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907.光速中的玛利亚悖论,被玩坏的玛利亚理论

作者:符华
两天時間,玛利亚和玻尔就回到了彼得格勒。

  只不過,新闻發佈会并沒有立即进行,在玛利亚的建议下,這场新闻發佈会稍微推迟两天時間。

  這两天時間裡面,玛利亚需要做一件事,那就是带着玻尔,四处串门。

  串门哪些门?当然是彼得格勒内的各所大学。

  回来彼得格勒途中,玛利亚特意向玻尔提出建议,希望他能答应,跟自己一起去彼得格勒的大学串一串门。

  尽管不知道玛利亚的這种做法是有什么原因,但玻尔答应了。

  不知为何,在列车内,玻尔对玛利亚的态度多了更多的放开和尊重,玛利亚只道是自己的错觉。

  像玻尔這样的科学家,最看不起的人,其实就是政治家。

  科学家看不起政治家,這样的事实在是太平常了,能够让科学家比较满意的政客,也就只有玛利亚了。

  但也只是比较满意,仅此而已。

  随着玛利亚和玻尔两人回到彼得格勒,他们便展开了第一天的行程。

  由于安德罗波夫的提前安排,最重要的几所大学,如圣彼得堡国立大学和圣彼得堡航空宇宙大学,都相继得到了通知。

  如果只是一般的科学家前来串门,他们可能還真瞧不起。

  今时不同往日,苏联的科技水准早就超過欧美等资本老牌国家。

  可是,当他们得知前来拜访串门的人,是尼尔斯·玻尔时,学校上下都欣喜若狂。

  其狂热程度,甚至盖過了一开始听到玛利亚时的热情。

  当然,因为時間关系,原本预定好的几所大学,最终只能串门两所,其余的得在新闻發佈会之后才能继续下去。

  对于這样的安排,玻尔沒有任何怨言。

  尽管玻尔已经60岁人了,但他的精气神依旧充盈,仿佛有用不完的精力一样。

  首先到串门的,是圣彼得堡国立大学。

  在众多师生的狂热欢呼下,玻尔出现了,而玛利亚则默默地站在玻尔身边,丝毫不抢玻尔的风头。

  如果不是玛利亚的样子早就被苏联人民所知晓,恐怕会被误会成玻尔身边的小跟班了。

  玻尔被這股热潮所震惊,這股对玻尔的狂热欢呼,是玻尔在其他国家中从未有過的待遇。

  玻尔是科学家,而科学家是以理性和冷静著称的。

  然而,玻尔也是一個人,只要是人就会有七情六欲,就会对這种热情的欢呼心生萌动。

  這是人之常情。

  玛利亚会将玻尔带去串门,自然是有這样的原因在裡面,通過他们的热情来表达出苏联人民对科学的百分百热衷。

  以此方式,促进玻尔对苏联的改观,增长玻尔对苏联的热爱。

  只要能成,即使把玻尔放出去,他也会凭借自己的影响力,不断地给苏联做宣传,无论是有意的還是无意的。

  但玛利亚還是低估了现在苏联学生对科学的狂热,如果不是做好了防卫工作,恐怕玻尔会被這群狂热的学生给直接淹沒。

  看着這学生浪潮,玛利亚不禁回想起原时空的苏联,好像也沒這么夸张吧。

  无奈之下,玛利亚只能亲自下场,协助這裡的安保工作,避免学生太過于狂热而把玻尔给活活冲死。

  随着玛利亚的加入,安保工作开始走向平稳。

  不知過了多久,学生们的躁动才得到安抚,只不過看他们的眼神就能发现,如果给他们一点机会,他们就会毫不犹豫地冲向玻尔。

  虽說恐怖,但玻尔丝毫不害怕,反而对此感到了一丝满足。

  他平稳地走向讲台,在扩音器的支持下,以带有口音的英语向台下众多学生发出问候。

  這一声问候,再一次引爆学生们的欢呼浪潮,但最起码沒有像一开始那样冲动。

  看着浪潮一般的师生,玻尔缓缓地說出开场白。

  “一個人的死,对宇宙而言不算什么,总质量守恒,总能量守恒,生命不過是一個熵减到熵增的過程。”

  “這是热力学第二定律所带来的空洞和悲观。”

  “但是,這是遵守经典物理学的规律,也就說,在热力学第二定律中,熵减必将趋向于熵增,時間是沒方向性。”

  “但真的沒有方向性嗎?”

