科幻小說圓周率

❶ 超過光速是回到過去還是未來

首先你提問的問題是物理學中純理論的問題。

其次你的問題本身就是建立再不同種理論的基礎只上的，很多都是錯誤的命題，
比如：如果超光速能回到過去或未來，那麼是哪來另一個空間的，不是與守恆定律矛盾嗎？（質量守恆定律與能量守恆定律，根本與過去未來時間空間無關，這兩條定律也沒涉及到空間與時間的概念，誰也沒說有關系。是你的命題牽強的將他們聯系在一起。就好象在問：你們都說大米與白面是主食，那為什麼雞蛋是橢圓的）

關於這些理論目前還沒有可能用實驗的方法證明，也就是這些是可以回答，誰都可以假設，但是無法用實驗判定對錯的問題````

不要期待能夠有人給你正確的回答，人類目前掌握的知識做不到````

如果你真的很想了解，建議你看看史蒂芬·霍金的書，他的書用一種方式假設出一種物理理論，早期版本名字是《時間簡史》後期改版名字叫《果核中的宇宙》這兩本書的主旨是詮釋光和速度，詮釋時間與空間```沒有人能用實驗判斷他的理論的對錯， 但他是繼 阿爾伯特.愛因斯坦 之後的，全世界思考這個領域最出色的物理學家。

上面的問題我能回答一個```（只有這個問題能被證實）激光與自然光的問題，是光的強度問題，激光是一種密度極高的光，把光用線來形容，單位面積的自然光假設成1平方米有100條，激光就有10000條，晚上天很暗很涼因為光的強度小，照射在你身上的也少，你感覺不到溫暖，白天光線充足照射在你身上的光線多，所以能感覺到溫暖。打個比方說就是在1平方厘米上承擔1KG的重量，與一平方厘米上承擔1噸的重量```區別是壓強不同````````就是自然光與激光的區別```區別在密度上的```而不是是速度上的`````

❷ 求助科幻世界上的一篇文

卡爾·薩根死了，死於上帝之子耶酥誕生兩千年後，公元1996年12月20日。

他的靈魂，或曰他的精神，或曰他的思維，緩緩離開了那具肉體，那具使用了62年後被骨髓癌毀壞的軀殼，開始向天界升去。實際上，「升」和「降」的詞語用在這兒已不合適，冥界中沒有上下左右之分，沒有過去未來之別。無數亡魂擁擠著，碰撞著，糾結著，向那個不不可逃避的歸宿奔去。

只有卡爾。薩根的「思維包」還保持著獨立，保持著清醒。他盡力團緊身體，抵抗著周圍的壓力和親和力，進行著必要的拓補變形，但最終保持了自己的特徵和完整性。終於，他從急流中脫身，剎住了腳步。

他睜開眼睛，向這個世界投去了第一瞥。這是在哪兒？是在什麼時代？自他辭別人世後又過了多少時間，是一秒鍾還是一萬億年？遠處有一個幽深的黑洞，它正貪婪地吞食著周圍的一切：空間、星體、光線、精神化的物質和物質化的精神。薩根知道那兒是另一個世界的入口，那裡面是絕對高熵的混沌，不允許絲毫的信息傳遞。宇宙將被抹去一切特徵一切記憶，在黑洞中完成一個輪回。

所有亡魂都在向黑洞中墜落，只有他例外。他高興地發現，自己具備了抵抗黑洞吸引的能力。

我當然不能沉淪，我的思考還未完成呢。

就在這時，他看見了對面那個老人。老人深目高鼻，瘦骨嶙峋，簡陋的褐色麻衣遮不住枯乾的四肢，長發長須飄拂著，遮沒了半個面孔。老人同樣超然於急流之外，卓然而立，雙目炯炯。他向薩根伸出雙臂：「歡迎你，我的孩子。」卡爾。薩根微蹙雙眉，冷靜地打量著他，在嘴角綻出一絲微笑：「我想，你就是那個大寫的他，是主宰宇宙萬物的上帝？」老人平和地微笑著：「對，那是我的一個名字。孩子，我特意來迎接你進入天堂，跟我來吧。」薩根卻沒有回應上帝的熱忱，他冷靜地說：「那麼，我想你知道我的名字？」「當然知道。卡爾。薩根，20世紀美國的科學先生。你一生無私無畏，弘揚科學之光，鞭撻偽科學、邪教和一切愚昧的東西。在民眾心目中，尤其在青少年心目中，你已成了科學的化身。」薩根應聲道：「那你當然知道我對上帝的態度！非常遺憾，我從不信仰上帝，甚至在我的絕筆之作中，我還盡己所能，抨擊了聖經的偽善和道德悖亂。在聖經這本書里，你似乎算不上一個仁慈的牧民者。你毀滅了諾亞時代的人類，毀滅了所多瑪城和峨摩拉城；你縱容雅各，讓他欺騙示劍城的男人行了割禮，又趁他們割傷未愈屠滅了全城；你為一個金牛犢（所謂的異教崇拜）殺了三千以色列人，又唆使以色列人屠滅了耶利哥城、艾城和亞摩利五國……聖經中到處是仇殺、滅族、通姦、亂倫。我很奇怪，你怎麼好意思把它留給塵世呢。」聽著這些刻薄的評論，上帝微笑不語。薩根想，他很快就會惱羞成怒了，也許他會把死人再殺死一次？但他一無所懼，冷笑著繼續說道：「你派到人世上的牧羊人更說不上是道德的楷模。是否需要我幫你回憶一下？中世紀的教皇福爾摩斯被他的繼任者從墳墓中挖出，砍去手足，遊街示眾。教皇本篤六世、本篤七世、約翰十四世、約翰十六世都被繼任者殺死，甚至割耳剜舌。教皇格里高里和英諾森成立了兇殘的宗教裁判所，在它肆虐期間，估計有500萬人在宗教火刑柱上被燒死，其中包括成千上萬的所謂'女巫'，也包括科學家阿司柯里、布魯諾、塞爾維等，另有培根、伽利略等科學家被判終生監禁。直到20世紀80年代，羅馬教皇才為伽利略和布魯諾平反……尊貴的上帝呀，我的列舉沒有謬誤吧。請你替我想一想，面對著這些血淋淋的事實，我怎麼才能建立起對上帝的信仰？」他譏誚地端詳著上帝。

