跟著科學讀讀閒書|世界上最聰明的腦袋,將引力描繪得很浪漫

2020-12-04 錢江晚報

錢江晚報·小時新聞記者 章咪佳

在人類進化的歷程中,總是不斷湧現痴迷各種冒險的人,比如在科學領域的達爾文、布魯諾、愛因斯坦,還有去年熱門的紀錄片《徒手攀巖》的主角,美國冒險家亞歷克斯·霍諾爾德。

從某種意義上講,正是這些開拓進取的冒險者決定了人類的未來,並且定義了人類在宇宙中的角色。

浙江工業大學物理系的熊宏偉教授,想給大家介紹一位美國的傳奇科學家,並推薦他撰寫的兩本有中文翻譯版本的科普佳作——《弦理論》和《黑洞之書》。

這位了不起的作者,名字叫史蒂芬·格布瑟。

就在一個月前,幾篇關於中國是否要建造大型大型對撞機的科普文章刷爆了大家朋友圈,而這大討論的背後,就是讓物理學界爭執對立的弦理論。就算你是學不好物理的文科生,也不妨翻看這兩本通俗易懂的科普書,在這裡能窺見世界上最聰明的腦袋發生了怎樣的思想碰撞。

他是一位研究引力的美國傳奇理論物理學家,也是一名自小在父親帶領下成長起來的攀巖愛好者,同時還是一名酷愛鋼琴演奏的紳士。他在《弦理論》中為了講解萬有理論中涉及的弦振動,就以他在劍橋大學求學時,在聖約翰學院彈奏蕭邦的《幻想即興曲》作為背景故事娓娓道來。

「通常我們認為,構造萬物的基本粒子都是些沒有大小的點粒子,比如電子、光子。弦理論則認為基本粒子的根源,來自一根根細小的弦。」熊宏偉解釋說,弦的不同振動方式,就表現為不同的基本粒子。

「弦理論最吸引人的地方,就是提供了一個夢幻般的虛無縹緲的浪漫希望,可以以一種所謂的終極方式來描述引力。」

引力聽起來很弱,比如兩個人之間就有引力,不過這個引力如此之微弱,你幾乎感受不到你們之間的引力。但是,引力卻可以有顯著的效應,比如,地球的引力把我們牢牢地粘在地面。那些徒手攀巖的人,在極度冒險的過程中需要克服的就是引力。

在動人、緊張、刺激地描述弦理論的科普書《弦理論》中,作者還講述了他和引力之間的一場意外:

多年前,他在美國科羅拉多州的阿斯彭攀巖的一天,在完成計劃中的攀巖後,決定臨時去攀登另外一個難度高一些的地方。就在快要登頂時,他意外地在引力作用下跌落。幸好,套繩在跌落好長距離後扣在了固定在巖石上的鉚釘上。他幾乎毫髮無損,反而讓他有機會在《弦理論》中,更加鮮活地想像人們在引力作用下跌入黑洞的過程中會發生什麼。

格布瑟自小就在美景如畫的阿斯彭長大。在阿斯彭,除了很多美麗的高山外,還有一個全球聞名的阿斯彭物理中心,格布瑟一家就生活在附近。

這個當年的天才少年就是聽著弦理論、黑洞、超引力這些術語長大的。

1989年,格布瑟為美國贏得第一枚國際物理奧林匹克競賽金牌,並在隨後一年獲得國際化學奧林匹克競賽銀牌。在博士期間,他發表的學術論文就成為弦理論中的經典。

弦理論最嚴重的一個問題是難以得到實驗檢驗,而正是格布瑟和他的合作者一起開拓了一個嶄新的領域,讓人類甚至有機會在超級碰撞實驗中,一窺弦理論的跡象和黑洞的蹤跡。他曾經被歐洲評為35歲以下世界上最傑出的理論物理學家之一。

引力在靜靜地等待他,等待他觸碰終極秘密的時刻。

但是,引力也總是會製造各種意外,這種意外曾經導致了地球的誕生和生命的出現。

就在2019年8月3日,格布瑟在攀登阿爾卑斯山脈最高峰時去世。

從事後的現場推斷,他跌落了至少800英尺(240米),持續時間超過7秒,足夠他在這個過程中浮現那個阿斯彭的天才少年,如何成為一個研究引力並和引力不斷發生各種意外的一生。

格布瑟也是一個擅長講科學故事的人。網上還可以看到他的風趣介紹科普的短視頻。對於中國的讀者而言,幸運的是,他的兩本科普佳作《弦理論》和《黑洞之書》都有中文翻譯本。熊宏偉說,這兩本書都涉及挺新的內容,「比如會講到黑洞碰撞導致引力波以及人類如何探測這個微弱的引力波信號。」

迎新送舊,推薦這兩本科普佳作給讀者帶去樂趣和智慧,並藉此機會緬懷開拓人類未來的冒險家格布瑟先生。

《迷人的液體——33種神奇又危險的流動物質和它們背後的科學故事》

作者:【英】馬克·米奧多尼克

天津科學技術出版社

幾年前,材料科學家馬克·米奧多尼克,一不小心寫出了一本暢銷全球的科普作品《迷人的材料》。《迷人的液體》,延續了有趣的風格:打個盹,睡夢中的口水連成線滴落下來;因為灰塵引起一聲噴嚏,結果噴到了前座……這本書也會告訴你瀕死的感覺,就像福島核電站事故中,誰能預先知道,3000℃的氧化鈾會把鋼板熔穿?

米奧多尼克講述的知識橫跨了五湖四海、漫長歷史,從中國的茶園到南極上空的臭氧層,從古人類的顏料到寶潔集團贊助的肥皂劇;這些知識冷門卻又不失溫度。

《進化的咬痕——牙齒、飲食與人類起源的故事》

作者:【美】皮特·S.昂加爾(Peter.S.Ungar)

新世界出版社

我們的嘴裡,都是帶有進化遺產的。人類的牙齒就像一個活化石,可以用來做研究。

這本書栩栩如生地講述了世界各地的一些發現以及科學突破,從牙齒這個獨特的角度分析了人類驚人的進化過程。

在《進化的咬痕》中,著名古人類學家皮特·昂加爾介紹了人類在理解人類進化與氣候變化方面取得的前沿進展,以及利用牙齒化石解讀日常飲食的方法——什麼樣的飲食是最適合人類的,什麼樣的飲食習慣是最不適合的。

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