「One Two Three...Infinity」笔记

高中的时候父亲买给我的这本书，最近才提起兴趣读完了。

读完发现，书中讲的好多内容，尤其是讨论时空相对性的部分，其实都是在很多SF作品里偶尔能窥见一斑的，只是这本书以简单通俗的科学分析对这些事实进行了论证。

总的来说本书作为了解近代科学的理论成果是很不错的读物，虽然其中大部分内容都是在如今高中物理化学生物课上学过的知识，现在读起来隐约还能记得起来一部分，但远不止于课本上的知识。

这本科普作品从四个部分，数字、时空、微观、宏观，来对我们生活的这个世界进行了讲解，并且使用了让非专业人士也能读懂的通俗语言。下面简单记录下各个章节里比较引起我注意的一些结论，以防忘记。

第二部分 空间、时间与爱因斯坦

• 三维空间是可以具有确定大小而无明确边界的（参考二维空间的球面）
• 光速是在空间轴与时间轴进行比较和转换的时空当量
• 根据三维空间的毕达哥拉斯定理可推广出两个事件在四维空间的四维距离为“三个空间坐标的平方和减去时间坐标的平方，然后再开方”，即√(x^2 + y^2 + z^2 - t^2)，当然首先要将时间坐标化为空间单位
• 一个物体从静止到运动，对于这个物体来说需要将时空坐标轴旋转相应的角度
• 从上述结论可以推出，从运动物体上观察到的两个事件的时间间隔，不同于从地面上观察到的时间间隔
• 一切物体在以相同速度运动时都会收缩同样的程度，这是因为旋转了时空坐标轴
• 物体越接近于光速，他的空间距离越短，时间距离越大。这是相对于静止的物体而言的，即相对于静止的物体来说，物体的速度越接近于光速，该物体收缩程度越大，时间流逝越慢
• 没有任何物体能以光速或超光速运动。这是因为物体的惯性质量在速度接近光速时会无限增大
• 三维空间中的人类只需要测量连接这个空间中三个点所成三条直线间的夹角就可以测定空间的曲率，而无须站在四维空间。如果三个角的和为180°，空间就是平坦的，否则就是弯曲的
• 物理空间是在巨大质量的附近变弯曲的。结合上一条，1919年对全日食的观测证实了这一点
• 三维空间的弯曲，只不过反映了更普遍的四维时空世界的弯曲，表述光线和物体运动的四维世界线（即三维空间中的直线），应看作是超空间中的曲线
• 重力（万有引力）现象仅仅是四维时空世界的弯曲所产生的效应。在纯粹的几何空间中，所有的物体都在由其他巨大质量所造成的弯曲空间中沿“最短的路线”运动

第三部分 微观世界

• 直径比可见光波长更小的物体无法被显像
• 电子在运动过程中必定会产生辐射，从宏观力学来看，电子的能量会逐渐减小至与原子核相撞。但事实是原子结构十分稳定，因此宏观力学不能用于微观世界，古典力学的原则只应看作是对真实情况的很好的近似
• 正电子和负电子相撞会双双湮没，并辐射出γ射线（能量）。同时γ射线在原子核附近能产生正电子和负电子
• 如同正电子存在一样，负质子是可能存在的，负质子与正电子生成反原子，反原子汇聚生成反物质。反物质性质上与正物质没有任何区别，除非把正反物质相接触，两种物质的电子和质子会立即湮没，并且以超过原子弹的程度猛烈爆炸（辐射出能量）
• 中微子是通过反证法发现的，它是为了解释原子发生β衰变时射出的电子拥有不同动能而产生的假想粒子
• 原子核内具有表面张力和静电力两种相反的力，到银为止的轻元素是表面张力占优势，因此容易嬗变，大于银的重元素则是静电力占优势，所以原则上都是不稳定的，会受到外力而发生裂变，特别重的元素则会自行衰变，这就是放射性元素
• 高速α粒子和质子（带电）撞击任何原子的原子核都会使原子发生裂变并放出核能，但在接近原子核时由于都带正电会导致排斥减速，因此成功效率很低
• 中子（不带电）撞击原子核产生裂变的效率很高，铀在裂变时会剧烈震动抛出中子，因此可以导致链式反应
• 温度是分子热运动激烈程度的宏观表现，绝对零度时一切分子都会归于静止，因此不可能有低于绝对零度的温度
• 基因是连接有机物质和无机物质之间的“过渡环节”，它既应被看作是生物，也应被看作是一般化学物质
• 病毒是没有被一大堆细胞质所包围的“自由基因”

第四部分 宏观世界

• 银河系呈凸透镜形状，太阳系在它的半径2/3左右的边缘，并且整个银河系都在围绕它的银心旋转
• 地球和银心之间被星际尘埃和气体的暗云块挡住，所以从地球无法直接观察到银心
• 太阳由星际物质凝聚生成时有一大部分物质由于向太阳集中时初期的旋转状态不同而围绕太阳旋转，形成一个巨大的旋转包层
• 太阳周围的行星是由太阳外围原有的气体中较重的元素尘粒互相碰撞并会聚的结果，此结论适用于所有行星系
• 猜想：宇宙（空间）在膨胀到某一点之后如果反过来开始压缩，这时时空轴将会旋转180°，也就是时间会反向流逝