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遇事不決,量子力學(二)

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遇事不決,量子力學(二)

天幕下的百姓們也很驚訝。

當即就有人嚷了起來:“這怎麽可能?”

明顯違反了常識!

“荒謬!按照他的說法,難道一根羽毛和一個鐵球同時掉下來,還能在同一時間落地?”

有人弱弱的提醒:“可是仙畫明顯是站在他這邊的哎。”

那麽,有沒有可能,這位伽利略才是對的?

大家頓時不說話。

但還是有人不服氣:“仙畫自己都說了不要迷信權威,那如果她沒有證據來說服我的話,我是不會信的。我相信自己的眼睛。”

他不信邪,打算待會兒就做一下這個實驗。這個又不難。

【這個實驗,就是著名的比薩斜塔實驗。它似乎證明了物體自由落體的速度和它本身的重量無關。】

【他的學生維維安尼晚年的時候記錄了這個實驗,但是!在伽利略自己的著作與同時期其他人的著作裏,都沒有提到這件事情。所以現在更傾向於這個實驗其實不存在,是維維安尼編出來的。】

【而且後來真的有人跑到了比薩斜塔上去做這個實驗,結果發現還真是重的物體先落地。】

【那麽,是伽利略錯了嗎?】

【後來,自由落體實驗被重覆了很多遍,在不同的環境裏。甚至,人們在月球上還做過這個實驗。】

一段很古老的彩色電視畫面,拍攝於1971年阿波羅15號登上月球後。

宇航員大衛·斯科特站在登月艙的附近。

他穿著航空服,從地面上的箱子裏拿出了兩個東西:

“好了,現在我的左手有一根獵鷹的羽毛,右手有一把錘子。”

“很久以前,有一位叫做伽利略的科學家對於墜落物體的速度與重量有了相當重要的發現。”

“還有哪個地方比月球更適合證實他的發現呢?這個地方是真空,沒有空氣也就沒有阻力。”

“我將在這裏為你們做實驗。”

“你猜,它們會同時落地嗎?”

話音剛落,他同時松開了手中的錘子和羽毛,在電視屏幕裏,在地球上無數雙眼睛的註視下,羽毛和鐵錘在同一時間落地了。

【所以,即使伽利略的實驗可能不存在,但後人的覆刻卻證明了他的理論是對的。】

【第一局,伽利略勝,亞裏士多德敗。】

大部分人沒太關註實驗本身,反倒都沈浸在原來後世的人真的登上了月球這件事。

之前講天文和航天的時候其實也提過,甚至還有一些月球的畫面,但是這次才是真正放出人類在月球上的影像。

這份沖擊感是不一樣的。

忽然,有小孩子“哇”的一聲哭出來。

他的父母急了:“怎麽了,怎麽了?”

小童抽抽搭搭的道:“月亮上怎麽會是這個樣子?嫦娥姐姐呢,還有可愛的小玉兔和桂花樹呢?”

他扁著嘴,看到自己想象中的月宮變成了這個黑白的、滿是沙土和坑的月球,眼淚唰唰唰的掉了下來。

父母啼笑皆非,之前月球出現的時候就已經哭過一回了,沒想到現在還是沒能接受。

能怎麽辦呢?只能安慰咯。

有書生忍不住吟道:“春江潮水連海平,海上明月共潮生......哎!”

他有些幽怨的看向仙畫,感覺以後再也不能直視這些詩了。

意境全無!

倒是剛剛走出蜀中的年輕李白,在船只的甲板上哈哈大笑起來:“有意思,有意思!沒想到凡人之軀也可以直上月宮。”

他的友人在一旁問:“李兄難道不會覺得以後看月會失去雅興?”

李白喝了口酒,極為瀟灑:“當然不會。我看見的,依然是一輪明月,這就夠了。”

其他的,又何需放在心上呢?

秦朝。

剛剛已經心癢難耐,拿著手邊的工具做了一輪實驗的墨者們,正在懷疑這個理論的正確性。等他們看到這一段,這才恍然大悟。

“原來,還要去除空氣的阻力。”

他們遺憾的搖搖頭:“那恐怕咱們現在沒辦法驗證這一點了。”

總不能也跑到月球上去做吧?

他們也隱隱認識到了,什麽叫做“理想環境”。

另外一位墨者提議:“我們剛剛用的東西差異太大,可以也做兩個球,然後不同重量,在沒有風的時候再試一次。”

其他人認同的點頭:“也可。”

一位年紀比較小的年輕墨者忽然撓了撓自己的頭,靦腆的道:“想盡辦法去驗證自己心裏的想法,這些實驗還挺有意思的。”

“確實。我忽然能體會到之前墨子他老人家帶著弟子做實驗的感覺了。”

大家你一言我一語。

巨子含笑在旁邊看著,心裏感慨,這樣的氛圍才是墨家需要的氛圍啊!

