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人类能够认识宇宙的本质吗?从神话到地心说、日心说,从时间的绝对性到相对性,从宏观宇宙到微观量子,人类对宇宙的认识不断进步,现在已建立一系列的宇宙理论。但读了本书,我反倒对人类认识宇宙本质的可能性产生了怀疑,因为人类的局限性。
从量子的测不准原理等等理论可以看到,不论是从微观量子到宏观宇宙,人类虽然极大的提高了科技水平,但在宇宙面前我们仍然显得那么无力,我们无法观察最微小的粒子,无法观察宇宙宏观结构,我们就像是瞎子摸象一样认识宇宙。目前大多数理论的建立,多依赖于数学计算推导出的理论,甚至只是通过观测结果的一种猜想性的反推,永远无法真正得到验证。
人类通过感官认识世界,感官是人类认识的基础,但对于宇宙我们只能通过抽象的概念来理解。这很像是一维世界不能认识二维世界的面,二维世界不能认识三维世界的立体空间,我们也不能认识更高维世界一样,只能看到的是高维世界在我们世界的投影。我们可以用数学去构建,但只能是认识其投影,就像是柏拉图的洞穴。比如绝对时间和相对时间概念,我只能从概念上教条式的理解,很难从感官上进行深刻认识,我想大多数人终其一生也是很难深刻认识和理解的。
如果把科学等同于神话幻想,我们可以看到,在对宇宙的认识上,科学以远远走在了神话的前面,有些概念甚至是神话也不敢想象的。比如宇宙的尺度、黑洞、大爆炸理论等。孙悟空的金箍棒不过一万三千斤,宇宙弦的大小和质量完全不是古人能够想象到的。
但有意思的是,古人对宇宙的理解和现代科学理论对宇宙的理论非常相似。《文子•自然》:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”。古人很早就把空间和时间联系在一起。现代对宇宙解释:空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。两者都是把空间和时间联系在一起。
前一阵子在省图书馆,展馆里介绍的无限多元宇宙,其中宇宙的观念很像是西幻DND设定里的宇宙,位面(维度)、晶壁(子宇宙、母宇宙)。科学理论又和神话幻想相似了。
经典力学、狭义相对论、广义相对论、量子理论......,我们越走越远,巴比伦塔越来越高,但是我们能不能找到最终的真理呢?
小学的时候就听说了,史蒂芬·霍金所著的《时间简史》,虽早想一窥究竟,但终究功力浅薄而没有为难自己。我对于自然科学的喜爱可以追溯到两三岁的时候,至今还记得,夜晚美丽而浩瀚的星空,使我第一次对自然发出了质问与感慨。如今,历经十年数理化的修炼,功力激增,虽尚无浑厚殷实之深淀,却已能了解少许,但有力余,便欲牛刀小试,有幸于图书店中觅得此珍贵之书,便买诸家,悉心运气以观。此书虽销量达1000万册,创科普著作之奇迹,引无数观者摘镜立目,但仍因其内容之艰深,专业知识之涉域甚广,使文人墨客欲其书者尽折腰而视之为“天书”。
然也。霍金在书中系统地阐述了近代科学的发展史以及当代物理领域的最新研究成果,如其中的波粒二相性,宇称不守恒,量子力学的不确定性原理,反物质理论,黑洞引力论等等,皆为大学理工科专业内容,常人想以此书作为茶余饭后的消遣用具,实非明智之举。至此,四周时光,全为此书而费尽心思,虽尚不可彻悟其内之深涵,却也略悉端倪,了明大意,知作者之用心。于此,便欲粗评一二,倾我心之领悟,流我思之感慨。对霍金——终为大师也自患异症,身不由己。却意志刚毅,才思迅捷,为此浩瀚之文,足可见其气之深广而奥绝也。
此书绝非仅以理科专著自居,更溢人文情怀并与机智修辞。此举,实深刻记于我心,令我无能忘之。文中多有将深艰科学原理设喻为普通生活场景之实例,其构思之绝妙,设喻之恰分,使人叹绝,不禁复感于霍之迅捷才思。如有几例:霍将自旋为2(即旋转一圈两次重复自身)的粒子比喻为扑克牌中Q,仔细观察不难发现,Q正是旋转一圈后,两次回到自身。又如,霍将时间无序度的箭头成比作打桌球,打一杆后,原先有序的桌球,被分散为无序,而再打一杆使之重新回到有序的状态是极不可能的。由此而揭示出时间作为熵的热力学箭头。如此之例,不胜枚举。
