物理学家对于支配运动的各种定律是很感兴趣的，因为任何运动的物质都具有“动能”。他对热、声、光、电、磁以及放射性都会感到兴趣，因为这些都是能量的存在形式。到了二十世纪，连质量看来都明显地是能量的一种形式了。
物理学家还对能量从一种形式转变为另一种形式的方式，以及控制这类转化的规律感兴趣。
自然，物理学家可以有所侧重。如果有人对于能量和亚原子粒子的相互作用特别感兴趣，他就是一位“核物理学家”（原子核是原子中的主要结构）。如果他对恒星中能量和物质的相互作用感兴趣，他就是一位“天体物理学家”。e米e花e书e库e ；http：//www。7mihua。com
同样地，对化学反应中有关能量的问题特别感兴趣的人是“物理化学家”。而主要关心生命组织使用和产生能量的方式的人，则是“生物物理学家”。
有的物理学家会致力于在特定条件下进行精确的测量。或许，他打算测定在某些化学反应中所释放出来的热量的精确数量；或许，他打算度量某一种亚原子粒于在分裂成其他粒子、并释放出能量时的精确方式；或许，他打算知道大脑的微弱电势在某些药物作用下的精确变化。在这些工作中，他都可以称得上是位“实验物理学家”。
另一方面，一位物理学家也可能特别有兴趣去仔细钻研早已得到的测量结果，希望从中发现具有普遍意义的思想。或许，他能推导出某些数学关系式来，这些公式能够解释这些测量结果为什么是这样的，而且，如果他找出了这些关系，就能用它们来预言某些还没进行过的测量结果。而一旦进行了这些测量，其结果又和所预言的相一致的话，他很可能就发现了一条被称做“自然法则”的东西。
试图用这种方法来获得自然法则的物理学家，就是“理论物理学家”。
有一些物理学家对理论并不特别感兴趣。他们是极有天赋的实验物理学家。曾经发明了干涉仪、并精确地测量了光速的迈克耳孙就是这样的一位。也有人是对实验毫无兴趣的天才的理论物理学家，相对论的发现者爱因斯坦即属此例。（译注：爱因斯坦早年对实验是很感兴趣的）。
虽然实验物理学家把自己框在测量的圈子里，而理论物理学家又拘泥于数学论证，但这两种人对于科学都是极端宝贵的。不过，人们总还是希望找到一位既是第一流实验家、又是第一流理论家的人物。费米就是这种“双料”物理学家的突出代表（他还是一位杰出的教师，因此，他大概可以说是“三料”的人物了）。
第39节
首先要指出的一点是，时间是一种心理学方面的事物。这是对时间长度的感觉。你吃过了东西，而过了一会儿，你又感到饥饿了。现在是白天，而过了一会儿，就成了黑夜。
这种对时间长度的感觉是什么？究竟是什么东西使你意识到某件事情“过了一会儿”才发生？一般说来，这些问题属于思维机理的范畴，是有待今后解决的课题。
每个人都会意识到，他对时间长度的感觉随环境而变。干一天活，好象要比同好朋友在一起呆一天长得多，听一个小时枯燥的报告，似乎也比打一个钟头扑克显得长。这就是说，我们所提到的“一天”或“一小时”在某些场合下可能要比在其他场合下长一些。不过，这里面有一桩麻烦事：一段时间在某个人看来可能显得长些，在另一个人看来又会显得短些，而对于第三者来说，却既不长也不短。h米h花h书h库h ；__
要使时间观念对一群人都适用，就一定得找到一种普遍适用的、并不因人而异的衡量方法。如果有一些人商定在“六个星期后”准时会面，那么，靠每人自己觉得六个星期已过，然后来到会面地点，这是没有用的。大家必须全都同意在数过四十二个白天和黑夜后前来践约，而不管每个人心里的时间感到底如何。
当我们选择好某个客观的物理现象作为代替我们对时间的本能感觉的一种手段时，我们就有了一种可以称之为“时间”的东西。从这种意义上来说，我们一定不要试图把时间定义为某种东西，而只能把它定义为某种度量系统。
对时间的最早量度涉及到周期性的天文现象：正午（太阳升到最高处）的一再出现，标志着天数；新月的一再出现，标志着月数；春分节气（寒冷季节过后，太阳跨过赤道的一天）的一再重复，标志着年数。把一天划分为相等的小单位，就得到了小时、分和秒。
然而，在我们设法利用比正午的重复更为迅速的周期性运动之前，这些很小的时间单位是无法精确地测量出来的。等振幅摆和等摆游丝使得十六世纪出现了现代的时间量具。从那时起，对时间的量度才成为精确可信的。现在，对于更精确的时间，我们用原子的振动来量度。
我们怎样能保证这些周期性现象真的是“均匀的”呢？难道它们不会象人对时间的心理感觉那样也是不可靠的吗？
