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他明信片只包含两个词:“快点。”
33岁的物理学家John Archibald Wheeler在Hanford,在汉福德洗涤。,在他收到他的弟弟,乔·乔的明信片喂食钚的核反应堆,致力于洛杉矶阿拉莫斯。这是1944年末夏末。乔正在意大利第二次世界大战的前线战斗。他有一个好主意他的哥哥所取代。他知道五年来,惠勒坐下来与丹麦科学家尼尔斯Bohr坐下,并制定了核裂变的物理学,表明,在用中子轰炸时,铀或很快被发现的钚等元素的不稳定同位素将会轰炸沿着接缝,释放出原子能的难以想象的商店。足以平息一个城市。足以结束战争。
在明信片到达之后,惠勒尽快工作,曼哈顿项目在以下夏天完成了原子弹的建设。在新墨西哥州的jornada del Muerto沙漠中,物理学家们引爆了人类历史的第一个核爆炸,将1000英尺的沙漠沙子转向玻璃。该项目总监J. Robert Oppenheimer从一个大型营地的安全性远离了一个大地营地,默默地引用了印度教圣经Bhagavad Gita.:“现在我正在变成死亡,世界驱逐舰。”在汉福德,惠勒正在思考一些不同的东西:我希望我不是太晚了。他不知道在佛罗伦萨附近的山坡上,躺在散兵坑里,乔已经死了。
当惠勒得知这个消息时,他悲痛欲绝。他指责自己。他在回忆录中写道:“一个人不可避免地会得出这样的结论:如果原子弹计划提前一年启动,提前一年结束,就会挽救1500万人的生命,我弟弟乔就是其中之一。”“如果我尝试过,我可能——可能——已经影响了决策者。”
时间。作为一名物理学家,惠勒一直对解开这个神秘维度的本质充满好奇。但在乔死后,这是私人恩怨。
惠勒将剩下的余生与时间挣扎。他的期刊,他总是被携手(在费城美国哲学社会图书馆的档案中陷入困境),揭示了一个令人惊叹的思想家的令人惊叹的肖像,永远意识到他的迫在眉睫的死亡率一个争夺时间来回答问题,但是这问题:“怎么会存在呢?”
惠勒写道:“在所有对存在进行透彻描述的障碍中,没有什么比‘时间’更令人沮丧了。”“解释?不解释存在就不行。解释存在吗?除非解释时间。”
随着时间的流逝,惠勒的时间日记越来越频繁和紧迫,字里行间也越来越不稳定。在其中一篇文章中,他引用了丹麦科学家兼诗人Piet Hein的话:
“我想知道
这整个展览
全部是关于
前出去了。”
在他的窗帘下来之前,惠勒比他面前的任何思想家更加根本地改变了我们对时间的理解,或者因为他哥哥记忆所驱动的变化,革命被遗憾地推动。
惠勒在想:我希望我不是太晚了。他不知道在佛罗伦萨附近的山坡上,躺在散兵坑里,乔已经死了。
一世ñ1905年,前六年惠勒出生后,爱因斯坦提出了他的狭义相对论的理论。他发现,时间以稳定的步伐不流处处为大家;相反,它是相对于观察者的运动。你走的越快,越慢时间的推移。如果你能尽可能快地光,你会看到时间停下来和消失。
但在爱因斯坦发现之后的多年来,量子力学的制定LED物理学家对时间的相反结论。量子系统由称为波形发生器的数学波描述,其编码在测量时以任何给定状态在任何给定状态下找到系统的概率。但那个波段不是静态的。它改变。它发展了及时.时间,换言之,是该量子系统,蜱后绝对第二远第二,在爱因斯坦的直接无视外部时钟外部定义。
这是哪里的东西放着,这两种理论处于胶着状态,时间的本质在空中,当惠勒第一次在上世纪30年代的物理场景。当他安顿到普林斯顿大学的学术生涯中,惠勒是轻声细语的和不可能礼貌,穿着笔挺的西装,打领带。但是后面他的保守的举止打下了无畏激进的想法。一个家庭图书馆募集,惠勒是一个贪婪的读者。正如他在广义相对论和量子力学的棘手问题挣扎,他咨询不仅爱因斯坦和玻尔,但亨利·詹姆斯的小说和西班牙作家安东尼奥马查多的诗歌。他拖着他的手提箱词库,当他游历。
Wheeler首先弄湿了那个时间在1940年春天在普林斯顿的春天似乎是一个晚上。他正在考虑上色。正品是反披物改变电子的EGO:相同的质量,相同的旋转,相反的电荷。但为什么改变EGO存在?当想法袭来时,惠勒叫他的学生理查德费曼,宣布,“他们都是相同的粒子!”
