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《可防卫空间》是一本什么样的书?

  为什么我们看到时间向前进;为什么无序度添加而且我们记住过去而不是未来。时间仿佛是一条笔曲的铁轨,人们只能往一个标的目的前进。 若是该铁轨有环圈以及分叉,使得一曲往前开动的火车却前往原先通过的车坐,这是怎样回事呢?换言之,人们可能旅行到将来或过去吗?, H·G·韦尔斯正在《时间机械》中切磋了这些可能性,正仿佛其他无数的科学幻想做家那样。 科学幻想的很多不雅念,如潜水艇以及飞往月亮等等都被科学实现了。那么,时间旅行的前景若何呢? 1949年库尔特·哥德尔发觉了广义答应的新的时空。这初次表白物理学定律简直答应人们正在时间里旅行。 哥德尔是一名数学家,他因证了然不完整性而名震全国。该是说,...

  书名,美国奥斯卡•纽曼著(Oscar Newman), 1972岁首年月版。纽曼统计阐发了纽约15万户室第的 犯罪率取层数及发案地址的关系,又比力研究了几 个规模、密度、、居平易近形成等前提根基一样而犯 罪率不同很大的小区,成果发觉犯罪率取建建的体 型有很大关系。高层建建中犯罪率较着高于低 层;凡是人人能够进入而又无人监管的处所如电梯 间、公共走廊等处发案率就高档。因而纽曼认为有 可能以设想优良的建建,对犯罪起防备感化。 并提出了可防卫空间这一新概念。他还列举了创制 平安的几个要素,明白指出范畴性应是室第设 计新的理论根本。必需加强空间的范畴性,范畴之 间应有较着标记,纽曼将小区空间划分为公共、半公 共、半私密取私密四个范畴,相当于从公共街道进入 小区核心,再通过组团核心或楼内公共电梯门厅到 达室第,每一空间都要有人利用和关怀。

  为什么我们看到时间向前进;为什么无序度添加而且我们记住过去而不是未来。时间仿佛是一条笔曲的铁轨,人们只能往一个标的目的前进。 若是该铁轨有环圈以及分叉,使得一曲往前开动的火车却前往原先通过的车坐,这是怎样回事呢?换言之,人们可能旅行到将来或过去吗?, H·G·韦尔斯正在《时间机械》中切磋了这些可能性,正仿佛其他无数的科学幻想做家那样。科学幻想的很多不雅念,如潜水艇以及飞往月亮等等都被科学实现了。那么,时间旅行的前景若何呢? 1949年库尔特·哥德尔发觉了广义答应的新的时空。这初次表白物理学定律简直答应人们正在时间里旅行。哥德尔是一名数学家,他因证了然不完整性而名震全国。该是说,不成能证明所有实的陈述,哪怕你把本人去证明正在像算术这么一目了然并且单调的学科中所有实的陈述。这个也许是我们理解和预言能力的根基极限,然而迄今它还未成为我们寻求完整同一理论的妨碍。哥德尔正在和爱因斯坦于普林斯顿高级学术研究所渡过他们晚年时通晓了广义。他的时空具有一个离奇的性质:整个都正在扭转。人们也许会问:“它相对于何物而扭转?”其谜底是远处的物体绕着小陀螺或者陀螺仪的指向扭转。这导致了一个附加的效应,一位航天员能够正在他出发之前即回到地球。这个性质使爱因斯坦很是沮丧,他已经认为广义不答应时间旅行。然而,鉴于爱因斯坦对引力坍缩和不确定道理的否决,这也许反而是一个令人鼓励的迹象。由于我们能够证明,我们此中的是不扭转的,所以哥德尔找到的解并不合错误应于它。它还有一个非零的。是当爱因斯坦认为是不变时引进的。正在哈勃发觉了的膨缩后,就不再需要,而现正在遍及认为它应为零。然而,之后从广义又找到其他一些更合理的时空,它们答应旅行到过去。此中之一便是扭转黑洞的内部。别的一种是包含两根快速穿越的弦的时空。顾名思义,弦是弦状的物体,它具有长度,可是截面很细小。现实上,它们更像正在庞大张力下的橡皮筋,其张力大约为1亿亿亿吨。把一根弦系到地球上,就会把地球正在1/3O秒的时间里从每小时零英里(1英里= 1。609公里)加快到每小时60英里(1英里=1。609公里)。弦初听起来像是科学幻想物,但有来由相信,它正在晚期中可由正在第五章会商过的那种对称破缺机制而发生。由于弦具有庞大的张力,并且能够从任何形态起始,所以它们一旦舒展开来,就会加快到很是高的速度。哥德尔解和弦时空一起头就扭曲,使得总能旅行到过去。也许会创生了一个如斯卷曲的,可是我们没有来由相信他会如许做。