上帝仍微笑不語，許久，上帝才斷喝一聲：「那是我嗎？那是你們自己！」卡爾。薩根突然愣住了。

卡爾·薩根沉思著，放眼四顧。黑洞在吞食，空間在流淌，時間在濃縮，光線在扭曲，天盡頭露出星系的微光。良久，薩根綻出笑容，迎上去拉住上帝的手：「好啊，你說得對。你用一句話讓我頓悟了。我列舉的其實並非你的形象，而是我們人類自己，上帝只是人類精神的折射和聚焦。當人類處於野蠻時期時，他們信奉的無疑是一個嗜血者；當人類進入文明時代，上帝也會變得開明和仁慈。我想，此刻在我面前的這一個上帝，一定是非常開明的。」上帝仍笑而不語，但薩根隨即又機敏地轉入進攻：「但是，照你的說法，也就否定了上帝的實質性的存在。所以，你只是一個虛幻的偶像，是一個符號和象徵，對么？」上帝狡黠地笑著，避開了正面回答：「我知道不少科學家篤信上帝，他們認為唯有上帝才能管理這個無限的宇宙，使宇宙處處充滿秩序與和諧。你不認為宇宙需要一個創造者和管理者嗎？」「一個至高無尚的管理者？」薩根答道，「我和所有科學家一樣，敬畏大自然簡潔的美，相信宇宙到處存在著普適的、嚴密的、精巧的秩序。比如說，宇宙在150億光年外的部分仍和太陽系有同樣的物質構成，以致於我們用分光光譜就能了解遙遠星球的化學成份；那兒的星體同樣嚴格遵循引力定律，使我們可以依據某個星體運行軌道的異常，推算出它身邊的黑暗伴星；宇觀尺度的星雲渦旋和微觀尺度的粘菌的集合形狀，還有讓化學溶液自動變色的別洛索夫——扎鮑京斯基反應，都源於相同的自組織過程；圓周率，這個用割圓術艱難算出來的無理數，可以用一個非常簡單的無窮數列1－1／3＋1／5－1／7＋1／9……來給出精確值，這說明數學'深處'一定有某種未知的聯系；宇宙大爆炸時的極端條件已被物理學和數學所征服，現在，物理學家們可以用電腦模擬出大爆炸的10－35秒後的物質構成，算出最終產物氫氦的豐度是4：1，算出大爆炸150億年後宇宙將冷卻為－2.7開氏度，而這些理論計算結果都已被觀測證實……看看這一切吧，只要了解這些，就會由衷地相信，在冥冥中有一個盡職的、萬能的上帝在管理著這一切——當然，這個上帝未免太辛苦了。」上帝假裝沒有聽出他話中隱含的微嘲，笑著說：「好，那麼你已經確認了上帝的存在？」「不。」薩根心平氣和地、但非常堅決地否認。

上帝不悅地嘟囔著：「你真是一個不講情面的、執拗的傢伙。那麼，你認為……」「我不承認是上帝之力。當然，人類還沒有能力破譯宇宙最後的奧秘，幸運的是，另一個巨系統，即地球的生命系統，人類已接近於認識清楚了。它的復雜性並不亞於整個宇宙。生命系統中同樣存在著嚴密的、精巧的秩序：所有生物的遺傳密碼都是由DNA（RNA）組成，而DNA歸根結蒂僅僅是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胞腺嘧啶四種代碼的不同排列；所有生物，追蹤到細胞水平都是極其相似的，所有生物（動物、植物、細菌）的細胞都能互相融合……所以，看來，它們是一個上帝用同一種辦法造出來的。據聖經上說，那是你七天的工作成績。七天！上億種生物！我想，」他調侃地說，「即使大能如上帝你，那七天也一定累得吐血。」上帝隱去嘴角的微笑，模稜兩可地說：「那是我的本份。」薩根毫不留情地轉了口風：「你先不忙居功吧。很可惜，在20世紀已經沒有一個科學家相信生命是你創造的。因為按照奧卡姆剃刀原則，我們只能選取另一種更為簡潔的解釋：生命是無生命物質用自組織方式產生的，也就是說，是從'無'中產生的；它是單源的；生命的產生全都遵循同一種簡潔有效的法則。有了這三條，就足以解釋生物大千世界中的嚴密秩序――實際上，不嚴密才見鬼呢。」他直視著上帝，「上帝，你認可這種解釋嗎？」上帝並不以為忤，寬厚地說：「聽起來是與'上帝造物'同樣有力的解釋，甚至更好一些。我不必否認它。」薩根終於笑了，迎上前去與上帝擁抱：「向你致敬，我已經開始喜歡你了，你的確是一個寬厚仁慈的老人。這可真是怪事，恰恰在你坦率地否認自身之後，我才願意信奉你的存在。」上帝也笑著緊緊擁抱他：「不奇怪嘛，宇宙本身就建立在悖論之上。你當然知道，量子力學的根基就是最深刻的悖論，即使最嚴密的科學分支――數學――也不能例外，哥德爾不完備定理證明了，任何公理系統內一定有悖論存在……好吧，」他拍拍薩根的肩膀，「你塵緣已了，隨我進天堂吧。」但卡爾。薩根卻掙脫上帝的擁抱，後退半步，再次陷入沉思。

