简历阅读 -物理学的乡绅

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物理学的乡绅

朱利安·巴伯关于时间和宇宙的观点一直游离于学术界之外。

朱利安·巴伯对时间的痴迷始于1963年10月18日。这位26岁的剑桥大学数学专业毕业生当时正坐火车去

J乌里安·巴伯对时间的痴迷始于1963年10月18日。这位26岁的剑桥大学数学专业毕业生当时正坐火车前往巴伐利亚阿尔卑斯山,他和一个朋友计划在那里攀登德国第三高峰瓦茨曼峰。他手里的报纸上有一篇文章的摘要科学美国人英国物理学家保罗·狄拉克的文章。“他质疑四维对称性是否是物理世界的基本特征,”巴伯回忆道。狄拉克拆散了爱因斯坦的三维空间和一维时间的概念,寻找更深层次的真理。第二天,巴伯醒来时头很疼,他告诉他的朋友,他已经不能再爬了。“我说,‘你得自己爬上这座山。只剩下巴伯一个人在思考,他坐下来问自己:“时间是什么?”

巴伯认为这个问题来自于狄拉克的作品,但他后来重读了这篇文章,发现问题不在其中。“没有一个字是关于狄拉克问时间的。我一定是为了给自己挑战这个东西的信心才发明了它。”他说。“我想我当时认为,如果是狄拉克说的,那一定值得一试!”

跳舞的时间:根据朱利安芭比巴布,时间不一定是从过去到未来在一个方向上流动的箭头。他在他的花园里设置了一个黑板,并向摄影师Karol Jalochowski解释说:“通过结构和订单方式定义时间方向更自然。”

关于时间的本质的问题,如此之大以至于他自己都无法独享,将主宰巴伯的一生。1999年,他发表了他的初步结论,时间的终结它宣称时间是一种幻觉,在描述宇宙如何运行的基本描述中没有位置。这本书被描述为“挑衅的”和“迷人的”。在纽约时报,Simon Saunders,物理哲学家,称为“杰作”。但最令人愉快的反应肯定是约翰阿惠勒,恒星(在每一个意义上)物理学家,他们创造了“黑洞”一词。惠勒说,“柏拉图和亚里士多德,如果他们读过这本书,仍然会讨论它。”

今年4月,84岁的巴伯坐在自家位于英格兰牛津郡、拥有360年历史的房子的厨房里,仍怀着26岁年轻人的兴奋心情讨论着时间的概念。2020年12月,他发表了一篇论文Janus Point.他的第一本书时间的终结.它是以一个双头的罗马神命名的,他同时向前看和向后看。巴伯的论点是大爆炸,他称之为“雅努斯点”,为两个方向的时间流动埋下了种子。巴伯写道,时间“不再有从过去到未来的一个方向,而是有两个方向:从杰纳斯的一个共同的过去指向两个远离它的方向的未来。”

Lee Smolin是一位教职员理论物理研究所,称为Janus Point.“这是我这几年读过的关于宇宙学的最重要的书……既是一部文学作品,又是一部科学思想的杰作。”

约翰·阿奇博尔德·惠勒说:“如果柏拉图和亚里士多德读过这本书,他们现在还在讨论它。”

我不是良好的判断错,但这本书确实感到清新和不同:严格说,实质性承担物理最大的未解之谜之一,写的人不仅有摔跤物理,而且相关的历史和哲学。更重要的是,巴伯的方法,不像大众科学游戏中的许多人,是只发表他认为有价值的东西。光是这一点就足以让他的话值得一听。正如巴伯预期的那样,要理解他的中心论点并不容易。这就是为什么他的书在段落之间会有额外的空白:巴伯写道,在这里,读者可以停下来“喝杯茶或咖啡休息一下”。但我决定与其自己在家喝茶,不如和作者本人一起喝茶,从中学到更多。巴伯很乐意帮忙。

当他在前门迎接我时,巴伯体现了典型的悠闲的英国乡村绅士。他穿着一件羊毛背心,拉链套在黄褐色毛衣外面。他的石板灯芯绒裤子裤腿有点短——他是个又高又瘦的人。他的脚被厚厚的浅灰色袜子套在勃肯凉鞋里。他很快就笑了起来。他有一种曾经担任校板球队队长的样子。

在巴伯在物理界掀起波澜之前,他并不是学术界的超级明星。在剑桥,他获得了他所谓的“一个相当普通的二等学位”,然后选择休学一年,去慕尼黑学习德语(后来发现是在一所由希特勒的首席翻译开办的学校)。在那里,他遇到了彼得·米特尔斯塔德(Peter Mittelstaedt),一位年轻的学者,维尔纳·海森堡的学生。“他邀请我和他一起读博士,”巴伯说。巴伯想研究恩斯特·马赫关于时间本质的观点,但米特施塔特说:“不,那太冒险了——你可能哪儿也去不了,你永远也找不到工作。”相反,巴伯写的是广义相对论的博士论文。“坦率地说,我的论文是一件非常谦虚的事情,”他说。