微波布景和轻元素品貌的不雅测表白,晚期并没有答应时间旅行的曲率。若是界设想是准确的,从理论的根本上也能导出这个结论。如许问题就变成:若是初始就没有时间旅行所必需的曲率,我们可否随后把时空的局部区域卷曲到这种程度,以致于答应时间旅行? 快速恒星际或星系际旅行是一个亲近相关的问题,也是科学幻想做家所关怀的。按照,没有工具比光活动得更快。因而,若是我们向我们比来邻的恒星α-半人马座——发送空间飞船,因为它大约正在4光年那么远,所以我们意料至多要8年才能比及旅行者们回来演讲他们的发觉。若是要去核心探险,至多要10万年才能前往。确实给了我们一些快慰。这就是正在第二章提及的双生子佯谬。 由于时间不存正在专一的尺度,而每一位察看者都具有他本人的时间。这种时间是用他照顾的时钟来丈量的,如许航程对于空间旅行者比对于留正在地球上的人显得更短暂是可能的。可是,这对于那些只老了几岁的回程的空间旅行者,并没有什么值得欢快的,由于他发觉留正在地球上的亲朋们曾经死去几千年了。如许,科学幻想做家为了使人们对他们的故事有乐趣,必需设想有朝一日我们能活动得比光还快。大部门这些做家似乎未认识到的是,若是你能活动得比光还快,则意味着,你能向时间的过去活动,正如以下打油诗所描写的那样: 有位年轻蜜斯名怀特, 她能行走得比光还快。 她以相对性的体例, 正在当天方才出发, 却已正在前晚达到。环节正在于认为不存正在让所有察看者同意的专一的时间丈量。相反地,每位察看者各有本人的时间丈量。若是一枚火箭能以低于光的速度处置务A(譬如 2012年奥林匹克竞赛的100米决赛)至事务B(譬如α-半人马座议会第 100,004届会议的揭幕式),那么按照所有察看者的时间,他们都同意事务A发生于事务B之先。然而,假定飞船必需以跨越光的速度才能把竞赛的动静送到议会,那么以分歧速度活动的察看者关于事务A和事务B何为前何为后就众口一词。按照一位相对于地球静止的察看者,议会揭幕也许是正在竞赛之后。如许,这位察看者会认为,若是他不睬光速的话,该飞船能及时地从A赶到B。然而,正在α-半人马座上以接近光速正在分开地球标的目的飞翔的察看者就会感觉事务B,也就是议会揭幕,先于事务A,也就是百米决赛发生。告诉我们。对于以分歧速度活动的察看者,物理定律是完全不异的。 这已被尝试很好地查验过。人们认为,即利用更高级的理论去代替,它仍然会被做为一个特征而保留下来。如许,若是超光速旅行是可能的,活动的察看者会说,就有可能处置务B,也就是议会揭幕式,赶到事务A,也就是百米竞赛。若是他活动得更快一些,他以至还来得及正在赛事之前赶回,并正在得知谁是赢家的景象下放下赌金。要打破光速壁垒存正在一些问题。告诉我们,飞船的速度越接近光速,用以对它加快的火箭功率就必需越来越大。对此我们已有尝试的,但不是空间飞船的经验,而是正在诸如费米尝试室或者欧洲核子研究核心的粒子加快器中的根基粒子的经验。我们能够把粒子加快到光速的99.99%,可是不管我们注入几多功率,也不克不及把它们加快到跨越光速壁垒。空间飞船的景象也是雷同的:不管火箭有多大功率,也不成能加快到光速以上。 如许看来,快速空间旅行和往时间过去旅行似乎都不成行了。然而,还可能有法子。人们也许能够把时空卷曲起来,使得A和B之间有一近。正在A和B之间创制一个虫洞就是一个法子。顾名思义,虫洞就是一个时空细管,它能把两个几乎平展的相隔遥远的区域毗连起来。 虫洞两个端点之间正在几乎平展的布景里的分手和通过虫洞本身的距离之间没需要有什么关系。如许,人们能够想像,他能够创制或者找到一个从太阳系附近通到。半人马座的虫洞。虽然正在凡是的空间中地球和α-半人马座相隔20万亿英里(1英里=1。609公里),而通过虫洞的距离却只要几百万英里(1英里=1。6O9公里)。如许百米决赛的动静就能赶正在议会揭幕式前达到。然后一位往地球飞去的察看者也该当能找到另一个虫洞,使他从α-半人马座议会揭幕正在赛事之前回到地球。因而,虫洞正和其他可能的超光速旅行体例一样,答应人们往过去旅行。时空分歧区域之间的虫洞的思惟并非科学幻想做家的发现,它的发源常令人卑崇的。 1935年爱因斯坦和纳珍·罗森写了一篇论文。正在该论文中他们指出广义答应他们称为“桥”,而现正在称为虫洞的工具。