【第二局,關於真空的存在。】

【亞裏士多德認為自然界厭惡真空,真空的環境不可能存在。】

亞裏士多德在對學生們講課的時候用了一個簡易的按壓式抽水管來演示。

他把這個木制的小儀器放在水中,然後將它的泵頭往上提:

“看到了嗎?空氣被排出來後,水就湧入到了管子裏。大自然厭惡真空,它不會讓真空環境存在,所以才讓流動的水來填充。”

所有的人都接受了這個觀點。

鏡頭一轉,到了伽利略的十七世紀。

這時候的人們已經可以制造一些大型的水泵設施,用在礦井這樣的地方,將地底下的水給抽出來。

但是他們遇到了一個問題,水最多只能抽取十米深度,超過這個深度就抽不上來了。

伽利略去觀察過後,對自己的助手托裏切利說:“看,亞裏士多德所說的明顯是錯的,如果大自然厭惡真空,那不管多深,這些地下水為了消除真空肯定會被抽到地面上來。”

托裏切利道:“或許我們可以做個實驗。”

伽利略有些遺憾:“可惜我們沒辦法制造比十米還高的玻璃管,很難觀察。”

【在伽利略的觀點裏,自然界對於真空的‘排斥’是有限度的,他認為真空是存在的,而且可以被實驗給制造出來。】

【並且,水泵只能讓水到達十米的位置就再也無法上升,是源於某種看不見的有限的壓力,這種壓力可以被計算出來。】

【可惜,在他死之前,他的實驗沒有成功。但是,他死之後,他的助手托裏切利成功了。】

托裏切利在老師死後還一直在思索這個問題。

他對自己的助手道:“我想到了一個制造真空的方法。如果制造一根超過十米的玻璃試管,在裏面裝滿水,再倒立在裝滿水的水槽中,將會發生什麽?”

他的助手道:“或許,水會往外流出到十米高的位置?”

托裏切利點頭:“那空出來的那部分,自然就是真空。”

他的助手冷靜道:“可惜,我們依然無法制造這麽長的玻璃試管。”

托裏切利這次笑了起來:“所以我在想,我們可以換成水銀,水銀的比重是水的13.6倍,那麽玻璃試管的長度也只需要十米的13.6分之一。”

他和助手開始了這次的實驗。

他們將試管中倒滿水銀,然後一只手小心的堵住試管的開口再將它小心的倒過來豎立在裝滿了水銀的槽裏面。

試管裏的水銀液面開始下降,但是這樣的下降並不是一直持續的,當它下降到了一個高度的時候就停止了。

托裏切利迷醉的看著空出來的那一截試管:“這就是真空。”

他的助手有些疑惑:“為什麽會這樣?為什麽偏偏就是這個高度?”

托裏切利回答道:“這個實驗或許正好證明了我的老師伽利略所說的,空氣是有重量的,所以會產生壓力。以抽水機為例,空氣的壓力把水往上壓,壓到10米高的時候,水柱的重量正好等於作用在它之上的空氣壓力,所以就再也壓不上去了。”

他伸出雙手,昂起頭,感受著周圍的空氣:“我們正生活在空氣海洋中的底部。”

【現在真空的單位托爾(Torr)就是為了紀念托裏切利。他的這個實驗也證明了氣壓的存在。】

【第二局,亞裏士多德敗,伽利略勝!】

武周。

太平眼前一亮:“如果有了這抽水管的技術是不是就做成後世那樣的自來水?”

她已經熟練的掌握了“自來水”這個概念。

之前幾次播放到一些室內和居家環境的時候,太平雖然覺得不同於現在風格的一些裝飾還挺有意思,但倒並不是很向往。

畢竟,那麽小,哪有她現在住的公主府來得寬敞舒適呢?

但是她很羨慕後世那些一擰開就有水來,嘩嘩往下流的自來水設施,尤其是曾經偶爾露了一面的花灑,印象深刻到現在都記得。

和現在的溫湯以及浴池是兩種感覺。

但莫名的讓人覺得應該會很方便很好用。

武則天當然明白女兒的心思,她對這個也挺有興趣:“可以讓工部看看能不能仿造出來。”

在比她們更早的貞觀年間。

閻立本早就盯上了這個,正在喃喃重覆:“抽水,水泵......”