「不，我的塵緣尚未了結。」薩根蒼涼地說，「我的思考還沒有完成。因為直到病逝，我一直在思考一個更為深刻的悖論。我晝思夜想，不得安寧。」「噢，是嗎？說給我聽聽。」他含笑望著薩根。薩根轉過身，凝望著蒼茫的天宇：「我剛才已經說過，宇宙從大爆炸中誕生時，遵循著一個先天的、嚴密的法則，以致於科學家在150億年後，可以在實驗室里復現大爆炸後的情景。關於這條永恆的法則，也許2000年前一個中國老人的表述更為簡潔。這個人叫李聃，又稱老子，他……」薩根突然轉了話題，問，「中國也在你的疆域之內嗎？據我所知，中國人歷來缺乏宗教的熱誠。」上帝平靜地回答：「噢，當然在我的疆域之內，普天之下莫非王土嘛。不過，」他露齒一笑，「中國人是比較挑剔的信徒，在那兒我不得不換幾個模樣和幾個名字。」薩根會心地笑了，接著說：「老子把宇宙法則稱為'道'，他說：道不死，是為玄牝——大道是永恆的，它是繁育萬物的產門。老子又說：道生一，一生二，二生三，三生萬物——大道生出渾元之氣，再分陰陽，陰陽交合，生出萬物。你看，多麼簡潔深刻的表述。」上帝頜首說：「噢，一個偉大的哲人。」「那麼，我們就用這個簡潔的名詞——道——來稱呼宇宙最深層次的法則吧。道是不死永存的，道翱翔於物質和時間之外，嚴厲地監督著萬事萬物的運行，不管宇宙是在爆炸、在膨脹、還是在走向滅亡——可是到這兒我就搞不懂了！」薩根苦惱地說。

上帝靜靜地凝視著他，等他說下去。

「因為這種'道'就其本質而言，是一種信息。可是，信息的載體是什麼？在宇宙爆炸前的宇宙蛋里，是一片絕對高熵的混沌，這里沒有時間順序，沒有因果關系，它當然不可能容納這些精確的信息。換句話說，即使是不死永存的 '道' 也不可能穿過宇宙蛋中的混沌而延續到過去或未來。那麼管理這個宇宙的'道'是如何產生？是在宇宙爆炸的巨響中隨著物質世界而自動誕生的？假如我們這個宇宙在數百億年後歸於毀滅，再次變成一個絕對混沌的宇宙蛋，這個宇宙之道會不會穿越混沌而延續到下一劫？換句話說，下一次宇宙爆炸會不會遵循這一個宇宙的模式？」他苦笑道，「也許我該這樣問：上帝啊，請你回答，在下一個宇宙中，上帝是否仍是你？」他苦惱地看著上帝：「我的智力無法回答這個問題，也許集全部人類的智慧也無法回答。我盡力嘗試過，但每種正確的解釋都會導出相反的結論。上帝，如果你確實存在，如果你真有大能，請給我一個確切的回答吧。」長久的沉默。最後上帝平靜地重復了剛才的話：「上帝就是你自己。」卡爾。薩根失望地搖搖頭，沉重地說：「其實我已猜到了你的回答。美國物理學家伍德說過，物理學和玄學的區別，在於物理學有一個實驗室，因為物理學定律最終要用事實來確認。這是一個犀利的論述，可惜，他沒有料到，物理學最終也步了玄學的後塵。宇宙之道是否超然於時間和物質之外是無法驗證的。並不是沒有實驗室。不，有一個現成的實驗室，甚至這個實驗早在150億年前就已經開始了，至今仍有條不紊地進行著。可惜，當實驗完成時，觀察者早就滅亡了，人類永遠不可能觀察到實驗的結局。我一生反對不可知論，但至少在這個問題上，不可知論是穩操勝券的。」他抱著一絲希望，詢問地看看上帝——上帝沉默著。薩根嘆口氣，踽踽地轉過身，俯瞰著腳下的世界。他的後背略顯佝僂，他背負著沉重的痛苦，那是思想者的痛苦。上帝眼神古怪地盯著他，然後，上帝目光一閃，躡手躡腳地走過去，徑直穿過薩根的身體。

卡爾·薩根打了一個冷顫。他聽到上帝的笑聲，他感到億萬粒子擊中了他身上每一顆細胞、每一顆原子。片刻的震盪後，視界清晰了。他看見了自己的赤腳，看見一襲褐色的麻衣，一雙枯瘦的雙臂，和自己頭上濃如獅毛的長發長須。他發現自己具有天目天耳，可以聽到光線的震盪，看到誇克的玩鬧。他忽然醒悟到，他已與上帝合為一體。

上帝與我，不，上帝與我們。他聆聽著自己的內心，感受到，在這個人形宇宙內，有無數思維包在強勁地博動，有老子、柏拉圖、伊壁鳩魯、阿基米得、伽利略、牛頓、萊布尼茲、麥克斯韋、羅蒙諾索夫、愛因斯坦、波爾、霍金、彭羅斯、薩根……無數的思維匯成了上帝永恆的思索。天地蒼茫，宇宙洪荒，也許這些理性思考足夠鋒利，能穿破宇宙輪回時的絕對混沌而長存。

❸ 請問有沒有用於時空扭曲時測量圓周率的儀器

美國科學家們做過一個實驗。 他們找來一個人，將他催眠，他竟能說出自己的前生的情況和今生死時的模樣 （2）我的一個朋友就這么不幸死去。 她有一次在家無聊地用自己家電話撥通自己家電話，很多次後終於撥通了，她聽到一個空洞洞的聲音，好象一個迴音谷並且還有水滴的聲音。第二天她失蹤了，三天後警察在一個迴音谷的潭水邊找到了我朋友的屍體。 （3）有一次晚上我十二點和朋友吃完飯一起回家，經過一個有墳墓的地方，朋友很害怕。結果第二天早上他精神時常，常常說這么幾句話：墳墓有人爬出來。他們在笑。他們在流血。 （4）我家有一個晚上停電，結果找來找去就只有白色蠟燭了，點在床頭後照照鏡子睡覺，可是那天覺得胸悶，喘不上氣，翻來覆去好象被什麼東西壓著，照找鏡子後發現我正背著我奶奶的包！我明明沒背上去的！ 整個湖都變成紅色的了（那是血），從湖裡伸出一隻手，抓住了女孩的腳，硬把她拉進湖中，隨後，人們在離那片森林100公里遠的地方找到了女孩的屍體還有衣服，只是她的頭不見了，人們打開她的背包，嚇壞了，包里就是她的頭，她的表情十分痛苦，發現她的那些人把她的屍體丟棄在了那片森林，然後就離開了，從此，那片森林就再也沒人敢去...... 如果你看了此帖，請立即回貼，回復「菩薩保佑」，然後將此貼在別吧轉發三份，如果不發的話，那隻手會在你洗澡時伸出來，你會和那個女孩是同樣下場！要相信，一切是真的。 （不要怪偶，偶是迫於無奈