他自己的房间:Julian Barbour于1963年11月在大学农场购买了一家定制的半圆形桌子,他从牛津大学的新学院从牛津大学的新学院购买了。他可以从大学农场的一楼窗户看到他的童年家。

尽管挖掘马赫,但他仍然相信他永远不会陷入学术工作。当他不得不做出决定时,如果他参加了研究帖子,他会熟悉他的期望。答案 - 发布一两篇好文件一年恐惧的巴宾。“我说没有办法我将能够这样做。”

巴伯放弃了学术界的想法,回到了英国。在德国学习俄语后,巴伯开始为纽约普伦enum出版社和美国物理研究所翻译经典的俄罗斯物理学论文,以此谋生。“这份工作很无聊,但收入稳定,”他说。“这让我有三分之一的自由时间来发展我的想法。”为了进一步满足自己的求知欲,巴伯成了物理会议上的食客,在业余时间消化这些想法。“我把自己比作一只从学术界得到花蜜的蜜蜂,”他说。

1963年11月,巴伯从牛津大学新学院(Oxford University 's New College)买下了学院农场(College Farm)。他可以从大学农场一楼的窗户看到他童年的家。和村里的大多数建筑一样,这两座建筑都是用一块金色的石头建造的,似乎是为了捕捉和重新辐射傍晚的阳光;一位房地产经纪人会说,这里的环境是田园诗般的。似乎是为了证实这一点,在巴伯家的侧面挂着一个牌子。它指向后面,宣称在那里的某个地方是阿卡迪亚,古希腊神话中的田园。学院农场的隔壁,通往阿卡迪亚的路的另一边,是建于12世纪的圣彼得文库拉教堂。不难想象年轻的休·格兰特(Hugh Grant)穿着晨装冲进教堂墓地,喃喃自语地为自己又迟到道歉。这就是英国四个婚礼和一个葬礼,约翰贝德曼停止时钟。这适用于那个花了大部分生命的人。

巴伯认为,艺术可能比科学更能指导我们了解宇宙的真实本质。

从许多意义上说,宣称时间是虚幻的是容易摘到的果实。我们最深刻的理论认为,时间不是宇宙的基础:在量子物理学中,除了作为变化的标志,它并没有真正的意义。在相对论中,它是有延展性的,在整个宇宙中它的时刻是无法定义的。留下的一个大问题是,是什么导致了我们对时间之箭的体验——瞬间单向流动。巴伯在书中解释了他认为的答案Janus Point..他说,那个答案,在公然的景点中,等待自18世纪末以来被发现。

1772年,法国数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日有了一个非凡的发现。大致是这样的:假设有三个粒子在运动,并且只根据牛顿万有引力定律相互作用。拉格朗日指出,整个系统的大小——包含所有三个粒子的假想圆的直径——将以一种非常奇怪的方式变化。直径会在某一时刻收缩到最小值,然后再次增长——永远增长。整个三粒子系统永远不会回到那个最小尺寸。

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命运的量子力学

“客观世界就是这样,它不会发生,”数学家和物理学家赫尔曼·韦尔在1949年写道。从他的观点来看,宇宙在时间上的布局和在空间上的布局一样确定。时间做…阅读更多

令人惊讶的是,拉格朗日的结果适用于任何数量的粒子。当巴伯读到它的时候,他认为它可能适用于整个宇宙;毕竟,宇宙不就是一堆旋转的粒子吗?如果这是真的,这将意味着宇宙在某一时刻达到最小尺寸,然后继续增长。这个最小值就是我们认为的大爆炸时刻。在巴伯的双子星宇宙中,时间在两个方向上运行,远离最小大小点。拉格朗日对最小尺寸的证明,他说,给了我们一个时间之箭的理由。为什么我们所经历的时间只会向前跑?因为我们正在远离拉格朗日最小值,而数学定律告诉我们,我们永远不会回到那里。

“我几乎可以记住的时间箭头几乎没有人感兴趣,没有人想出一个建议,宇宙的法律说必须有一个,”芭比娃娃说。“这是一个很特别的,它已经坐在那里四个世纪。”

虽然Barbour看好他从他对科学史的研究中拉到一起的东西,但是Janus Point Ideage的其他物理学家并不清楚地解决了时间箭的问题。出于一开始,它是一个纯粹的古典想法,即在诸如量子场理论的更基本的方法方面几乎没有意义。更重要的是,芭比型的型号应该,但无法解释宇宙中初始波动的起源,这对于解释天文学家以精确的精确观察的大规模结构至关重要。所以,虽然论点听起来可以说服一些,但宇宙学的内部人士普遍谨慎给Janus点太多的信誉。

这些批评不会阻止巴伯追求他的想法。即使是现在,他已经完成了两件杰作,他还没有完成。他身体健康,每天散步一个多小时。他承认,有些事情正在变慢——例如,他必须重读前一天的作品才能继续写作——但他并不因年龄而气馁。“我认为真正重要的东西,概念性的想法,是好的,”他说。所以,就像时间一样,他总是在前进。“我还想出版两本书,”他说。一个是他已经写了一半的热力学史。另一个是一个新的、典型的雄心勃勃的想法,将爱因斯坦的相对论与量子物理学结合起来,创建一个描述宇宙的单一“量子引力”框架。“这是我在写《权力的游戏》的最后一章时突然想到的Janus Point.],”他说。