惠勒说,想象一下整个宇宙中只有一个电子,它在空间和时间中蜿蜒前行,追踪的路径如此错综复杂,以至于这个单一粒子看起来就像无数粒子,包括正电子。惠勒说,正电子就是一个在时间上逆向运动的电子。(性情温和的费曼在1965年诺贝尔物理学奖(Nobel Prize in Physics)的获奖感言中说,这个想法是从惠勒那里偷来的。)
在20世纪40年代曼哈顿项目工作后,Wheeler渴望回到普林斯顿和理论物理。然而,他的回归被推迟了。1950年,仍然困扰着他的失败才能迅速行动以拯救他的兄弟,他加入了洛斯阿拉姆斯的物理学家爱德华柜员,甚至比原子弹 - 氢炸弹建造了武器。1952年11月1日,惠勒在登上了S.S. Curtis.这里距离太平洋上的Elugelab岛约35英里。他看到美国引爆了一枚氢弹,其能量是摧毁广岛的氢弹的700倍。当测试结束时,Elugelab岛也结束了。
随着他在洛斯阿拉莫斯的工作完成,惠勒“爱上了广义相对论和万有引力”。回到普林斯顿,就在爱因斯坦家的那条街上,他站在一块黑板前,开了这门学科的第一门课。广义相对论描述了质量如何将时空扭曲成奇怪的几何形状,我们称之为引力。惠勒想知道这些几何图形能有多奇怪。当他把这个理论推向极限时,他被一个似乎能改变时间的物体迷住了。它被称为爱因斯坦-罗森桥,它是一种隧道,开辟了一条宇宙捷径,连接了时空中遥远的点,通过进入一端,从另一端出来,人可以比光或时间倒退得更快。喜欢语言的惠勒知道,人们可以通过给晦涩难懂的数学公式起名字来赋予它们生命;1957年,他给这种扭曲的现实取了个名字:虫洞。
当他通过时空推进时,他遇到了另一个引力异常,一个肿块如此密集地堆积的地方,以至于重力生长无限的强壮,时空无限令人沮丧。这也是,他给了一个名字:黑洞。这是一个“时间”丧失所有含义的地方,好像它在第一个地方永远不会存在。“每个黑洞都会带来结束时间,”惠勒写道。
随着他通过Spacetime进一步推动的,惠勒遇到了另一个引力异常。这也是,他给了一个名字:黑洞。
一世
20世纪60年代,当越南战争撕裂了美国文化的结构时,惠勒努力修补物理学中广义相对论和量子力学之间的裂痕——这个裂痕被称为时间。1965年的一天,惠勒在北卡罗来纳州转机时,让他的同事布莱斯·德威特(Bryce DeWitt)在机场陪他几个小时。在终端机,惠勒和德威特写下了一个波函数方程,惠勒称之为Einstein-Schrödinger方程,其他人后来称之为惠勒-德威特方程。(德威特最终称之为“那个该死的等式”。)
而不是描述一些在实验室中移动的一些粒子系统的挥舞功能,而是将整个宇宙描述了整个宇宙。唯一的问题是放置时钟。他们不能把它放在宇宙之外,因为宇宙,根据定义,没有外面。因此,虽然他们的等式成功地结合了相对论和量子理论的最佳,但它还描述了一个无法进化 - 一个冷冻宇宙的宇宙,而陷入一个永恒的瞬间。
Wheeler在虫洞上的工作已经证明他像电子和正弦一样,我们也可能能够弯曲和破坏时间的箭头。与此同时,他对黑洞物理的工作导致他怀疑那个时间,深向下,不存在。现在,在Raleigh国际机场,该死的等式左转轮车,亨舍唠叨,那时时间不可能是现实的基本成分。它必须是,因为爱因斯坦说,一个顽固的持续幻觉,这是我们在一个只有里面的宇宙内被困的事实。
惠勒被确信中央线索与存在的难题 - 依次 - 是量子测量。他看到量子理论的深刻陌生性在于,当观察者进行测量时,他不能衡量世界上已经存在的东西。相反,他的测量以某种方式带来了这一点,这是一个奇怪的事实,除了它被证明的思想融化的实验,他的正确思想中没有人会被证明,这是一个奇怪的事实。这是一个实验,惠勒无法摆脱头部。
在这个实验中,单个光子从一个有两条平行狭缝的屏幕上发射出来,然后落在另一边的感光板上,在那里留下一个光点。每个光子有50/50的机会通过狭缝,所以许多轮这后,你会看到两个大的光在盘子里,一堆的光子通过狭缝,另一个显示桩,通过狭缝你不要。相反,你看到的是一系列的黑白条纹——一种干涉图案。“观察这个正在进行的实际实验,让量子行为变得生动起来,”惠勒写道。“虽然在概念上很简单,但它惊人地揭示了量子理论令人费解的奇怪之处。”
因为它听起来不可能,干扰模式只能意味着一件事:每个光子都同时通过两个狭缝。当光子头朝向屏幕上,它由量子波段描述。在屏幕上,波消隐在两个中分裂。同一光子的两个版本通过每个狭缝行进,并且当它们在另一侧出现时,它们的波力事件仅重新组合它们现在它们部分地相同。在波对齐的情况下,光被放大,在板上产生明亮的亮光条。在他们不同步的地方,光线取消自身,留下黑暗条纹。
然而,当你试图捕捉穿过缝隙的光子时,事情就变得更奇怪了。在每个狭缝处放置一个探测器,一个光子接着一个光子地进行实验。一个点一个点,一种模式开始出现。不是条纹。盘子上有两个大斑点,每条缝的对面有一个。每个光子一次只能走一条路。就好像它知道自己在被监视一样。
当然,光子什么都不知道。但是通过选择测量系统的哪个特性,我们决定了系统的状态。如果我们不问光子走哪条路,它会两条都走。我们的要求创建的路径.