❹ 一個科幻短片，看到了外星文明的一個數學筆記本，上面寫著每天都要進行復雜的計算，好像他們把π當整數了

π是個無理數
不是整數
可能片子出於影片製作的考慮吧！把π當做整數來對待，目的是突出演出的效果。

❺ 如果圓周率被算盡，會有什麼後果圓會斷了嗎

圓周率和光速是大家在討論科學問題中常見的兩個爭議對象，有朋友認為終有一天無限不循環的圓周率是會被算盡，而對光速被確定為299792458米/秒卻憤憤不平，因為光速只會隨著人類測測量技術提升而無限逼近真實速度，那麼真的是這樣嗎？

搜索密碼

不過卻不要擔心各位的密碼會泄露，因為全世界所有數字密碼都在圓周率內，只是沒有人知道是哪一段！

❻ 書荒了。。。想找小說又不合胃口，怎麼辦π_π

歷史類：《借天改明》，《我是木匠皇帝》，《蟻賊》《我為王》《國色生梟》
玄幻類：《英雄信條》，《完美世界》《暴力牛魔王》《二十四小屍》《莽荒紀》《武墓》《人皇》《蓋世天尊》《武神天下》
網游：《鑄聖庭》
都市：《重生之互聯網帝國》《天皇巨星養成系統》《重生2003》《超級游戲帝國》
科幻：《無限之升級系統》
來自搜靈看書網

❼ 如果有一天圓周率被算盡，圓是不是會斷

圓周率和光速是大家在討論科學問題中常見的兩個爭議對象，有朋友認為終有一天無限不循環的圓周率是會被算盡，而對光速被確定為299792458米/秒卻憤憤不平，因為光速只會隨著人類測測量技術提升而無限逼近真實速度，那麼真的是這樣嗎？

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不過卻不要擔心各位的密碼會泄露，因為全世界所有數字密碼都在圓周率內，只是沒有人知道是哪一段！

❽ 請解釋：當速度等於或大於光速時，時間將會停止或倒退

狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論，因此要弄清相對論的內容，要先對相對論的時空觀有個大體了解。在數學上有各種多維空間，但目前為止，我們認識的物理世界只是四維，即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思，只有數學意義，在此不做討論。
四維時空是構成真實世界的最低維度，我們的世界恰好是四維，至於高維真實空間，至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子，一把尺子在三維空間里（不含時間）轉動，其長度不變，但旋轉它時，它的各坐標值均發生了變化，且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標，它與空間坐標是有聯系的，也就是說時空是統一的，不可分割的整體，它們是一種」此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此，由質能關系知，質量和能量實際是一回事，質量（或能量）並不是獨立的，而是與運動狀態相關的，比如速度越大，質量越大。在四維時空里，質量（或能量）實際是四維動量的第四維分量，動量是描述物質運動的量，因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里，動量和能量實現了統一，稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度，四維加速度，四維力，電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是，電磁場方程組的四維形式更加完美，完全統一了電和磁，電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多，這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性，我們不能對它妄加懷疑。
相對論中，時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空，能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到，時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。

3 狹義相對論基本原理
物質在相互作用中作永恆的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由於物質是在相互聯系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。也就是說，運動必須有一個參考物，這個參考物就是參考系。
伽利略曾經指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區分，也就是說，當你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那麼即使你擁有最發達的頭腦，最先進的儀器，也無從感知你的船是勻速運動，還是靜止。更無從感知速度的大小，因為沒有參考。比如，我們不知道我們整個宇宙的整體運動狀態，因為宇宙是封閉的。愛因斯坦將其引用，作為狹義相對論的第一個基本原理：狹義相對性原理。其內容是：慣性系之間完全等價，不可區分。
著名的麥克爾遜--莫雷實驗徹底否定了光的以太學說，得出了光與參考系無關的結論。也就是說，無論你站在地上，還是站在飛奔的火車上，測得的光速都是一樣的。這就是狹義相對論的第二個基本原理，光速不變原理。
由這兩條基本原理可以直接推導出相對論的坐標變換式，速度變換式等所有的狹義相對論內容。比如速度變幻，與傳統的法則相矛盾，但實踐證明是正確的，比如一輛火車速度是10m/s，一個人在車上相對車的速度也是10m/s，地面上的人看到車上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情況下，這種相對論效應完全可以忽略，但在接近光速時，這種效應明顯增大，比如，火車速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那麼地面觀測者的結論不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。車上的人看到後面的射來的光也沒有變慢，對他來說也是光速。因此，從這個意義上說，光速是不可超越的，因為無論在那個參考系，光速都是不變的。速度變換已經被粒子物理學的無數實驗證明，是無可挑剔的。正因為光的這一獨特性質，因此被選為四維時空的唯一標尺。

4 狹義相對論效應
根據狹義相對性原理，慣性系是完全等價的，因此，在同一個慣性系中，存在統一的時間，稱為同時性，而相對論證明，在不同的慣性系中，卻沒有統一的同時性，也就是兩個事件(時空點)在一個關性系內同時，在另一個慣性系內就可能不同時，這就是同時的相對性，在慣性系中，同一物理過程的時間進程是完全相同的，如果用同一物理過程來度量時間，就可在整個慣性系中得到統一的時間。在今後的廣義相對論中可以知道，非慣性系中，時空是不均勻的，也就是說，在同一非慣性系中，沒有統一的時間，因此不能建立統一的同時性。
相對論導出了不同慣性系之間時間進度的關系，發現運動的慣性系時間進度慢，這就是所謂的鍾慢效應。可以通俗的理解為，運動的鍾比靜止的鍾走得慢，而且，運動速度越快，鍾走的越慢，接近光速時，鍾就幾乎停止了。
尺子的長度就是在一慣性系中"同時"得到的兩個端點的坐標值的差。由於"同時"的相對性，不同慣性系中測量的長度也不同。相對論證明，在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應，當速度接近光速時，尺子縮成一個點。

