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突发奇想,想挑战自我。我竟然从长长的书架上取下了这本《时间简史》。一扇通向宇宙最大奥秘的窗户随之向我打开……
史蒂夫・霍金,那个在轮椅上以一种奇怪姿势坐着,身体仅有极少部分能够动的男人,却在思考着我们的宇宙。
在他之前,还有阿尔伯特・爱因斯坦、伽利略、亚里士多德……
人们一刻也没有停止过去认识这个宇宙,尽管我们对于这个宇宙来说甚至连大海里的一滴水都算不上。
这本书给我的感慨不仅仅是惊讶于宇宙的神奇,还发现了自我的渺小。平时对物理数学不屑一顾的`我从翻开书的第一页就碰了钉子。
我臣服于他们天马行空但却又切合实际的猜想。
举个例子,你也许从没思考过速度这个问题,至少是深入地思考过。以下是一个简单的猜想。
在一列飞驰火车上打乒乓球,假设击球者为观察者A,他向另一个球手击出球的速度假设是10kmh。这便是观察者A看见的速度。假若这是铁轨旁站着一个人,假设为观察者B,并且这时火车的速度为80kmh,那么观察者B看到的速度又是多少呢?显而易见是90kmh。那么这是否意味着,不一样的观察者对物体的速度的感知是不一样的!并且对那个物体本身并没有改变什么,我们甚至能够看远些!地球也在自转和围绕太阳公转,那么那个颗球的速度对于一个在月亮上的观察者C来说又是多少呢?也许会比音速还快得多呢!速度到底究竟取决于什么呢?
不得不说,世界很神奇,而这些科学家却更为厉害,从这些平常的事件中发现神奇。
也许你会觉得有些糊涂了此刻。
可是还有更玄的呢!
在众多科幻电影、图片中,黑洞都被幻想成了一个洞,但事实并非如此。我觉得黑洞依然是一个球状的,是质量无比大,密度无比大的球状,那是恒星的最终结局,并且根据牛顿的万有引力和爱因斯坦的广义相对论,物体的引力由它的质量和密度决定。对于恒星坍缩而成的黑洞那么它的引力自然是无比的大!
更恐怖的是,光是被人们看作粒子或者波,所以光同样也会受到引力的吸引,所以在黑洞连光也无法逃逸,会被强大的引力吸想黑洞。
这篇我觉得根本算不上是读后干,我只是想把我说的一点点写出来,甚至还有许多是错的。
此刻每当我翻开《时间简史》我都会颠覆一次我的观点,感觉在理解一次洗礼,人类最高智慧的洗礼!
时间是一个抽象的概念,虽然事实上我们已经把它很形象化了,比如提起时间你可能会想到滴滴答答的闹钟,或者不断变换数字的电子表等等这些形象的东西。关于时间我拜读了由英国伟大的物理学家,黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬・霍金撰写的一本有关于宇宙学的经典著作――《时间简史》,这是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。
“任何物理论总是临时性的:你永远不可能将它证明出来。不管多少回实验的结果和某一理论相一致,你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。”是我看《时间简史》中所得出来的结论,这句话的大概意思是,所有的物理理论,你永远不可能说是真理,哪怕是准确推测了千万次,只要下一次出现了不符合的推断,那么这个理论就不成立。
正如我在网上所看的马克思的座右铭,思考一切,换而言之也就是怀疑精神。怀疑精神是人类前往的动力,只有这样文明才会进步,不然将会面临的结果只会停滞不前。以前,我从来没有过这个观念。
读了这本书后,脑中一直旋绕着许许多多的问题。宇宙到底有没有过大爆炸?宇宙到底是不是一个无限小的一个点?会坍塌,还是最后趋于稳定?宇宙是无边无际的还是有尽头的的?人类能否发明出时光机回来过去?所有问题迎面而来。
霍金曾说过:“我的目标很简单,就是完成我对宇宙的认识,这包括宇宙为什么会存在。”包括霍金在04年也宣布过关于黑洞的理论存在的错误。他说:“黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样。
宇宙是神秘的也赋予黑暗,但是在我们内心之中有拥有着这样的宇宙!
