纽约文化沙龙

往期活动 > 第九十八期:穿越时空的涟漪——相对论与引力波

2016-02-27

朋友们,

        美国当地时间2月11日上午10点30分,美国国家科学基金会(NSF)召集了来自加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的科学家在华盛顿特区国家媒体中心向世界宣布:“人类首次直接探测到了引力波!”一时之间,“爱因斯坦、引力波、广义相对论”等等字眼在各大媒体新闻与社交网络上占据了大家的视线。此时恰逢广义相对论发表一百周年,引力波作为对广义相对论的最直接证明,无疑是给这位物理巨擘的厚礼。

        这个首次被人类探测到的引力波究竟是什么?什么是广义相对论?什么是狭义相对论?相信很多朋友也和我一样对于这些看上去晦涩难懂的物理名词不甚了解。

        如果2月11日当天科学家们的解释还没有完全解答你们的疑惑,那么请和本期主讲人一起来解读这一伟大的发现吧!本期沙龙,我们有请密歇根大学理论物理学博士,同时也是纽约文化沙龙的组织者——赵智沉博士来为我们抽丝剥茧,一一作答。

主讲人的话:

        十亿年前,两个黑洞撞击产生巨大能量,激发的涟漪在2015年传到了地球。

        一百年前,爱因斯坦发表广义相对论,在人类思想上产生的震荡,涟漪也在今天传到了我们心中。

        上世纪初,开尔文勋爵在英国皇家研究所向世界宣告,基于牛顿经典力学体系的物理学大厦已经基本完成,唯独被“两片乌云”笼罩着。不到三十年的光景,这两片乌云分别引出量子力学和相对论,将牛顿大厦的基础彻底推翻。

        如果说狭义相对论是时代所趋,那广义相对论主要归功于爱因斯坦的个人天才。1915年,他提出著名的爱因斯坦公式:“时空告诉物质如何运动,物质告诉时空如何扭曲。”几乎是出于对美的追求,爱氏对引力理论和物理学的时空基础进行翻天覆地的改造。基于几何语言的广义相对论从此以极致的简洁和难以挑战的哲学基础宣告了其基础地位,同时也幽灵般地横亘在粒子理论的统一旅途中,折磨了爱氏后半生。

        如果说量子力学面临无法自圆其说的实验结果而让科学走上经验主义的道路;那相对论则走上了另一个极端:以对时间、空间、力等这些基础概念的深沉反思,出于逻辑自洽的探求,从第一原则出发指导了整套理论体系的建立。相对论更像是人类理性的创造,而非自然本身。

        令人震撼的是,自然真的按照他的设定发展,分毫不差。这期沙龙,请和我一起追随爱氏的沉思,思考以下问题:

        什么是光?
        什么是时间?
        什么是空间?
        什么是直线?
        什么是距离?
        什么是力?
        什么是引力?
        什么是引力波?

        并感受这句话带来的战栗:
        “The eternal mystery of the world is its comprehensibility.”
        “这个世界最不可理解之处是它竟然是可以理解的。”

【本期活动与华美人文学会联合举办】

主讲人

赵智沉
纽约文化沙龙组织者。北京大学元培学院,本科物理专业。密歇根大学理论物理博士,弦论专业。现任软件工程师,就职于Google。

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