作者使一本原先注定对常人繁杂、枯燥、乏味的理论科学知识专著,变得如此丰富,多彩而有趣,实在值得称颂与敬佩。读书使人明智,此言非虚。《时间简史》一书就是把读者引向宇宙的起点和万物的本源,从而引发我们对个人、对同伴、对事件、对社会、对生命、对世界、对意识等等等等的思考,进而使我们在自身寻找本质。无意中便提高了思维的深度与广度。此书从宇宙图象说起,系统地介绍了时间、空间、量子、自然力、黑洞、虫洞等内容。我们在与作者一同思索中,堕入了科学的迷幻之网,似乎时而看见一丝亮光,也许那就是未来的可以认识的世界。
有位名人这样说:“时间究竟是什么?没有人问我,我清楚,有人问我,我想给他解释,却茫然不解了。”有一群科学家,就是冲着空间和时间的神秘,不断地奋斗。其中,最著名的就是霍金,我想他的著名更是因为他是个身残志坚的睿智者。
霍金在二十多岁的时候得了卢伽雷氏症病,从此被禁锢在轮椅上,到后来他得了肺炎,做了穿气管手术,剥夺了他说话的功能。但是他并没有因此就一蹶不振,虽然他全身只有三根手指能动,但他却用惊世骇俗、天马行空般的想象力,大胆提出了目前最伟大的宇宙学说,解开了许多宇宙之谜。
这本书让我联想到很多的事情,世界万物的形成,人类及各种动植物的最初形态-成长-发展-衰亡的过程和轮回;就像草,世界的每个角落都能看到各种小草。它们在冬天会枯萎、发黄甚至死去。但是,每年的春天一到我们又能见到翠绿的草原,正是应验了一句古诗:野火烧不尽,春风吹又生。试想这不也是一种死亡后的重生吗?
在地球上,我们每个人都只是渺小得如一粒沙子;在整个太阳系中,地球也只不过是千万星球中的一颗;而在宇宙中,太阳系是不是只是渺小的一个,我们人类的位置又是在哪里呢?
回归到地球上的万物,不管是人还是植物,都会有终结而被取代的一天。因为宇宙是不规律的,正因为宇宙的不规律才有现在的太阳系、现在的地球以及现在的人类和现在的美好生活。浩瀚宇宙,辽阔苍穹,我们何其不只是一粒微尘,一粒各有缺陷,需要互相交融沟通的尘土。而世界上亦没有十全十美,不管是对待自己的还是他们的错误,我们能做的是只是以一颗微尘谦卑的心,给予多一点包容少一点责备,因为我们都是生活在一个不规律的宇宙之中,我们需要互相理解!
一本好书不仅能教给别人知识,更主要的是能让读者有所思有所感,《时间简史》就是这样一本让人有所思有所感的好书。而对于这本书的作者霍金先生,我更是被他的人格魅力所折服,他的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他的贡献对于人类的观念有着深远的影响。然而他的贡献竟然是在他20年之久被卢伽雷病禁锢在轮椅上的情况下做出来的,这才是真正空前的――他将不可能变成了可能。身体的不幸让霍金体会到了地狱般的煎熬,然而他却以孜孜不倦的科学精神在自己的地域中缔造了人类的天堂。不幸中的大幸,正如霍金本人自述:“幸亏我选择了理论物理学,因为研究它用头脑足矣。”这正证明了约翰・弥乐顿的名言:“头脑是他自己的住所,他在其中可制造地狱的天空,也可制造天堂的地狱。”
让我们记住霍金和他的《时间简史》,更让我们铭记自己内心深处的感悟。
《时间简史》讲述是探索时间和空间核心秘密的故事,是关于宇宙本性的最前沿知识,包括我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙不确定性原理、基本粒子和自然的力、黑洞、黑洞不是这么黑、时间箭头等内容。
霍金在《时间简史》中介绍了20世纪物理学的基础知识,涵盖范围很广,从相对论到量子力学,从宇宙膨胀到基本粒子,从黑洞到虫洞,霍金都有所涉及。更重要的是,霍金还介绍了“奇点定理”和“霍金辐射”这两个自己最重要的学术贡献,以及试图解决宇宙起源问题的“无边界宇宙模型”。
一、奇点定理
霍金和彭罗斯利用严谨的数学方法证明了,如果广义相对论是正确的,而且宇宙中的确有我们观测到的那么多物质,那宇宙一定诞生于一个奇点之中。