  “如果這只是我們人类短暂的生命時間,使得我們观察不到時間的也能走向有序呢?”

  “既然无法通過观察去证明热力学第二定律是错的,那么,我們只剩下一個方法,数学。”

  “系统的相空间,中除了一個测度为零的点集以外,在t=0时使系统从相空间中任何一有界点p出发,则对于任意给定的一個小距离ε0,都存在一個有限的時間t(ε),在這時間间隔内,系统必经過相空间的一点p。”

  “在這种定理中,我們可以看到,一個力学体系经過足够长的時間后,总能回到任何接近初始状态的那個状态上。”

  “也就是說,在宇宙的若干年后,宇宙会回归到现在的样子,我們能够拥有一模一样的来世,重新开始自己的人生。”

  “這意味着,当我們這次聚会走向结束,但我們的生命走向尽头,我們将会在一個无法感知的時間流动场面后,重新睁开双眼。”

  “我們将会重新看到童年时的那片星空,将会重新聚在一起,在這裡成为你我他。”

  “现在,就請我們重新打一次招呼,這会是過去的问候,现在的问候,和未来的问候。”

  看着台下众人,玻尔张开双臂,大声笑道。

  “学生们,欢迎你们进入到科学领域。”

  站在玻尔边上,玛利亚也一同鼓起了掌。

  以庞加莱回归的理论作为开场白,就科学家而言,着实是浪漫至极。

  因为,庞加莱回归所带来的,是一种科学赋予的浪漫,比任何宗教都要浪漫的梦幻图景。

  一整天時間裡面,玻尔都泡在了圣彼得堡国立大学裡面,他甚至跟学生们互动,跟他们打成一片。

  這样的事情,自然会被记者拍摄下来。

  由于玻尔的名气实在会太大了,在波尔要串门大学的消息,被克格勃故意散布出去后,各国记者自然会蜂拥而来。

  他们也很清楚,這不仅仅是科学意义,更是政治意义。第一天的行程,玻尔几乎沉浸在圣彼得堡国立大学的学生热情之中。

  至于身为主角之一的玛利亚,嗯?她来過嗎?沒看到,真沒看到。

  国立大学的校长都气炸了,這可是怠慢了国家领导人啊,但在玛利亚的安抚下,他還是平稳地接受這一事实。

  现在的国家学生,在对待科学的关注度远胜于对待政治家的关注度,這一点是好事。

  玛利亚所期待的,是一個科学苏联,而不是政治苏联。

  一整天時間就在這所大学中消耗完了。

  第二天,玛利亚带着他前往圣彼得堡航空宇宙大学。

  虽說這所大学的着重点是航空和宇宙,是属于宏观科学,但他们对玻尔這样的科学家依旧充满了期待。

  无论是宏观還是微观,都有一個共同语言,那就是数学。

  玻尔了解這一点,因此,当他来到圣彼得堡航空宇宙大学时,他所讲解的并不是各种微观物理,而是数学。

  他通過数学的方式,解答了何为量子。

  同时,他還向圣彼得堡航空宇宙大学的学子们,分享了他对相对论的理解。

  “一辆列车穿過隧道,它的长度与隧道相等,速度接近光速,在隧道的参考系下,由于尺缩效应,列车的高速运动使其长度比隧道更短。”

  “然而,在列车的参考系下,隧道以相同速度向后运动,由于尺缩效应,隧道的长度应比列车更短。”

  “那么,同学们,《狭义相对论》自相矛盾嗎?”