原本之前單獨看自來水系統的時候覺得很深奧,但現在看這些簡單的機械,卻像是一下子被點醒了什麽。

“原來如此!”

他打算明天就讓將作監的匠人們先試試這個。

宋朝。

沈括忍不住伸手在周圍抓了一把,松開的時候掌心自然什麽都沒有。

“空氣居然是有重量的......”他沈浸在這個理論中,一時之間沒什麽頭緒,像是想到了什麽,但細想卻又有點茫然。

“不就是水銀嘛,明天也來做一次。”沈括沈吟了一下後,嘀咕道。

說不定,做的時候能抓住那一絲靈感。

他的夫人在旁邊飛來眼刀:“不準在家做!”

她決不允許水銀這樣危險的東西出現在自己的家裏面。

沈括連忙保證:“放心,放心,我去火藥作做。”

正好那地方水銀多。

【現在,來到了第三局。】

卡通化的亞裏士多德站了出來:“不受力,物體不能動。沒有力的作用,物體就要靜止下來。”

卡通化的伽利略將他推開:“不不不,在理想狀態下,即使是不受力,物體也可以保持勻速直線運動。”

他做了一個實驗。

伽利略準備了兩個斜面,一個是略為粗糙的,一個是非常光滑的。

他又準備了一個鋼珠,讓鋼珠分別沿著兩個斜面滾下。

可以明顯的看到,在光滑斜面滾下的鋼珠,滾了很長一段距離才停止,而粗糙斜面滾下來的,持續的水平距離則短很多。

伽利略解釋:“這正是因為阻力的原因。空氣的阻力和摩擦的阻力。”

“如果鋼球在一個絕對光滑的,沒有阻力的環境中,那它將會一直運動下去。”

【這就是伽利略另一個著名的實驗,斜面實驗。】

【他用這個實驗推理出即使不受力,物體也可以保持勻速的直線運動。後來,牛頓在這個基礎上補充了一下,於是就有了更著名的牛頓第一定律。】

有著齊肩卷發的牛頓出現在天幕上,緩緩道:

“一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。”

【第三局,依然是亞裏士多德敗,伽利略勝!】

【事實上,他倆的糾葛還不止於此。】

卡通的亞裏士多德道:“天體是完美無瑕的。”

同樣卡通的伽利略放下了望遠鏡:“可是,我看到月球上全都是坑。”

亞裏士多德:“天體是永恒不變的。”

伽利略繼續研究望遠鏡,然後觀測:“啊,我看到了超新星爆炸。”

亞裏士多德:“地球是宇宙的重心。”

伽利略默默地拿出了哥白尼的《天體的運行》:“哥白尼的日心說才是正確的。”

亞裏士多德:“......”

【要知道,當時亞裏士多德在科學界的地位是多麽的崇高,相當於孔子之於華夏士林。這時候有人冒出來,說孔子你說得不對,吧啦吧啦,估計士人們早就群起而攻之。】

各朝代的老百姓們都笑了起來。

“他還真是和這亞裏士多德針尖對麥芒的幹上了。”

“那是他自己,亞裏士多德好像比他死得早很多。”

“這人還真是膽子大得很吶!”

亞裏士多德什麽地位他們不懂,但仙畫拿孔子來舉例,他們就懂了嘛。

的確是勇。

一些讀書人士人們的聚會中。

有人嘆道:“我倒是很佩服這位伽利略的勇氣。別說孔子,咱們在座的人裏面,有幾位能做到長輩和師長有錯,卻能勇敢站出來糾正的呢?”

之前他們覺得這樣是沒問題的,順從權威、不忤逆尊長,這難道不是好的品德嗎?

但現在,這樣的意識卻逐漸扭轉了過來。

像是一顆種子,悄悄的綻開了綠芽。

瞬間的沈默後,有人道:“兄臺說得有理。這幾年觀仙畫,我發現一個道理,事實就是事實,真理就是真理。即使是在當下,你提出來會被別人駁斥,但幾十年後幾百年後,依然會有人讚同你。”

另外一位書生開玩笑:“或許還能贏得不小的名聲。”

大家都笑起來。

最早開口的那人又道:“可並不是誰都能在當下堅持住自己的本心。”

大家嗟嘆:“倒也是。”

所以就更顯出伽利略這樣的人的可貴。

【伽利略無視了這種巨大的壓力,從不迷信權威,他就像是個孜孜不倦的科學杠精,以嚴謹的實驗精神將物理學從自然哲學中剝離了開來。】

某位物理大牛接受采訪的時候,是這樣評價伽利略的:

“古代的時候,不管是咱們還是西方,都喜歡把這些和人生的意義、人生的答案混在一起,從而形成了一些自然哲學甚至是神學。”

“而恰恰是因為伽利略,人們學會了從自然中抽離出來,學會了冷靜客觀地看待世界。”

“自然世界不再是人生的模板,反而成為人們試圖理解、掌握和改造的對象。大家也明白了過來,科學與人生意義沒有任何關系,他並不提供對人生意義的答案。”①

“它就是客觀存在的。”

“即使道最後,一切可能的科學問題都找到了回答,這些答案也完全不會觸及到人生問題。”

明朝。

孝宗,弘治二年。

一個年輕人正對著一堆竹子發呆。

他叫王守仁,本來呢,是帶著自己的新婚妻子來拜訪著名的理學家婁諒。

王守仁生性聰穎,如今最流行的是朱熹,但是他對朱熹的理論又表示存在一些疑問,便來向婁諒討教。

一番討論之後,婁諒給了他四個字:“格物致知。”

婁諒道:“天下之物,莫不有理。它們的運行都有著自身的規律,只有做到了格物,才能明白這其中的道理。”

王守仁覺得他說得很有道理。

於是,回到家之後,他就開始對著書房外面的這從竹子開始“格物”。

既然世間萬物都有“理”,那這從竹子肯定也有理。

他總能摸索出點啥吧?

可是,格了六七天了,王守仁覺得自己一無所獲。

竹子還是那堆竹子,也只是竹子。

他的妻子過來看他:“可有收獲?”

王守仁長嘆一聲,沮喪的搖搖頭:“不知是我愚鈍,還是朱熹之言,實在是有著謬誤。”

他這番話放在外面,絕對要被士人們大批特批。

這時候,仙畫開始了。

聽了這位專家的話,王守仁的眼睛慢慢的亮了起來:“從自然中抽離出來,學會了冷靜客觀地看待世界......”

這些話語像是重錘一樣,敲擊在他的心上。

王守仁倏地站了起來,因為幾天都在格竹沒怎麽吃飯,頭暈眼花,在妻子的攙扶下這才站穩。

但他顧不得這些,開始激動的來回踱步:“有道理,有道理!”

為什麽,這些世間萬物之“理”非得和人生的意義聯系起來呢

它就不能是客觀存在的嗎?

妻子擔心的看著他:“你沒事吧?”

他停下來,興奮的道:“沒事,莫擔心。”又看向那從竹子:“原來,是我‘格’的方式不對。”

王守仁儼然找到了自己下一步的目標。

【也正是因為伽利略的這種觀點,才真正推開了近代物理學的大門。】

【在他死後的第二年,有一個物理學上必須一定要提的人出生了,他就是,艾薩克·牛頓。】

齊肩卷發的牛頓又一次的出現了。

路小柒給他P上了王冠和權杖,讓他坐在了名為“物理”的王座上。

代表著他的傑出貢獻。

【牛頓,物理學家、數學家、百科全書式的“全才”。】

【他的童年時期並不算很出色,但是在讀中學的時候逐漸嶄露頭角,以至於他媽不想讓他繼續上學,學校的校長都覺得可惜,不惜親自家訪勸服了他媽。】

【十八歲的時候,牛頓就上了劍橋大學的三一學院,非常牛的一個學院。然後二十二歲還沒畢業的時候,他就已經提出了微積分的理論。】

【是的,朋友們!將二十歲的我們折磨得欲生欲死,掛科好幾回的微積分,是人家在二十二歲時發明出來的!】

一個正在抓狂並瀕臨崩潰的小人出現了。

它的前面擺放著一本《微積分》,它的後面緩緩的飄過一行字:

“都是人的腦子,為什麽別人的就那麽不一樣?”

【對了,當時三一學院的教材還是亞裏士多德的那一套,牛頓很不喜歡,他私底下研究的是伽利略、哥白尼和開普勒這些的學術理論。】

【提出了為微積分後僅兩年,也就是1666年,他就遇到了他生命之中那個重要的蘋果。】

①這一段引用自《物理學對於人生的意義是什麽?》

王守仁就是王陽明啦。這個故事就是“守仁格竹”。

另外,伽利略斜面實驗還有其他的內容,比如弧形的滾動之類的,但是這個解釋起來更難,就不放了。

本章參考:

《自然界厭惡真空》

《自由落體實驗做了幾百年為何還要做?它的重要性超乎你的想象》

《亞裏士多德,物理史上被打臉最多的人? 》

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