1、宇宙不是静态的,而是在不断地膨胀
埃德温・哈勃等科学家发现,宇宙中的绝大部分星系都在远离地球而去,而且离地球越远的恒星,离开地球的速度也越快。这意味着,宇宙就像是气球一样,在不断地膨胀。
2、“奇点定理”意味着在广义相对论框架内,宇宙必然有一开端。“奇点”是体积无限小、弯曲程度无限大、密度无限大、引力无限大的点。宇宙就诞生于“奇点”之中。
二、无边界宇宙模型
在描述宇宙历史的模型中,“宇宙大爆炸”模型是当前的主流理论,但这一理论目前无法解决宇宙起源问题。霍金因此把量子力学和相对论结合起来,提出了“无边界宇宙模型”,试图解决这一问题。
1、宇宙大爆炸模型无法解决宇宙起源问题
在宇宙大爆炸模型中,宇宙诞生于“奇点”。物质、空间和时间,都是大爆炸之后才出现的。大爆炸之前的任何事件,对于我们来说都没有任何意义,或者说根本就不存在。也就是说,宇宙时空并不是无限的,而是有一个边界和开端。包括广义相对论在内的所有物理定律,都会在奇点处失效,因此人类无法直接研究奇点。
这就为上帝的存在留下了空间。
2、在“无边界宇宙模型”中,宇宙没有起源和开端
在“无边界宇宙模型”中,宇宙是“有限无界”的,没有边界和奇点。霍金认为,这个宇宙是完全自给自足的,不受任何外来事物影响,没有创生和消灭的时刻,它就是存在本身,不需要上帝来创造它。“无边界宇宙模型”里的宇宙,是一个空间和时间交织在一起所组成的四维宇宙。在这个宇宙中,时空就像是地球的表面,在范围上是有限的,但却没有形成边界,也没有形成奇点。科学规律在任何一个时空点上都适用,不会发生崩溃。
三、霍金辐射
“霍金辐射”也就是“黑洞辐射”。霍金利用量子力学中的“不确定性原理”提出,黑洞也会发出辐射,并不是完全黑的。
1、黑洞形成
当恒星的内部燃料耗尽之后,在自身的引力作用下,就可能坍塌成黑洞。黑洞质量大,体积小,引力极高,任何物质,包括光在内,只要进入某个临界区域,就永远不可能逃出黑洞。
黑洞吸引一切的性质,跟热力学第二定律产生了冲突。所有有温度的物体,都应该发出辐射和粒子,但如果连光都逃不出黑洞的引力,黑洞怎么能发出辐射呢?
2、霍金利用“不确定性”原理提出了“黑洞辐射”
霍金提出,黑洞的边缘在一刻不停地产生成对的粒子,其中带有负能量的粒子会被吸到黑洞里去,但还有一些带正能量的粒子,可以从黑洞的边缘逃脱。在外界看来,就好像是黑洞在不断地向外发射粒子,这就是黑洞辐射,也叫“霍金辐射”。
在“不确定性原理”的限制下,即使是看似毫无一物的虚空,在微观上也是波澜起伏的。会不断地产生成对的粒子和反粒子,再碰撞到一起发生湮灭。黑洞的确会发射出粒子,但这些粒子,并不是从黑洞里面跑出来的,而是从黑洞边缘的空虚的空间里,无中生有变出来的。
相信大多人看到这里会觉得很荒谬,但我们凭什么就自认为了解得更多呢?终其一生,爱因斯坦致力于和平的努力可能成效甚微――肯定不受欢迎。然而,1952年他得到担任以色列总统的提议,他对犹太复国主义事业的畅言无忌的支持得到了充分的承认。但他谢绝了。他说他认为自己在政治上过于天真。可是,也许他真正的理由却并非如此,再次引用他自己的话:“方程对我而言更重要些,因为政治是为当前,而方程却是永恒的东西。”
智者之所以称为智者,是能够认清自己,知己其所能,其所不能。在太阳熄灭这一事件。我们只能在8分钟之后才知道这一事件,这是光从太阳到达我们所花费的时间。只有到那时候,地球上的事件才在太阳熄灭这一事件的将来光锥之内。类似地,我们也不知道这一时刻发生在宇宙中更远处的事:我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,至于我们看到的最远物体,光是在大约80亿年前发出的。这样,当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。
看不见的,不等于不存在;看见的,或许早就不存在了。
