周末帶南小瓜同學去了趟位於上海世博館的「愛因斯坦的異想世界特展」(人山人海的熱愛科學的暑期小朋友們啊)。不熟悉愛因斯坦的人可能不太了解,今年是愛因斯坦誕辰140周年。宣傳標語寫得很撩人:「這可能是你唯一一次走近愛因斯坦的機會」,如果過去的幾十年你們都不曾有機會了解這位物理史上的天才人物,那麼今天不妨跟著我和南小瓜一起去了解一下~
不到2歲的南小瓜同學(還有比南瓜寶更小的娃!父母也是良苦用心了~)和這排公式站在一起的時候讓我感覺有些喜感卻又很融洽。他可能無法理解這個公式如何為宇宙開創了奇蹟。
張首晟教授(1963-2018,被稱為最接近諾貝爾物理學獎的美國華裔物理學家)曾經問,假如世界末日到了,諾亞方舟上只能攜帶一個信封,信封背面可以總結所有人類的知識,你會寫什麼?他自己列了幾條,其中之一就有他認為這個宇宙最美妙的公式:E=mc2.
大道至簡,最複雜的世界萬物其實都由最簡單的道理組成。
E=mc2(能量=質量乘以光速的平方),簡單來說,就是任何事物的質量損耗都轉換成了能量,能量守恆。比如太陽之所以會產生如此巨大的能量就在於太陽內部的氫原子核不停聚變反應成氦原子核,其中損失的那部分質量轉換成了能量,這一過程源源不斷地發生,因此太陽持續產生了巨大能量。
各種核反應堆都可以用這個公式來解釋。至於如何發現的,據說是:重核裂變後放出能量,但裂變後的總質量有一個微小的下降,引發了研究者的思考,推演手稿真跡在此,讓人震撼。
愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論,使他一舉聞名於世。他打破了一直以來伽利略和牛頓等人的「絕對時空觀」,重新建立了一個全新的視角。在他看來,時間和空間不再是絕對的,只要在時空運動中的觀察者建立自己的參照系,那麼所有的定義的時空都可以是不同的!比如著名的「雙胞胎悖論」:搭乘飛速前行的宇宙飛船進行太空旅行的哥哥回到地球後,會發現自己比弟弟年輕了許多。無數電影都有這樣的橋段,科學理論就來源於此。
展覽中有一個環節是模擬高速騎腳踏車的畫面,速度越來越快,假設接近了光速,那你與地面將不再使用同樣的時空參數,一切都變得不同。
假如你有興趣,不妨看一看相對論的推導過程(筆記真跡,感受一下~)
愛因斯坦認為引力的本質是扭曲的時空。舉個慄子,宇宙時空就像是一張彈簧床墊,把一個地球放進去,床墊會凹陷出一個坑,這個坑自然會吸引坑旁邊的物體。
展覽中有一個非常形象的模擬,地上有一張投影的網,小朋友們踩上去,就會使這個網產生彎曲。重量更大的人會使得周圍的時空發生更大的彎曲。(下圖感受一下吧,此處如視頻中已然供南小瓜放飛自我~)
看過《星際穿越》的朋友們可能記得,主角去了一趟處於黑洞邊緣的一個星球才半個小時,回到宇宙飛船後在飛船等他們的黑人同事已經變成白髮蒼蒼的黑人爺爺了。
愛因斯坦還根據相對論預言了引力波,相隔100年後的去年才第一次由科學家觀測證實。是不是很牛逼!關鍵是,這些想法都是愛因斯坦坐著憑空設想出來的(他顯然無法去取個地球來做實驗),在設想之後才開始用各種數學方法去論證推演。
來看看愛因斯坦的書房。有段文字這樣記錄:這間房間有個放滿書籍的大型木製書架,書架的對面擺了一把扶手椅,愛因斯坦會花數小時時間埋首於科學問題,或答覆信箱內源源不絕的來信。他經常會在紙上寫滿數字算式或回信草稿。此外,愛因斯坦也會接待許多順道拜訪他家的客人,並在這個舒適的房間裡跟他們暢談物理學、哲學及政治。
很喜歡這段描述,讓我看到一個安靜、博學、執著於自己世界的偉大的科學家。展覽中,有一段插曲讓我印象深刻。1952年11月18日,愛因斯坦以書信婉拒了以色列總統一職,他是這樣說的:「獲以色列之邀,本人深受感動,但同時也感到悲傷及慚愧,因為自己無法接受這份邀請。我一生都在和客觀事物打交道,從沒有妥善處理人際與擔任公職的天賦與經驗。」
不到2歲的南小瓜自然無法從眾多筆記真跡中了解那些偉大的奇思妙想的出處與由來,我想大部分年齡小的孩子都無法從展覽中有太多實質性的知識類收穫(因為連一大堆物理系的碩士博士擠在這些真跡前做著演算和推論)。但重要的是,他們在這些光怪陸離的數字、公式以及並不熟悉卻異常奇特的場景中薰陶與感知,這才是未來帶給他們最大的可能與希望。
從託勒密地心說(地球是宇宙的中心)到哥白尼的日心說(太陽是宇宙的中心),從伽利略兩個鐵球同時落地到牛頓的經典力學(絕對時空觀&萬有引力定律),再到愛因斯坦的相對論,還有令人費解的量子力學,這個世界在不停地打破人類已經形成的固定思維模式。每一個天才、每一次打破都是一個劃時代的開始。
世界之奇妙,沒有永恆的正確,你站在巨人的肩膀上,同時也有可能取代巨人。
愛因斯坦那永無止境的好奇心、創意奔放的思維曲線、強烈反對固話刻板的人生信條,讓他一輩子肆意做一個天馬行空、奇思妙想的自己,去探究擁有無窮奧妙的宇宙。
這位頭髮花白飄散、從16歲就開始思考當一個人以光速前進會看到什麼景象、人類歷史上最有名的科學家值得讓你以及孩子擁有一段與他共同的輝煌記憶。最後用愛因斯坦的諾貝爾獎章紀念這一次旅程,這個世界沒有什麼不可能:)
【還記得上次留下的門薩題嗎?答案如下】
點擊標題回顧題目:《史上最高逼格的智商稅》
1、360(提示:前兩個圖形的內角總和,比如630=180度+450度)
2、C(提示:前面圖形依次為27、28、29、30)
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