有可能。不过，我们可以用几种方法独立地测量时间，并把测量结果加以比较。如果某种方法有显著的不均匀因素，那么，在和其他方法进行比较时，这种不均匀性就会表现出来。如果所有的方法都不均匀，它们也很难是恰巧同样地不均匀。因此，如果各种测量结果十分相近——实际结果也正是如此。我们就只能得出结论说，我们所应用的各种周期性现象从根本上来说都是均匀的。不过不都是完全均匀的，比如，一天的长短就稍有变化。
物理学所量度的是“物理时间”。各种生物，包括人在内，都参加了周期性活动（如睡眠和清醒），而且，这些活动无需依赖外界的变化（如白天和黑夜）。不过，这种“生物时间”并不象物理时间那样严格。
此外，当然还存在着一种对时间长度的感觉，或者说“心理时间”。即使看着一只钟，干一天活仍然显得比同好朋友在一起呆一天要长得多。
第40节
１８００年刚过不久，就有人提出一种见解说，物质是以某种叫做“原子”的小单位存在着的。１９００年过后不久，人们又接受了能量是以某种叫做“量子”的小单位存在着的看法。那么，有没有别的什么常用的量也是以确定的小单位存在着呢？比如说，时间是不是这样呢？
有两种寻求“最小的可能单位”的方法。直接的方法是把某个要测量的量一直分下去。直到不能再分为止——把要测量的质量一直分下去，直到获得一个单个的原子为止；把要测量的能量分到获得一个单个量子为止。另一种是间接的方法，这就是去发现某种如果不假设有最小的可能单位存在就无法解释的现象。
在物质的场合下，大量的化学观察，包括“定比定律”和“倍比定律”的发现在内，使得原子理论的出现成为必然；在能量的场合下，黑体辐射和光电效应使得量子理论必定问世。
就时间而论，间接的方法是失败了的——至少在目前是如此。人们没有观察到什么非得用存在着时间的最小可能单位的假设来解释的现象。
用直接的方法行不行呢？我们能不能观测到越来越短的时间周期，直到某个不能再短的地步呢？
在发现了放射性之后，物理学家开始与极其短暂的时间间隔打起交道来了，有些原子有极短的半衰期。例如，钋２１２的半衰期不到百万分之一（１０＾（－６））秒，就是说，在地球以每秒约十二公里的速度绕着太阳走一厘米时，这种原子就会衰变掉。不过，尽管物理学家详细地研究了这一类过程，却没有发现时间不是以连续的方式，而是以“一下一下”的方式流逝的情况。
然而，我们还能继续往下走。有一些亚原子粒子能够在更为短暂得多的时间里发生变化。某些粒子在气泡室里以接近光速的速度行进，它们能在从出生到衰变的时间里形成三厘米长的径迹。这相当于一百亿分之一（１０＾（－１０））秒的寿命。
不过，这还不是我们最出色的成绩。在本世纪六十年代，人们又发现了寿命特别短的粒子。它们是如此地短命，即便以接近光速的速度行进，也留不下一条能够进行量度的径迹。它们存在的时间只能用间接的方法计算出来。已经查明，这些超短寿命的“共振态粒子’只能存在一千万亿亿分之一（１０＾（－２３））秒。
这样短的时间是无法想象的。共振态粒子的寿命与上百万分之一秒相比，正象一百万分之一秒与三千年相比一样。
不妨换个方式来想象这段时间。光在真空里的速度接近每秒钟３００，０００公里，这是已知的最大速度。在一个共振态粒子出生到消灭这段时间里，光能传播多远呢？答案是１０＾（－１３）厘米，即只有一个质子的直径那么长！
可是，我们仍然没有理由认为共振态粒子的寿命一定就是最小的时间单位，人们现在还看不出时间是否有个下限。
第41节
“维”这个字来源于拉丁文，意思是“完全地加以量度”。那么，现在就让我们做几次量度。
假如有一条线，你打算确定这条线上某一个固定点Ｘ的位置，使别人能够根据你的描述找到这个点。一开始，你在这条线上随便确定一个点，把它算作“零点”。这样，你就能够进行一番测量，发现Ｘ离开零点有两厘米远。如果Ｘ在零点的某一侧，不妨把这段距离叫做＋２，如果在另一侧，那就是－２。
这样，只要大家都同意这些“规定”——零点的位置，以及哪一侧为正，哪一侧为负——那么，只要用一个数，就能确定一个位置。
既然在确定一条线上的一个点时，只需要用一个数字，所以，这条线或这条线上的任意一段，就是“一维的”——“用一个数字就能完全加以量度的”。τ米τ花τ书τ库τ ；www。7mihua。com
再假定有一大张纸，现在打算确定这张纸上某个点Ｘ的位置。你也从零点开始测量，发现它在离零点５厘米远的地方。但是，它是在哪个方向上呢？可以把它分成两个方向：向北三厘米，向东四厘米。如果规定朝北为正，朝南为负；