  底下的学生浪潮产生了激烈的讨论,他们就‘列车更短是对’和‘隧道更短是对’這两個問題点上进行了激烈争论。

  但是,玻尔并沒有就此停下来,他需要激发学生们的发散思维,但有时候则需要一些引导。

  “同学们,狭义相对论所研究的是运动,任何复杂的运动,都可以从一维运动开始研究。”

  一边說着,他一边在身后的黑板上开始勾画着一個坐标图。

  “常用的时空图表示运动,为x-t的图像,一個时刻加一個位置确定一個时空点。”

  “同学们,我在這裡引入一個基本公理,即,光速不变。”

  “在光速不变這條公理基础下,我們使用洛伦兹变换,可以对狭义相对论进行理解。”

  “现在,我再举一個例子。”

  說着,玻尔将听得津津有味的玛利亚给拉到讲台上,在她一脸懵逼样子中,玻尔笑道。

  “我曾经问過玛利亚主席,她最期待的未来是什么,她說是星空,是宇宙。”

  “那么,根据计算,我們可以得知第一宇宙速度为7.9km/s。”

  “可如果我們要进行星际旅行,其速度就必然要远远超過這個第一宇宙速度。”

  “一旦我們能接近光速,那么,在狭义相对论裡面,我們又会变成怎么样呢?”

  台下的争论立马陷入平静,他们纷纷抬起头,眺望着台上的玻尔和玛利亚。

  玻尔继续笑道。

  “现在,玛利亚主席乘坐着火箭离开地球,而我则继续留在地球。”

  “那么我們的時間流速会如何呢?”

  台下的安静又一次进入喧闹,但因为扩音器的原因,玻尔的声音依旧占据着主导。

  他对台下的学生们继续解释道。

  “如果以我为参考系,那么,我的時間流速是正常的。”

  “但是,相对于玛利亚而言就不這样认为了,在玛利亚的参考系下,我的時間流速变慢了。”

  “那么這矛盾嗎?不,這一点都不矛盾,因为在玛利亚乘坐火箭飞船,以接近光的速度离开时,我們之间的時間流速就不一样了。”

  由于這涉及到火箭、速度和相对论,完全勾勒出学生们对玻尔所讲內容的好奇心。

  “在這裡我得引出洛伦兹变换的另外一個特点,那就是钟慢效应,也就是時間膨胀效应。”

  “根据以上的推论,以留在地球上的我为参考系时,玛利亚由于在进行高速运动,時間变慢,因此年龄更小。”

  “但如果在玛利亚的参考系呢?那么高速运动的就是留在地球上的我,我時間流速就应当更慢。”

  “既然在双方不同参考系下,時間流速都不一样,那么,当玛利亚从宇宙中回来时,我跟她的年龄谁更大,谁更小呢?”

  台下的师生都陷入了沉思,他们的讨论一直不停,而玻尔也很乐于见到這样的情况。

  科学,从来都不是束于高阁的不可攀之物。

  科学,就应当融入人类生活,成为所有人都能接触到的知识。

  這一天,玻尔在圣彼得堡航空宇宙大学中,提出了列车-隧道悖论和玻-玛年龄悖论。

  這两個悖论,成为了圣彼得堡航空宇宙大学的核心讨论問題。

  他给出了一個思路,却沒有给出答案。

  当這场大学‘串门’结束后,玛利亚忍不住问了一声:“我跟你的,究竟谁的年龄更大?”

  对此,玻尔笑着摇头。

  “如果你真要较真的话,那你所需要运用的理论就不能只有狭义相对论,還有广义相对论,将加速和减速也包括其中。”

  “這么理解吧,当我留在地球上时,我身上沒有加速度,那么我的世界线就是一條直线。”

  “反观是你,你在飞船上时,存在着变速关系,你的時間线就是弯曲的。”

  “在這裡,就得运用李曼几何裡面的度规张量,当然這個在数学上,叫做度量张量,反正都一样。”

  “利用這個二阶张量,就能计算出我在地球上的匀速运动世界线长度,也能计算出你在变速运动中的世界线。”

  “当然,這個是数学問題,如果真要去计算,可以用矩阵表示,這样可能更加方便一些。”

  “停停,我說停停!”

  玛利亚连忙制止了玻尔那充满解說欲的准备。

  然而,头已经开了,玻尔哪有停下来的可能。

  他也不顾玛利亚是否听得懂,直接就在宾馆内拿出自己随身携带的纸和笔,开始给玛利亚展开计算。

  第二天清晨,玛利亚一脸被玩坏的出现在秘书艾米尔面前。

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