爱因斯坦——罗森桥不克不及维持得脚够久,使得空间飞船来得及穿越:虫洞会缩紧,而飞船撞到奇点上去。然而,有人提出,一个先辈的文明可能使虫洞维持。人们能够把时空以其他体例卷曲,使它答应时间旅行。能够证明这需要一个负曲率的时空区域,如统一个马鞍面。凡是的物质具有正能量密度,付与时空以正曲率,如统一个球面。所认为了使时空卷曲成答应旅行到过去的样子,人们需要负能量密度的物质。 能量有点像:若是你有正的能量,就能够用分歧方式分派,可是按照初相信的典范定律,你不答应透支。如许,这些典范定律解除了时间旅行的任何可能性。然而,正如正在前面几章所描述的,量子定律曾经超越了典范定律。量子定律是以不确定性道理为根本的。量子定律更些,只需你总的能量是正的,你就答应从一个或两个账号透支。换言之,量子理论答应正在一些处所的能量密度为负,只需它可由正在其他处所的正的能量密度所弥补,使得总能量连结为正的。量子理论答应负能量密度的一个例子是所谓的卡西米尔效应。正如我们正在第七章看到的,以至我们认为是“空”的空间也充满了虚粒子和虚反粒子对,它们一路呈现分分开,再前往一路而且彼此湮灭。现正在,假定人们有两片距离很近的平行金属板。金属板对于虚光子起着雷同镜子的感化。现实上,正在它们之间构成了一个空腔。它有点像风琴管,只对指定的音阶共识。这意味着,只要当平板间的距离是虚光子波长(相邻波峰之间的距离)的整数倍时,这些虚光子才会正在平板之中的空间呈现。若是空腔的宽度是波长的整数倍再加上部门波长,那么正在前后反射多次后,一个波的波峰就会和另一个波谷相沉合,如许波动就被抵消了。 由于平板之间的虚光子只能具有共振的波长,所以虚光子的数目比正在平板之外的区域要略少些,正在平板之外的虚光子能够具有肆意波长。所以人们能够意料到这两片平板蒙受到把它们往里挤的力。现实上曾经丈量到这种力。而且和预言的值相符。如许,我们获得了虚粒子存正在并具有实正在效应的尝试。 正在平板之间存正在更少虚光子的现实意味着它们的能量密度比它处更小。可是正在远离平板的“空的”空间的总能量密度必需为零,由于不然的话,能量密度会把空间卷曲起来,而不克不及连结几乎平展。如许,若是平板间的能量密度比远处的能量密度更小,它就必需为负的。 如许,我们对以下两种现象都获得了尝试的。第一,从日食时的光线弯折得知时空能够被卷曲。第二,从卡西米尔效应得知时空可被弯曲成答应时间旅行的样子。所以,人们但愿跟着科学手艺的推进,我们最终可以或许制出时间机械。可是,若是如许的话,为什么从来没有一个来自将来的人回来告诉我们若何实现呢?鉴于我们现正在处于初级成长阶段,也许有充实来由认为,让我们分享时间旅行的奥秘是不智的。除类赋性获得完全改变,很是难以相信,某位从将来飘然而至的访客会贸然泄露。当然,有些人会,察看到幽浮就是外星人或者来自将来的人们来访的(若是外星人正在合理的时间内达到此地,他们则需要超光速旅行,如许两种可能性其实是等同的)。然而,我认为,任何外星来的或者来自将来的人的拜访该当是愈加较着,大概愈加令人不悦。若是他们成心显灵的话,为何只对那些被认为不太靠得住的证人进行?若是他们试图我们,如许做也不常无效的。一种对来自将来的访客缺席的可能注释方式是,由于我们察看了过去而且发觉它并没有答应从将来旅行前往所需的那类卷曲,所以过去是固定的。另一方面,将来是未知的的,所以也可能有所需的曲率。这意味着,任何时间旅行都被局限于将来。此时此刻,柯克船主和星际航船没无机会呈现。 这也许能够注释,当当代界为何还没被来自将来的旅客所。可是若是人们可以或许回到以前并改变汗青,则问题就不克不及回避。例如,假定你回到过去而且将你的先人正在他仍为孩童时。这类佯谬有很多版本,可是它们底子上是等效的:若是一小我能够地改变过去,则他就会碰到矛盾。 看来有两种方决由时间旅行导致的佯谬。我把一种称为协调汗青方式。它是讲,以至其时空被卷曲得可能旅行到过去时,正在时空中所发生的必需是物理定律的协调的解。按照这一概念,除非汗青表白,你已经达到过去,而且其时并没有你的先人或者没有任何行为和你的现状相冲突,你才能回到过去。何况,当你回到过去,你不克不及改变汗青记录。那表白你并没成心志。当然,人们能够说,意志反恰是虚幻的。