这个新想法的根源要归功于他最初的灵感:奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)。对马赫工作的深入研究使巴伯和他的各种合作者走上了将理论形式化的道路。他总结了这个问题的本质:“你需要什么样的初始数据来预测未来?”巴伯说,关键是要确保你考虑到宇宙的膨胀。“这带来了所有有趣的结构、结构和一切,”他说。他对这个想法的发展将解决量子力学的测量问题以及将量子理论与相对论结合起来的可能性感到兴奋。他还认为,更有争议的是,它可以确定宇宙的意义。“如果这个关于时间和量子引力的新想法是正确的,我认为这是可能的。”

雨燕和行星:朱利安·巴伯的天赋在于,他知道人们在想什么,说了什么,并找到将这些见解综合成新思想的方法。在这段简短的视频中,Barbour将他农场上的雨燕群与开普勒对行星运动的洞察进行了比较。 卡罗尔Jalochowski

找到宇宙的含义并不是大多数科学家认为在他们的职权范围内的意义。“公约”是艺术家,作家和哲学家是带来含义的艺术家。但是,芭比尔似乎很乐意换取科学和艺术的角色。他甚至建议艺术可能为宇宙的真实性质提供更好的指导而不是科学。在Janus Point.他写道,人类深层创造力的时刻“可能是来自整个宇宙的潜意识灵感”,一场伟大的歌剧咏叹调的表演可以像任何数学方程一样巧妙地捕捉到宇宙的某些东西。他将人类视为宇宙戏剧中的演员,并将自己描述为“宇宙所做一切的参与者”。

学术同事是否将他视为科学家,思想家,作家或普罗瓦,芭比尔是一个非常受欢迎的科学宇宙的参与者。他是一个乐观主义者和理想主义者:他的性格不是顽固的,总是持怀疑象牙耸立的研究员。他是一个玻璃半人的家伙;他承认成为一个柏拉图主义者,他们认为是一个掩藏某处的阿卡迪亚,躲在太阳般的泳道上 - 我们不能完全看。追求这种难以捉摸的田园诗似乎是让他打勾的原因。

“没有人想出了一个建议,即宇宙的法律说必须有一个时间箭头。”

这可能就是为什么17世纪德国物理学家和哲学家戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)总是出现在我们的谈话中。让巴伯感兴趣的并不是莱布尼茨对时间的思考;更多的是关于莱布尼茨的宇宙观。莱布尼茨认为,追求完美是宇宙发展的终极根本目的。伏尔泰嘲笑莱布尼茨说我们生活在所有可能的世界中最好的世界,但巴伯赞同莱布尼茨的观点。在许多方面,巴伯一生的作品是莱布尼茨努力证明理想主义的延续,尽管我们有生活的经验。“我倾向于认为,莱布尼茨认为,世界上的好事比坏事多,”他告诉我。

在我们的谈话中,巴伯找不到合适的词来概括莱布尼茨的哲学。第二天早上7:35,他给我发了一封电子邮件。“我想说的是神正论,”他说。它的意思是为上帝辩护,试图证明,没有内在的原因,为什么邪恶的存在会排除一个善良的,全能的神的存在。巴伯的工作的中心似乎确实有一种神正论:随着宇宙从它的最小值移动,所有的事情都可以而且必须发生;如果你想要美好的存在,你就必须容忍邪恶。正如巴伯在书中所说:“没有黑暗就没有光明。”

84岁的他或许有资格做出判断。从爬山,到当一位年轻的理论物理学家首次提出我们现在称之为霍金辐射的想法时,他就在房间里,再到处理他妻子患阿尔茨海默病的痛苦,他已经学会了最重要的是充分利用时间。他的厨房里摆满了孙辈们的照片,他用Zoom和至少一个孩子聊天,他们分别生活在法国、阿根廷和南非,几乎每天都在聊天。家庭对他比以往任何时候都重要;巴伯最近失去了他的妻子,甚至最近失去了一个女儿(他们一起被纪念在奉献Janus Point.).

在我们谈话的最后,我提出了物理学家卡尔·萨根(Carl Sagan)关于意义的建议:我们的生命,无论看起来多么微不足道或痛苦,都具有宇宙意义,因为人类是宇宙获取自身知识的手段。“我从来没读过卡尔·萨根的书,”巴伯说。

在芭芭巴的存在下,很容易被吓唬,也许有点不经过。他对物理史的了解具有庞大的范围,比在现场工作的几乎任何人更广泛。他的礼物是他知道已被思考的东西,并且已经说过的是,他找到了综合这些见解的方法,并在其含义内汲取新的想法。但是巴宾也开放了新想法。“我觉得Sagan是一个很好的亨希,”他说。


迈克尔布鲁克斯是一名英国的科学作家,作者量子占星家手册。

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