书名:时空投影：第四维在科学和现代艺术中的表达

作者:托尼·罗宾

书号:9787513339155

格式:pdf-epub-mobi-txt-azw3

出版:新星出版社

出版日期:11月 2020

大小:3.89MB

语言:中文

空间真的是由无量纲点（dimensionless points）组成的吗？高中数学和常识说它是，但有另一种数学和常识说之前就错了。为了说明常识的谬误，爱因斯坦举了一个椅子被推到舞台上的例子。常识认为，推力移动椅子，因为当推力停止时，椅子就停止。原因和结果再清楚不过了。但是，你可以猛推一把椅子，这样它就会在没有人推的时候继续移动。这个小小的反例，给常识带来了难题。对此反例的长期考虑最终导致了对摩擦力的研究（牛顿第一定律指出，运动中的物体继续运动直到停止），这导致了对行星围绕太阳的运动的理解。物理学家罗杰·彭罗斯也以类似的方式关注了直线有时是点这一表观佯谬。围绕这一佯谬的研究，他得出了一个全新的空间概念，并有希望将物理学各个独立的、看似不可调和的分支统一起来。

在开始考察彭罗斯佯谬（Penrose's paradox）前，请先考虑光锥（light cone），它是所有聚集在时间和空间点上的光的一部分。此外，在当前时刻，光的闪光从一个特定的位置扩展，而作为向外传播的光线的前缘的球面形成了光锥的上半部。因为很难想象四维图形，所以惯例是把光锥画成双尖纸帽，其中的圆圈代表光的球面，两条边代表光的时间流逝的历史。对于许多讨论点，在较低维度情况下的推理与在较高维度的情况下的推理是相同的，且绘图更容易。“夹点”表示空间中某一特定位置的当前时刻。沿着光锥的垂直时间轴传播，就是在时间流逝时停留在原地；沿水平轴传播是随时随地，以无限的速度运动。这些轴可以校准，这样垂直轴上的一个滴答等于1秒，而水平轴上的一个滴答等于300,000米。通过这种校准，在45度对角线上运动就是以光速传播（图7.1）。