若是确实存正在一套限制的完整的同一理论,它也该当决定你的步履。可是对于像人类这么复杂的机体,其限制和决定体例是不成能计较出来的。我们之所以说人们具成心志,乃正在于我们不克不及预言他们将来的步履。然而,若是一小我乘火箭飞船出发并正在这之前曾经回返,我们就将能预言其将来行为,由于那将是汗青记录的一部门。如许,正在这种景象下,时间旅行者没成心志。处理时间旅行的其他可能的方式是称为选择汗青设想。其思惟是,其时间旅行者回到过去,他就进入和汗青记录分歧的别的的汗青中去。如许,他们能够境界履,不受和原先的汗青相分歧的束缚。史蒂芬·斯匹柏十分喜爱影片《回归将来》中的创意:玛提·马克弗莱可以或许前往并且把他双亲爱情的汗青改得更令人对劲。选择汗青设想听起来,和理查德·费因曼把量子理论表告竣汗青乞降的方式相雷同,这已正在第四章和第八章描述过。它是说不只仅有一个零丁汗青,它有所有可能的汗青,每一个汗青都有本人的概率。然而,正在费因曼的设想和选择汗青之间似乎存正在一个主要的不同。正在费因曼乞降中,每一个汗青都是由完整的时空和此中的每一件工具构成的。时空能够被卷曲成可能乘火箭旅行到过去。可是火箭要留正在统一时空即统一汗青中,因此汗青必需是协调的。如许,费因曼的汗青乞降设想似乎支撑协调汗青设想,而不支撑选择汗青设想。费因曼汗青乞降答应正在微不雅的标准下旅行到过去。我们正在第九章看到,科学定律正在CPT结合对称下不变。这表白,一个正在反时钟标的目的自旋并从A活动到B的反粒子还能够被认为是正在时钟标的目的自旋并从B活动回A的凡是粒子。雷同地,一个正在时间中向前活动的凡是粒子等价于正在时间中往后活动的反粒子。正如正在本章以及第七章会商过的,“空” 的空间充满了虚的粒子和反粒子对,它们一道呈现、分手,然后回到一块而且彼此湮灭。 如许,人们能够把这对粒子认为是正在时空中沿着一个闭合图活动的零丁粒子。当对子正在时间中向前活动时(从它呈现的事务出发达到它湮灭的事务),它被称为粒子。可是,当粒子正在时间中往回活动时(从对湮灭的事务出发达到它呈现的事务),能够说成反粒子正在时间中向前活动。 正在注释黑洞何故发射粒子并辐射(见第七章)时认为,虚的粒子/反粒子对中的一个(譬如反粒子)会落到黑洞中去,另一个留下来,得到和它湮灭的伙伴。这个被丢弃的粒子也能够落入黑洞,可是它也能够从黑洞的临近。若是如许的话,对于一位远处的察看者,它就做为从黑洞发射出的粒子而呈现。 然而,人们对于黑洞辐射的机制可有分歧的倒是等价的图像。人们能够把虚对中的阿谁落入黑洞的(譬如反粒子)当作从黑洞出来的正在时间中往回活动的粒子。当它达到虚粒子反粒子对一道呈现的那一点,它被引力场散射成从黑洞逃脱的正在时间中向前活动的粒子。相反地,若是是虚对中的粒子落入黑洞,人们能够把它认为是从黑洞出来的正在时间中往回活动的反粒子。如许,黑洞辐射表白,量子理论正在微不雅标准上答应正在时间中的往回活动,并且这种时间旅行能发生可不雅测的效应。 因而发生如许的问题:量子理论正在宏不雅标准上答应人们能够操纵的时间旅行吗?初看起来该当是能够的。费因曼汗青乞降的设想是指对所有的汗青进行的。如许,它应包罗被卷曲成答应旅行到过去的时空。那么,为什么我们并没有遭到汗青的?例如,假定有人回到过去,并把奥秘供给给? 若是我称做时序防卫猜测成立的话,这些问题便能够避免。它是讲,物理学定律防止宏不雅物体将消息传送到过去。它正如监视猜测一样,还未被证明,可是有来由相信它是成立的。 相信时序防卫无效的缘由是,其时空被卷曲得能够旅行到过去时,正在时空中的闭圈上活动的虚粒子,正在时间前进的标的目的以等于或者低于光速的速度活动时,就会变成实粒子。因为这些粒子能够肆意多次地绕着圈子活动,它们通过途中的每一点很多次。如许,它们的能量被一次又一次地计较,使能量密度变得很是大。这也许付与时空以正的曲率,因此不答应旅行到过去。这些粒子惹起正的仍是负的曲率,或者由某种虚粒子发生的曲率能否被别种粒子发生的抵消,仍然不清晰。如许,时间旅行的可能性仍然未决。可是我不预备为之赌博,我的敌手大概具有通晓将来的不公允的劣势。

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