5 狹義相對論效應2
由以上陳述可知，鍾慢和尺縮的原理就是時間進度有相對性。也就是說，時間進度與參考系有關。這就從根本上否定了牛頓的絕對時空觀，相對論認為，絕對時間是不存在的，然而時間仍是個客觀量。比如在下期將討論的雙生子理想實驗中，哥哥乘飛船回來後是15歲，弟弟可能已經是45歲了，說明時間是相對的，但哥哥的確是活了15年，弟弟也的確認為自己活了45年，這是與參考系無關的，時間又是"絕對的"。這說明，不論物體運動狀態如何，它本身所經歷的時間是一個客觀量，是絕對的，這稱為固有時。也就是說，無論你以什麼形式運動，你都認為你喝咖啡的速度很正常，你的生活規律都沒有被打亂，但別人可能看到你喝咖啡用了100年，而從放下杯子到壽終正寢只用了一秒鍾。

6 時鍾佯謬或雙生子佯謬
相對論誕生後，曾經有一個令人極感興趣的疑難問題---雙生子佯謬。一對雙生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星際旅行，經過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言，二人經歷的時間不同，重逢時B將比A年輕。許多人有疑問，認為A看B在運動，B看A也在運動，為什麼不能是A比B年輕呢?由於地球可近似為慣性系，B要經歷加速與減速過程，是變加速運動參考系，真正討論起來非常復雜，因此這個愛因斯坦早已討論清楚的問題被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論。如果用時空圖和世界線的概念討論此問題就簡便多了，只是要用到許多數學知識和公式。在此只是用語言來描述一種最簡單的情形。不過只用語言無法更詳細說明細節，有興趣的請參考一些相對論書籍。我們的結論是，無論在那個參考系中，B都比A年輕。
為使問題簡化，只討論這種情形，火箭經過極短時間加速到亞光速，飛行一段時間後，用極短時間掉頭，又飛行一段時間，用極短時間減速與地球相遇。這樣處理的目的是略去加速和減速造成的影響。在地球參考系中很好討論，火箭始終是動鍾，重逢時B比A年輕。在火箭參考系內，地球在勻速過程中是動鍾，時間進程比火箭內慢，但最關鍵的地方是火箭掉頭的過程。在掉頭過程中，地球由火箭後方很遠的地方經過極短的時間劃過半個圓周，到達火箭的前方很遠的地方。這是一個"超光速"過程。只是這種超光速與相對論並不矛盾，這種"超光速"並不能傳遞任何信息，不是真正意義上的超光速。如果沒有這個掉頭過程，火箭與地球就不能相遇，由於不同的參考系沒有統一的時間，因此無法比較他們的年齡，只有在他們相遇時才可以比較。火箭掉頭後，B不能直接接受A的信息，因為信息傳遞需要時間。B看到的實際過程是在掉頭過程中，地球的時間進度猛地加快了。在B看來，A現實比B年輕，接著在掉頭時迅速衰老，返航時，A又比自己衰老的慢了。重逢時，自己仍比A年輕。也就是說，相對論不存在邏輯上的矛盾。

7 狹義相對論小結
相對論要求物理定律要在坐標變換(洛倫茲變化)下保持不變。經典電磁理論可以不加修改而納入相對論框架，而牛頓力學只在伽利略變換中形勢不變，在洛倫茲變換下原本簡潔的形式變得極為復雜。因此經典力學與要進行修改，修改後的力學體系在洛倫茲變換下形勢不變，稱為相對論力學。
狹義相對論建立以後，對物理學起到了巨大的推動作用。並且深入到量子力學的范圍，成為研究高速粒子不可缺少的理論，而且取得了豐碩的成果。然而在成功的背後，卻有兩個遺留下的原則性問題沒有解決。第一個是慣性系所引起的困難。拋棄了絕對時空後，慣性系成了無法定義的概念。我們可以說慣性系是慣性定律在其中成立的參考系。慣性定律實質一個不受外力的物體保持靜止或勻速直線運動的狀態。然而"不受外力"是什麼意思?只能說，不受外力是指一個物體能在慣性系中靜止或勻速直線運動。這樣，慣性系的定義就陷入了邏輯循環，這樣的定義是無用的。我們總能找到非常近似的慣性系，但宇宙中卻不存在真正的慣性系，整個理論如同建築在沙灘上一般。第二個是萬有引力引起的困難。萬有引力定律與絕對時空緊密相連，必須修正，但將其修改為洛倫茲變換下形勢不變的任何企圖都失敗了，萬有引力無法納入狹義相對論的框架。當時物理界只發現了萬有引力和電磁力兩種力，其中一種就冒出來搗亂，情況當然不會令人滿意。
愛因斯坦只用了幾個星期就建立起了狹義相對論，然而為解決這兩個困難，建立起廣義相對論卻用了整整十年時間。為解決第一個問題，愛因斯坦乾脆取消了慣性系在理論中的特殊地位，把相對性原理推廣到非慣性系。因此第一個問題轉化為非慣性系的時空結構問題。在非慣性系中遇到的第一隻攔路虎就是慣性力。在深入研究了慣性力後，提出了著名的等性原理，發現參考系問題有可能和引力問題一並解決。幾經曲折，愛因斯坦終於建立了完整的廣義相對論。廣義相對論讓所有物理學家大吃一驚，引力遠比想像中的復雜的多。至今為止愛因斯坦的場方程也只得到了為數不多的幾個確定解。它那優美的數學形式至今令物理學家們嘆為觀止。就在廣義相對論取得巨大成就的同時，由哥本哈根學派創立並發展的量子力學也取得了重大突破。然而物理學家們很快發現，兩大理論並不相容，至少有一個需要修改。於是引發了那場著名的論戰：愛因斯坦VS哥本哈根學派。直到現在爭論還沒有停止，只是越來越多的物理學家更傾向量子理論。愛因斯坦為解決這一問題耗費了後半生三十年光陰卻一無所獲。不過他的工作為物理學家們指明了方向：建立包含四種作用力的超統一理論。目前學術界公認的最有希望的候選者是超弦理論與超膜理論。