斯蒂芬・霍金教授写的《时间简史》出版于1988年,回答了宇宙是怎样诞生的?它从何而来?又向哪里去?的问题。书中认为我们现在生活的宇宙有自己的历史起点,它大约诞生于150亿年前,那时,宇宙只是一个点,不占有空间,也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸,时间和空间从此开始,物质开始形成。最初,宇宙的温度极高,随着时间的推移,空间越来越大,温度越来越低,宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应,逐渐形成星系,空间继续扩大,膨胀,直到今天,宇宙仍然在膨胀之中。大约在距今50亿年前,太阳形成。大约在距今46亿年前,地球形成。宇宙继续膨胀,将来也会膨胀,也许在膨胀到一定程度后,宇宙开始收缩,可能会收缩成一个点,一个不占有空间的点。到那时,时间结束。到底会不会这样,现在还说不定。大爆炸之前是怎么回事,不知道。永远也无法知道。这就是大爆炸宇宙的理论基础。我认为霍金所说的前半部分是对的',后半部分是不对的。就是宇宙发生了大爆炸到空间随时间的增长而不断的膨胀到今天是对的。但是宇宙不会膨胀到一定程度后开始收缩直到又收缩到一个点成为黑洞进而再产生一次大爆炸。宇宙会不断的膨胀下去!我认为宇宙中有很多黑洞的存在,他们是产生大爆炸的种子,这些黑洞不断的吸收宇宙中的物质,不断的膨胀下去直到达到了大爆炸的临界点就会产生大爆炸。这些黑洞不断的吸收宇宙中的物质,有的就是来自于其它的黑洞大爆炸产生的物质,如星系等等。就是说一个个黑洞不断的产生大爆炸,同时由于物质的聚合不断的产生黑洞。在这个过程中物质是交流的,霍金的理论说的是在这个过程中物质是不交流的,这就是霍金的错误所在。
浩瀚的宇宙中,有太多的谜团,他们就像一块磁石一样牢牢的吸引着我们,使我们十分密切的关注着这些谜团的研究近况。这个假期,我有幸从朋友家中借到史蒂芬・霍金著的《时间简史》,我正襟危坐,准备细细品味一番,感受霍金文字的魔力。
当我翻开书,发现自我果真“不虚此行”,书中观点独到、措词精准,在“相对论”与“弯由空间”之两章节中,作者以引人入胜的方式,把它们阐释得深入浅出,淋漓尽致,霍金用谐恢的笔调向大众展示了观点,而又不让人感到单调与乏味。
我一向不崇信什么牛鬼蛇神,对科学情有独钟,而《时间简史》就是用那些简学先辈的实验结果,以及人们对这种的看法与态度去编写的,并且作者还不失时机的纳入理论和观测的最新成果,使人兴奋不已。且书中完全没能那些认读者昏昏欲睡的长篇大论,都是用极其精练的短式文章,更是加深了我对它的好感。
被人搅浑的河水,你一时很难看清河底,你越是急躁,就越看不到,仅有平静内心,等尘埃、沙石落定,这是河底的游鱼、彩石、蠕虫就一目了然了。这就是我阅读《时间简史》的心得,虽然书经人修改已变得通俗易懂,可有的地方还需要慢慢品味才能体会出用意,才能更加深入,更加透彻的读懂,倘若你这时心急气躁,就会欲速不达,一段时间内很难读懂。
更加精彩的是,书中还有许多插图,帮忙我们们读懂它,还附有作者对未来宇宙的大胆推测与猜想。优美的词句记我们恍然置身于宇宙中,亲眼目睹诸如“宇宙大爆炸”、“黑洞”等事件或事物,作者也十分有心地介绍了如牛顿、伽利略、阿尔伯特等科学狂人的生平,俗话说“听君一席话,胜读十年书”。可看完《时间简史》后发现,书中的知识与精髓相当于“听君十席话”。
再谈本书作者,斯蒂芬・霍金,大家都学过《轮椅上的巨人》,就是说霍金的,他因患“渐冻症”,被禁锢在一把轮椅上40年之久,但他身残志不残,使之化为优势,克服了身体缺陷而成为国际之“超星”,他不能写字,甚至口齿不清,但他超越了“相对论”、“量子学”、“大爆炸”等论理,迈入了浩大的宇宙中,尽管他那么无助的坐在轮椅上,但他的思想却超越了宇宙。
约翰・弥乐顿讲得没错:“头脑是他自我的住处,他在其中可制造地狱的天堂,也可制造天堂的地狱。”
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