惠勒想知道,同样的想法是否可以缩放。我们可以提出关于存在的起源,关于大爆炸和138亿多年的宇宙历史,可能是这样创建宇宙吗?“量子原理巨型冰山的尖端细小,作为世界的肚脐”,惠勒潦草在他的日记6月27日,1974年“过去,现在和未来比人们意识到绑更加亲密。”
在他的杂志中,Wheeler画了一张首都你的“宇宙”的照片,左峰顶栖息在左峰顶上,盯着右侧的尖端:时间的起源。当你从右到左跟踪你的猛扑时,前进的时间前进,宇宙增长。星星形式然后死,将碳灰色喷出到空间的空虚中。在天空的一角,一些碳在岩石行星上的土地,合并到一些原始的粘性,生长,发展到......眼睛!宇宙已经创建了一个观察者,现在在量子测量的行为中,观察者回顾并创造了宇宙。Wheeler潦草地涂上了绘图下的标题:“宇宙作为一个自我激励的系统。”
Wheeler知道图片的问题是,它与我们对时间最基本的理解相冲突。电子是向后拉动时间的一件事,或者对于裙子到裙子的箭头。它完全是谈论创造和因果关系。过去流到现在,然后现在转身原因过去吗?
“有才能通过一项决议的这些问题,不惜一切代价,”惠勒在他的日记中写道。“无处超过在这里我可以试试,不辜负我的责任,人类的生活和死亡,为[他的妻子]珍妮特和我的孩子和孙子;对可能已经但没有孩子;乔......”他粘到该杂志从剪报这每日电报.标题是:“白天越来越短。”
一世1979年,惠勒在马里兰大学做了一次演讲,他在演讲中提出了一个大胆的新思想实验,这个实验将成为他关于时间的思想最引人注目的应用:延迟选择。
惠勒已经意识到,有可能在常规的双缝实验中安排这样一种方式,即观察者可以决定他是想要看到条纹还是斑点——也就是说,他可以在光子已经穿过屏幕之后创造一点现实。在最后一秒,他可以选择取下照相底片,露出两个小望远镜:一个指向左边的狭缝,另一个指向右边。望远镜能分辨出光子穿过了哪个狭缝。但是如果观察者离开了板的位置,干涉图案就形成了。观察者的延迟选择决定了光子是走一条路还是两条路后它大概已经做到了其中的一个。
对于惠勒来说,这不是一个好奇心。这是宇宙存在的线索。他需要获得U-Uniking的机制,弯曲可能允许宇宙 - 一个在138亿年前出生的宇宙 - 要创造的马上.经过我们.
惠勒说,要明白这一点,只需将延迟选择实验扩大规模。想象光从十亿光年外的类星体飞向地球。一个巨大的星系位于类星体和地球之间,它的引力场像透镜一样改变了光的路径。光在星系周围弯曲,以相同的概率向左或向右偏转,为了思想实验,每次到达地球的光子只有一个。我们又一次面临着类似的选择:我们可以把感光板放在光到达点的中央,在那里会逐渐出现干涉图样,或者我们可以把望远镜对准星系的左边或右边,看看光走了哪条路。我们的选择决定了光子生活在两个相互排斥的历史中的哪一个。我们现在就决定它的路线(或路线)从开始到结束——尽管它已经开始了它的旅程十亿年前.