8 廣義相對論概述
相對論問世，人們看到的結論就是：四維彎曲時空，有限無邊宇宙，引力波，引力透鏡，大爆炸宇宙學說，以及二十一世紀的主旋律--黑洞等等。這一切來的都太突然，讓人們覺得相對論神秘莫測，因此在相對論問世頭幾年，一些人揚言"全世界只有十二個人懂相對論"。甚至有人說"全世界只有兩個半人懂相對論"。更有甚者將相對論與"通靈術"，"招魂術"之類相提並論。其實相對論並不神秘，它是最腳踏實地的理論，是經歷了千百次實踐檢驗的真理，更不是高不可攀的。
相對論應用的幾何學並不是普通的歐幾里得幾何，而是黎曼幾何。相信很多人都知道非歐幾何，它分為羅氏幾何與黎氏幾何兩種。黎曼從更高的角度統一了三種幾何，稱為黎曼幾何。在非歐幾何里，有很多奇怪的結論。三角形內角和不是180度，圓周率也不是3。14等等。因此在剛出台時，倍受嘲諷，被認為是最無用的理論。直到在球面幾何中發現了它的應用才受到重視。
空間如果不存在物質，時空是平直的，用歐氏幾何就足夠了。比如在狹義相對論中應用的，就是四維偽歐幾里得空間。加一個偽字是因為時間坐標前面還有個虛數單位i。當空間存在物質時，物質與時空相互作用，使時空發生了彎曲，這是就要用非歐幾何。
相對論預言了引力波的存在，發現了引力場與引力波都是以光速傳播的，否定了萬有引力定律的超距作用。當光線由恆星發出，遇到大質量天體，光線會重新匯聚，也就是說，我們可以觀測到被天體擋住的恆星。一般情況下，看到的是個環，被稱為愛因斯坦環。愛因斯坦將場方程應用到宇宙時，發現宇宙不是穩定的，它要麼膨脹要麼收縮。當時宇宙學認為，宇宙是無限的，靜止的，恆星也是無限的。於是他不惜修改場方程，加入了一個宇宙項，得到一個穩定解，提出有限無邊宇宙模型。不久哈勃發現著名的哈勃定律，提出了宇宙膨脹學說。愛因斯坦為此後悔不已，放棄了宇宙項，稱這是他一生最大的錯誤。在以後的研究中，物理學家們驚奇的發現，宇宙何止是在膨脹，簡直是在爆炸。極早期的宇宙分布在極小的尺度內，宇宙學家們需要研究粒子物理的內容來提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理學家需要宇宙學家們的觀測結果和理論來豐富和發展粒子物理。這樣，物理學中研究最大和最小的兩個目前最活躍的分支：粒子物理學和宇宙學竟這樣相互結合起來。就像高中物理序言中說的那樣，如同一頭怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，雖然愛因斯坦的靜態宇宙被拋棄了，但它的有限無邊宇宙模型卻是宇宙未來三種可能的命運之一，而且是最有希望的。近年來宇宙項又被重新重視起來了。黑洞問題將在今後的文章中討論。黑洞與大爆炸雖然是相對論的預言，它們的內容卻已經超出了相對論的限制，與量子力學，熱力學結合的相當緊密。今後的理論有希望在這里找到突破口。

9 廣義相對論基本原理
由於慣性系無法定義，愛因斯坦將相對性原理推廣到非慣性系，提出了廣義相對論的第一個原理：廣義相對性原理。其內容是，所有參考系在描述自然定律時都是等效的。這與狹義相對性原理有很大區別。在不同參考系中，一切物理定律完全等價，沒有任何描述上的區別。但在一切參考系中，這是不可能的，只能說不同參考系可以同樣有效的描述自然律。這就需要我們尋找一種更好的描述方法來適應這種要求。通過狹義相對論，很容易證明旋轉圓盤的圓周率大於3。14。因此，普通參考系應該用黎曼幾何來描述。第二個原理是光速不變原理：光速在任意參考系內都是不變的。它等效於在四維時空中光的時空點是不動的。當時空是平直的，在三維空間中光以光速直線運動，當時空彎曲時，在三維空間中光沿著彎曲的空間運動。可以說引力可使光線偏折，但不可加速光子。第三個原理是最著名的等效原理。質量有兩種，慣性質量是用來度量物體慣性大小的，起初由牛頓第二定律定義。引力質量度量物體引力荷的大小，起初由牛頓的萬有引力定律定義。它們是互不相乾的兩個定律。慣性質量不等於電荷，甚至目前為止沒有任何關系。那麼慣性質量與引力質量(引力荷)在牛頓力學中不應該有任何關系。然而通過當代最精密的試驗也無法發現它們之間的區別，慣性質量與引力質量嚴格成比例(選擇適當系數可使它們嚴格相等)。廣義相對論將慣性質量與引力質量完全相等作為等效原理的內容。慣性質量聯系著慣性力，引力質量與引力相聯系。這樣，非慣性系與引力之間也建立了聯系。那麼在引力場中的任意一點都可以引入一個很小的自由降落參考系。由於慣性質量與引力質量相等，在此參考系內既不受慣性力也不受引力，可以使用狹義相對論的一切理論。初始條件相同時，等質量不等電荷的質點在同一電場中有不同的軌道，但是所有質點在同一引力場中只有唯一的軌道。等效原理使愛因斯坦認識到，引力場很可能不是時空中的外來場，而是一種幾何場，是時空本身的一種性質。由於物質的存在，原本平直的時空變成了彎曲的黎曼時空。在廣義相對論建立之初，曾有第四條原理，慣性定律：不受力(除去引力，因為引力不是真正的力)的物體做慣性運動。在黎曼時空中，就是沿著測地線運動。測地線是直線的推廣，是兩點間最短(或最長)的線，是唯一的。比如，球面的測地線是過球心的平面與球面截得的大圓的弧。但廣義相對論的場方程建立後，這一定律可由場方程導出，於是慣性定律變成了慣性定理。值得一提的是，伽利略曾認為勻速圓周運動才是慣性運動，勻速直線運動總會閉合為一個圓。這樣提出是為了解釋行星運動。他自然被牛頓力學批的體無完膚，然而相對論又將它復活了，行星做的的確是慣性運動，只是不是標準的勻速圓周而已。

