推薦壹本霍金的新科普:昨天的明天——未來的歷史。
人類總是渴望知道自己希望未來會發生什麽，這就是預言、占蔔、理論物理出現的原因。雖然在這段充滿悲劇和餐具的歷史中，幾乎所有的預測都是錯誤的，但人們仍然相信自己能夠預測未來。
最早的預測來自宗教。根據雷管(雷管雞)的宗教理論，原始公社時期的宗教信仰是原始的集體主義，這可能是它能預知未來的原因之壹——它能利用集體的智慧。宗教的職責是預測未來會發生什麽，以便為人們做什麽提供指導。第壹個預測來自於對恒星的預測，和我們的工作基本相同。雖然他們的預測方法與我們不同，但不可否認的是，他們能準確預測日食和月食。雖然我們現在嘲笑他們，不明白為什麽會有日食，但誰知道未來的人會不會嘲笑我們呢？我們還不知道iphone為什麽會掉下來，然後牛頓會驚訝的跑過去思考引力這個無聊的問題。
大概是伽利略首先產生了正確的物理學思想。他在比薩斜塔上做了那個著名的實驗。雖然故事不可信，但他確實做過類似的實驗。兩個不同重量的鐵球會同時落地，聽起來很奇怪，但這是真的。他提出壹個悖論來反駁亞裏士多德的經驗:如果兩塊不同的石頭同時落下，那麽大石頭的速度是8，小石頭的速度是4。如果兩塊石頭綁在壹起，大石頭會因為小石頭的拖拽而減速，兩塊石頭加在壹起的重量大於大石頭的重量，所以兩塊石頭加在壹起的速度應該大於8，所以兩塊石頭綁在壹起的速度都大於8，小於8。伽利略認為只有壹種可能:大小石頭以相同的速度落下。這個故事後來被描述為烏龜和王八蛋的故事，但是如果把王八蛋從比薩斜塔上扔下來，救護車會不會來，我們還不知道。在這種悖論的思維下，建立了壹門新的科學事業——運動學，這門科學的基礎是對運動特征的研究。運動是機器之母，使地球宜居，能拆天。為此，伽利略也獻出了自己的終身自由，這是壹個悲劇。
伽利略之後的物理學發展要容易得多，但物理學最大的進步是在牛頓時代。牛頓是出了名的特別愛問無聊的問題，比如為什麽蘋果只往下掉，但正是這些無聊的問題推動了物理學的發展。他總結了這些無聊問題的答案並發表在論文中，其中最著名的是牛頓三大定律和萬有引力定律。所以從300多年前開始，我們就發現了大多數情況下制約宇宙的物理定律。
即便如此，在玻爾茲曼之前，還沒有人起哄過這麽無聊的問題:“未來是什麽？未來和過去有什麽區別？”這麽無聊又要命的問題，連牛頓這種無聊的專家都覺得太無聊了，不敢問。對於這個問題，玻爾茲曼給出了壹個並不枯燥的答案，這是熱力學第二定律的壹個推論。熱力學第二定律說，壹個物體的熵(無序度)總是隨時間而增加。所以未來是高熵狀態，歷史是低熵狀態。或者我們可以換壹種說法。我們之所以認為熵隨時間增加，是因為我們認為未來才是熵值大的未來。這是因為我們的大腦也遵守這個規律。這對於引力來說是壹個神奇的結果。當壹顆隕石落到地球上，無序度降低，那麽它的時間就會倒退或者變慢。這是廣義相對論預言的壹種效應。雖然在雷管(雞)的《論引力場的量子熱力學》壹書中有所描述，但雷管認為這種時流差造成了我們所認為的質量和引力，並預言熵增率高的物質引力也會很大，而且是人類靈魂第壹次擁有質量。
65438+60年代，麥克斯韋總結了法拉第的思想並使之數學化，提出了所謂的麥克斯韋方程，用來描述電、磁、光。他從自己的方程中得出了壹個很棒的結論:光速只與真空介電常數和磁通量常數有關，所以光速不變！這讓愛因斯坦提出了著名的光速不變原理:慣性系中任何壹個觀察者測得的光速都是壹樣的！這是相對論的基本原理。但是，如果最新的工作結果是正確的，真空介電常數可能在減小，或者光速可能在增加。當然，這種效應不是針對觀測者的，所以愛因斯坦的假設總體上仍然成立。
愛因斯坦由此得出結論，任何速度較高的物體，其質量都會增加，觀測時間會變慢，長度會變短。任何物體都不能超過光速，原因很簡單，負數沒有真正的平方根。相對論以簡潔著稱。諷刺的是，最近雷管(雞)得到的速度與溫度的相關性公式，比其他公式還要復雜。但是相對論和牛頓引力是不相容的。牛頓認為引力傳播速度可以超過光速，壹個高速物體測得的兩個物體之間的引力會遠大於壹個低速物體測得的引力，這與事實不符。所以需要壹個包含引力的相對論。
壹個蘋果落在牛頓的頭上。因為運動是相對的，我們可以等價地說，當牛頓和地面向上加速時，蘋果不動。如果地球是平的，我們覺得這個說法沒問題，但關鍵地球是圓的。如果壹個蘋果落在壹個人的頭上，在南北極，兩個人可以認為被拉得越來越遠，但他們仍然在同壹個位置，所以這個等價的說法不成立。愛因斯坦很久以前就意識到了這個矛盾，並試圖解決它。可能他是吃多了受了啟發。他有壹次吃完飯突然有了靈感。如果時空不是平的，而是彎曲的，那麽這個等價的說法是成立的。這壹理論是基於非歐幾裏得幾何，它現在被稱為廣義相對論。它引起了自歐幾裏得寫《幾何原本》以來我們所知道的世界上最大的變化:我們的時間和空間不是剛性的，而是靈活的。其實用壹個很簡單的例子就可以理解非歐幾何。在歐幾裏得幾何中，不可能做出與直線等長的圓。實際上，如果地球是平的，妳只需要沿著赤道畫壹條直線。
幾乎與相對論同時，另壹種理論也發展起來了，那就是量子力學。普朗克對“紫外線災難”的解釋深入人心。物質是波動的，可以用壹些波包來解釋。最重要的壹點是，我們提出了目前物理理論的壹個基本原理:只有實驗測得的物理量才具有實際的物理意義。這些推動了整個量子力學的發展。量子力學中有壹個基本定理，就是測不準原理，規定我們無法精確獲得壹個粒子的位置和速度。壹個越精確，另壹個越不精確。這是我們第壹次對我們生活的世界有了不完全的不可知論。後來費曼發展了它，提出了歷史求和模型。他認為粒子的歷史是不確定的，粒子從A到b有無數種可能，當考慮到所有情況時，我們得到的歷史以最大概率出現在牛頓的壹個中。量子力學中有壹個有趣的推論:壹只貓既死了又活了，活著的貓也在死貓的追悼會上哀悼自己。這個不可思議的故事發生在量子世界裏:壹個電子可以同時在兩個地方，並且可以自我幹涉。
黑洞是廣義相對論的壹個推論，意思是它的引力大到光都無法逃逸，但是真的沒有粒子可以逃逸嗎？不是，測不準原理是指如果壹個粒子的位置足夠精確，那麽它的速度就會不夠精確，足以讓它逃逸，所以黑洞越小，它就越容易逃逸，這就是所謂的霍金輻射。
好吧，這段預測未來的悲壯歷史是這樣的。現在總結如下:雖然歷史上人們得到了許多錯誤的預測，但我們認為人們預測未來的道路是光明的。對於我們還未知的領域，我們需要提出越來越多無聊的問題，並解決它們。