在台下全神贯注地听一个叫卡罗尔·阿利物理学家。胡同已经知道惠勒在普林斯顿,他在那里的物理学家罗伯特·亨利·迪克,他的研究小组想出了把镜子在月球上的想法下,研究。
迪克和他的团队对通过观察月球和地球之间微妙的引力相互作用来研究广义相对论很感兴趣,这需要非常精确地测量月球沿着轨道扫过时到月球的距离。他们意识到,如果能在月球表面放置镜子,就能反射激光,并计算光线返回月球所需的时间。艾利成了NASA项目的首席调查员,并在月球上安装了三面镜子;第一个是1969年尼尔·阿姆斯特朗写下的。
现在,胡同听了惠勒说话,渐渐明白了他,他也许能够使用他用于测量激光反弹月亮实现惠勒的实验室愿景相同的技术。从月球上的镜子回来的光信号一直这么弱巷子里和他的团队已经开发了先进的方法来测量单光子,而这正是需要什么样的惠勒延迟选择设置。
1984年,艾利和那天也在场的奥列格·札库伯维茨(Oleg Jakubowicz)和威廉·威克斯(William Wickes)一起,终于让实验开始了。正如惠勒所设想的那样:现在的测量可以创造过去。我们曾经知道的时间并不存在;过去不会在未来面前不可磨灭。惠勒发现,历史——酝酿罪恶的历史,潜伏在散兵坑里的历史——从来都不是一成不变的。
那年晚些时候,他写道:“存在是怎么来的?量子是怎么来的?提出这样的问题要判死刑吗?”
尽管如此,一些基本的洞察力均匀驾驶。他知道量子测量允许观察员在现在创造过去,宇宙将自己升起为其自发。但量子测量如何做到这一点?如果时间不是原始类别,为什么它如此不懈?惠勒的期刊成为了自己的明信片,再次写信给自己。赶快。存在的难题嘲笑他。“除非我继续在那个坚果身上锤击,否则我不是'我',”他写道。“停下来,我成为一个萎缩的老人。继续,我的眼睛闪闪发光。“
1988年,惠勒的健康状况摇摆不定;他已经两年前经历了心脏病。现在,他的医生给了他一个到期日。他们告诉他,他可以期待另外三到五年。在他自己死亡率的威胁下,惠勒渴望沮丧,担心他不会及时解决现有的神秘,甚至是他认为他个人未能拯救他的兄弟的分数。他在“道歉”下,他在他的杂志中写道,“这将需要多年的工作来发展这些想法。I-76 - 没有他们。“
幸运的是,像科学家一样,医生已经得到了所有错误的性质。惠勒的眼睛闪闪发光继续闪耀,他在量子力学的谜团和奇怪的时间里敲掉了。“在Quantum-Shame的荣耀背后,”他在1999年6月11日写道。“为什么羞耻?因为我们仍然不明白如何来量子。量子作为自我创造宇宙的信号?“那年晚些时候,他写道:“存在是怎么来的?量子是怎么来的?是为了提出这样一个问题的惩罚 - “
尽管惠勒的日记揭示一个孤独的寻求一个驱动的人,他的影响是广泛的。近年来,霍金与他的合作者在比利时的理论物理研究所在鲁汶大学的托马斯·埃尔托赫以来,一直在开发被称为自上而下的宇宙观,惠勒延迟选择的直系后代的方法。正如从遥远的类星体光子同时服用多种路径时,没有人看,宇宙,Hawking和Hertog认为,拥有多个历史。而且,正如观察家可以使确定光子的历史拉伸年前十亿测量,宇宙的历史只有成为现实时,观察者做出测量。通过应用量子力学定律宇宙作为一个整体,霍金携带惠勒点燃在北卡罗莱纳州机场的时候回火炬,挑战每一个直觉,我们对在这个过程中的时间。自顶向下的方法“通向宇宙的深刻不同的看法,”霍金写道,“原因和结果之间的关系。”这正是惠勒曾在时,他画了眼他的自我创造的宇宙上面行驶。
2003年,惠勒还在追寻存在的意义。“据我所能想象,我无法合理地说出‘存在是怎么来的’!”他在日记中写道。“剩下的时间不多了!”
2008年4月13日,在Hightstown,N.J.,在96岁时,约翰·克·乔布尔德·惠德终于失去了争夺时间。顽固持续的幻觉。
Amanda Gefter的书在爱因斯坦的草坪上闯入- 关于物理学,她的父,宇宙,约翰惠勒,无所事事和一切都是由小班汀公布的。