10 螞蟻與蜜蜂的幾何學
設想有一種生活在二維面上的扁平螞蟻，因為是二維生物，所以沒有第三維感覺。如果螞蟻生活在大平面上，就從實踐中創立歐氏幾何。如果它生活在一個球面上，就會創立一種三角和大於180度，圓周率小於3。14的球面幾何學。但是，如果螞蟻生活在一個很大的球面上，當它的"科學"還不夠發達，活動范圍還不夠大，它不足以發現球面的彎曲，它生活的小塊球面近似於平面，因此它將先創立歐氏幾何學。當它的"科學技術"發展起來時，它會發現三角和大於180度，圓周率小於3。14等"實驗事實"。如果螞蟻夠聰明，它會得到結論，它們的宇宙是一個彎曲的二維空間，當它把自己的"宇宙"測量遍了時，會得出結論，它們的宇宙是封閉的(繞一圈還會回到原地)，有限的，而且由於"空間"(曲面)的彎曲程度(曲率)處處相同，它們會將宇宙與自己的宇宙中的圓類比起來，認為宇宙是"圓形的"。由於沒有第三維感覺，所以它無法想像，它們的宇宙是怎樣彎曲成一個球的，更無法想像它們這個"無邊無際"的宇宙是存在於一個三維平直空間中的有限面積的球面。它們很難回答"宇宙外面是什麼"這類問題。因為，它們的宇宙是有限無邊的封閉的二維空間，很難形成"外面"這一概念。
對於螞蟻必須藉助"發達的科技"才能發現的抽象的事實，一隻蜜蜂卻可以很容易憑直觀形象的描述出來。因為蜜蜂是三維空間的生物，對於嵌在三維空間的二維曲面是"一目瞭然"的，也很容易形成球面的概念。螞蟻憑借自己的"科學技術"得到了同樣的結論，卻很不形象，是嚴格數學化的。
由此可見，並不是只有高維空間的生物才能發現低維空間的情況，聰明的螞蟻一樣可以發現球面的彎曲，並最終建立起完善的球面幾何學，其認識深度並不比蜜蜂差多少。
黎曼幾何是一個龐大的幾何公理體系，專門用於研究彎曲空間的各種性質。球面幾何只是它極小的一個分支。它不僅可用於研究球面，橢圓面，雙曲面等二維曲面，還可用於高維彎曲空間的研究。它是廣義相對論最重要的數學工具。黎曼在建立黎曼幾何時曾預言，真實的宇宙可能是彎曲的，物質的存在就是空間彎曲的原因。這實際上就是廣義相對論的核心內容。只是當時黎曼沒有像愛因斯坦那樣豐富的物理學知識，因此無法建立廣義相對論。

11 廣義相對論的實驗驗證
愛因斯坦在建立廣義相對論時，就提出了三個實驗，並很快就得到了驗證：(1)引力紅移(2)光線偏折(3)水星近日點進動。直到最近才增加了第四個驗證：(4)雷達回波的時間延遲。
(1)引力紅移：廣義相對論證明，引力勢低的地方固有時間的流逝速度慢。也就是說離天體越近，時間越慢。這樣，天體表面原子發出的光周期變長，由於光速不變，相應的頻率變小，在光譜中向紅光方向移動，稱為引力紅移。宇宙中有很多緻密的天體，可以測量它們發出的光的頻率，並與地球的相應原子發出的光作比較，發現紅移量與相對論語言一致。60年代初，人們在地球引力場中利用伽瑪射線的無反沖共振吸收效應(穆斯堡爾效應)測量了光垂直傳播22。5M產生的紅移，結果與相對論預言一致。
(2)光線偏折：如果按光的波動說，光在引力場中不應該有任何偏折，按半經典式的"量子論加牛頓引力論"的混合產物，用普朗克公式E=hr和質能公式E=MC^2求出光子的質量，再用牛頓萬有引力定律得到的太陽附近的光的偏折角是0。87秒，按廣義相對論計算的偏折角是1。75秒，為上述角度的兩倍。1919年，一戰剛結束，英國科學家愛丁頓派出兩支考察隊，利用日食的機會觀測，觀測的結果約為1。7秒，剛好在相對論實驗誤差范圍之內。引起誤差的主要原因是太陽大氣對光線的偏折。最近依靠射電望遠鏡可以觀測類星體的電波在太陽引力場中的偏折，不必等待日食這種稀有機會。精密測量進一步證實了相對論的結論。
(3)水星近日點的進動：天文觀測記錄了水星近日點每百年移動5600秒，人們考慮了各種因素，根據牛頓理論只能解釋其中的5557秒，只剩43秒無法解釋。廣義相對論的計算結果與萬有引力定律(平方反比定律)有所偏差，這一偏差剛好使水星的近日點每百年移動43秒。
(4)雷達回波實驗：從地球向行星發射雷達信號，接收行星反射的信號，測量信號往返的時間，來檢驗空間是否彎曲(檢驗三角形內角和)60年代，美國物理學家克服重重困難做成了此實驗，結果與相對論預言相符。
僅僅依靠這些實驗不足以說明相對論的正確性，只能說明它是比牛頓引力理論更精確的理論，因為它既包含牛頓引力論，又可以解釋牛頓理論無法解釋的現象。但不能保證這就是最好的理論，也不能保證相對論在時空極度彎曲的區域(比如黑洞)是否成立。因此，廣義相對論仍面臨考驗。