《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。
在喜马拉雅听了《人类简史》和《未来简史》,系统自动给推荐了霍金的《时间简史》。试着听了三章,出乎意料地发现该书写得深入浅出,对原来觉得很玄妙的话题给出了非常简明扼要的叙述,让人脑洞大开。说完全能够听懂那是自欺欺人,但确实让人长了不少见识,了解到现代物理学的一些经典学说。后面一些难懂的章节只是跳着听,特别是基本粒子夸克部分,如同听天书,但终于还是囫囵吞枣听完了。
想起来未来简史作者的一个观点,即未来的宗教一定是来源于科学,其实在在《时间简史》这本书里很多关于宇宙起源时间的讨论都可以说上升到了哲学的高度,探索的是我们的世界从哪里来到哪里去这样基本的哲学命题,当然这里没有任何关于意识的讨论,仅仅是从物理的宇宙宏观到粒子微观的讨论,也涉及到了很多科学史的内容。
本质上这还是一本科普读物,向人们介绍物理学前沿的一些理论,但并没有任何数学推演(如果有,那就真成天书了)。而且书中内容也大部分限于作者的研究领域,向美剧《生活大爆炸》里Sheldon研究的弦理论,书中就没有提到(弦理论应该是在时间简史之后诞生的)。
说个书中的小细节:大爆炸理论的重要依据就是天文学家观察到几乎所有星球都在加速离开我们,那这是怎么观测到的呢?其实就是基于很简单的波源在运动中频率的变化(火车由远而近向你驶来时汽笛的声音会变尖),又叫多普勒效应来判断的。既然星球都在加速离开我们,那是不是说明地球是宇宙的中心了呢?作者给了一个很形象比喻:一个正在充气膨胀的气球,在气球上每一个点上看,其他点都在远离自己。
霍金的后半生只能坐在轮椅上靠着机器合成的声音向人们发表些他的见解和预言,比如警告人们不要以向外太空发射电波的方式试图跟外星人联络(中国科幻作家获奖作品《三体》就描述了类似宇宙丛林法则和这样做的后果);还警告机器人的进化远远超出了生物进化的节奏,可能会最终取代人类……
而今,霍金走了,大概上帝怕他泄漏太多天机。
在历史上的众多科学家中,霍金一直是我最崇拜的物理科学家。虽然他的一生是那么的让人同情(20多岁就全身瘫痪)。但是他仍然坚持不懈地先后创立了黑洞理论和“大爆炸”理论,为人类以及物理学界做出了极大的贡献。
《时间简史》是由英国伟大的物理学家史蒂芬・霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作,是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。
在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、““带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。
本书中我最喜欢的是关于黑洞的解说我们生活在地球上,地球存在于宇宙,那宇宙又在那里?科学家认为宇宙开始于大爆炸,并由于爆炸的冲击力,宇宙正在膨胀,宇宙光线红移可以证明。之后就有三种情况出现:
一种是星球的引力拉回宇宙,一直拉回到宇宙爆炸之前的状态。
一种是星球的引力无法拉回宇宙,所以宇宙一直膨胀,最后消失。
最后是宇宙大爆炸的力刚好避过被拉回,但宇宙膨胀的力被无限减弱。
而黑洞则是因恒星耗尽能量而坍缩,最后缩到其引力足以影响光、空间和时间,光是最快的,超光速是不允许的。再加上时间都被影响,可见黑洞的力量有多大。又因为空间也被影响,所以黑洞看起来像一个洞,但是不一定是黑的,黑洞有可能发光或发出其它射线,这点可由星系中心是明亮的来证明,因为黑洞的引力,周围的星都被聚集在一起,就形成星系,所以星系中心一般是黑洞。
我们需要了解自己,所以就要不断的学习。科学永远是唯一的真理,每人都应当为社会的发展贡献一点力量。
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