12 黑洞漫談之常規黑洞簡介
沸騰的黑洞，你將把物理學引向何方?透過奇異的黑暗，輻射出新世紀的曙光。
19世紀末20世紀初，物理界出現了兩朵烏雲：黑體輻射與邁克爾遜實驗。一年後，第一朵烏雲降生了量子論，五年後，第二朵烏雲降生了相對論。經過一個世紀的發展，又在這世紀之交，物理界又降生了兩朵烏雲：奇點困難和引力場量子化困難。這兩個困難可能通過黑洞與大爆炸的研究而解決。
基本粒子，天體演化，和生命起源是當代自然科學的三大課題。黑洞與宇宙學的研究與基本粒子，天體演化有密切關系。特別是黑洞的研究涉及一些根本性的問題，有助於我們深入認識自然界，因此，黑洞是本連載的重中之重。
牛頓理論也曾預言過黑洞，將光作為粒子，當光被引力拉回時，就成為一個黑洞。它與現代理論預言的黑洞不同，牛頓黑洞是一顆死星，是天體演化的最終歸宿。而現代黑洞，卻只是天體演化的一個中間階段，黑洞也在變化，甚至有些變化異常激烈。黑洞可以發光，放熱，甚至爆炸。黑洞不是死亡之星，甚至充滿生機。黑洞是相對論的產物，卻超出了相對論的范圍，與量子論和熱力學之間存在深刻的聯系。由天體演化形成的黑洞稱為常規黑洞。
1972年，美國普林斯頓大學青年研究生貝肯斯坦提出黑洞"無毛定理"：星體坍縮成黑洞後，只剩下質量，角動量，電荷三個基本守恆量繼續起作用。其他一切因素("毛發")都在進入黑洞後消失了。這一定理後來由霍金等四人嚴格證明。
由此定理可將黑洞分為四類。(1)不旋轉不帶電荷的黑洞。它的時空結構於1916年由施瓦西求出稱施瓦西黑洞。(2)不旋轉帶電黑洞，稱R-N黑洞。時空結構於1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。(3)旋轉不帶電黑洞，稱克爾黑洞。時空結構由克爾於1963年求出。(4)一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。時空結構於1965年由紐曼求出。
其中最重要的是施瓦西黑洞和克爾黑洞。因為黑洞一般不帶電荷，卻大都高速旋轉，旋轉一周只需千分之幾秒甚至更小。一般來說，黑洞平均密度是非常大的，但黑洞質量越大密度越小。太陽質量的黑洞密度為100億噸/立方厘米，宇宙質量的黑洞密度卻只有10^(-23)克/立方米數量級與現在宇宙密度已相差不大，因此有人猜測宇宙可能是個黑洞也不無道理。
黑洞引出了奇點困難，體積為零，密度無窮大的數學奇點應該不會在物理界出現，但是自然界中實在找不到其它的力可以抵抗強大的引力，因此，在奇點附近有可能存在至今未被發現的相互作用或物理定律阻止奇點的形成，這也是研究黑洞的意義之一。

13 黑洞漫談之靜態中性黑洞
利用牛頓理論可知，當逃逸速度達到光速時，光也無法從星球表面射出，這就是牛頓黑洞。光的波動說戰勝微粒說後，牛頓黑洞被人們淡忘了，因為波是不受引力影響的。有趣的是，從廣義相對論計算出的黑洞條件與牛頓理論計算出的完全相同，從現代眼光看，牛頓理論的推導犯了兩個錯誤：(1)將光子動能MC^2寫成了(1/2)MC^2，(2)把時空彎曲當成了萬有引力。兩個錯誤相互抵消卻得到了正確的結論。因此靜態中性黑洞的視界半徑與牛頓黑洞的半徑完全相同。視界就是(在經典範圍內，相對論屬於經典物理)任何物質都無法逃離的邊界。
我們說的黑洞大小是指它的視界大小，黑洞內部其實基本空無一物，只有一個奇點。這個點的體積無窮小，密度無窮大，所有的物質都被壓縮到這個點里。先前我們說過，奇點可能不存在，我們把它當很小的點就可以了。我們來看黑洞吞噬物質的場面：假設兩艘飛船里分別有兩個人A和B，A遠離黑洞，B被黑洞吸引。在B看來，它不斷的接近黑洞，不斷的加速，以接近光速的速度穿過視界，又以極短的時間撞向中心奇點，被壓的粉身碎骨，連原子核都被壓碎。在A看來，他看不到B的真實過程，他看到B先加速後減速最後停在視界處，逐漸變暗，最終消失。A看到的只是B的飛船上外殼發出的光的行為，B的真實部分早在A不知不覺中撞向了中心奇點。之所以會有減速過程是因為接近黑洞處時間膨脹，使A看到的速度變慢甚至接近零了。A看到的光停在視界上並不與光速不變原理相矛盾，光速不變原理指的是在四維時空中，光走過的四維

❾ 看了好多穿越小說，現在都質疑，究竟可不可以穿梭時空

……不知道誰在哪裡抄了這么多……
我用簡單的話來回答你怎麼穿梭時空可行，怎麼穿梭不可行。
第一種：超光速~~~可惜不可行，為什麼呢？
假設兩個地方A，B相距1光年，表示光從一邊到另一邊要用一年的時間，所以人們看到的另一邊的情況也是一年前的事情。
這時候，你以12倍光速從A去B，這時A能在13個月後從B看到你。你在B待了6個月，想回家了，於是又以12倍光速從B去A，這時從你離開A只過了8個月（2個月在路上），於是你在A待3個月後看到自己在B，而且所看到的都是你之前所做的。
這種超光速無法改變任何已經發生的事情，只是看上去，你回到了事情發生前。

第二種：蟲洞旅行~~~~可行哦~但是很難
三維空間大家都理解，四維就是把三維空間在時間這個維度上任意前後移動，人類是半四維生物，因為你只能按照時間這個維度勻速前進，無法後退，無法改變速度。當出現一個真四維生物，他就可以任意出現在時間上的任意一點。但是這會有「祖母悖論」

五維，就是平行宇宙，在時間維度以外，有無數的宇宙，任何一件事情的發生都會產生一個平行宇宙，每個宇宙都是相互獨立的四維空間，所有這些獨立的思維空間合並成五維空間。蟲洞就是強行打開不同的平行宇宙，你回到的過去其實不是你來的過去，而是另一個看上去完全一樣但其實根本不一樣的世界。在這個世界裡你做任何事都不會對你原來的世界有任何影響。所以也就不存在「祖母悖論」

因此如果真的想進行時光旅行，必須是在五維空間上通過穿越蟲洞的方式，到達另一個看上去完全一樣但其實根本不一樣的世界。