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一般认为,爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里,霍金和彭罗斯证明了,在很一般的条件下,空间-时间一定存在奇点,最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处,所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件,才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给定,所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。
如果空间-时间没有边界,则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可看成一有限无界的四维面,正如地球的表面一样,只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论,如星系、恒星等等的成团结构,大尺度的各向同性和均匀性,空间-时间的平性,即空间-时间基本上是平坦的,并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能,还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是一个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。
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。
怀着激动的心情,抱着对宇宙学知识的渴望,我翻开了《时间简史》。然后渐渐的、渐渐的,走进了它......
《时间简史》是当代伟大物理学霍金最富盛名的作品,是一本物理通俗化的科普范本,我对这本书也是早有耳闻,今天终于有幸阅读。这本书旨在让大众了解这个宇宙。没错,你没有听错,就是宇宙。宇宙是什么?宇宙,它是万物的总称,时间和空间的统一。尽管作者已经用深入浅出的方式,将这一奥密一点一点剖析,可我还是丈二和尚摸不着头脑,不想放弃的我。翻着资料硬是把它读完了。
“宇宙的最不可理解之处在于它是可以理解的;宇宙的最可理解之处在于它是不可理解的”书的第一章“宇宙图像”呈现了人类对宇宙认识的发展历程并引出了对研究宇宙的新方向和新问题。人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。最初认识从希腊哲学家亚里士多德开始,他在前340年写的《论天》一书中首次证明地球是个球,而不是个平板。再到他与托勒密逐渐建立和发展完善的地心说、哥白尼的日心说演化便花了近2000年的时间。尽管把地球和太阳当做宇宙静止不动的中心是错的,可仍不能抹杀这一历史功绩,现在人们只能判断它在太阳系中是错误的,而宇宙中不一定。
现代科学家利用广义相对论和量子力学来描述宇宙,他们是本世纪上半叶的伟大智慧成就。用广义相对论描述引力和宇宙大尺度,如:从几英里到大至一亿亿亿{1后24个0}。而用量子力学处理极小尺度,如:万亿分之一英寸。可惜这两个理论并不相互协调,不可能都对,他们被当代物理学和本书主题希望合并在一起的,成为新理论量子引力论,从而完整描述宇宙。
听过“没有任何东西可能不会比光快吗”由于能量和质量的等价,物体由于它的运动具有的能量应加到他的质量上去。这个效应,只有当物体以接近光速的速度才有实际的意义,如以百分之十光速速度。光速运动的物体质量只比原先增加了百分之零点五,而已百分之九十光速运动的物体,其质量会是原质量的二倍还多。一个物体越接近光速质量增加越快,同样所需能量也越多,达到光速时质量会无限大,而根据质量能量等价。这就需要无限大的能量,由此限制了速度,了解之后你有什么启发呢。
说完这些,再谈谈黑洞,就那些一般大过太阳几十倍的恒星老形成的,那么恒星具体是怎样形成然后衰老的呢?我们一起来了解一下:起初大量气体受自身引力吸引,使自己向内部塌陷,形成恒星。收缩时气体原子频繁碰撞,导致气体温度升高,然后聚合形成氦。反应中释放热,使气体压力升高,达到一种平衡,待燃料耗尽,便开始变冷并开始收缩。
随着我对《时间简史>的逐步挖掘,我也越来越感叹,霍金在弱冠之年便患上了硬化症。瘫只能后依赖轮椅生活,交流也只能靠语音合成器和计算机帮忙。可是在小学学习的篇课文中霍金以“两能三还有”向世人告示的生活的美好。他,是口的巨人。他,是行的高标。
我们都只是宇宙中平凡的一个粒子,看似渺小,却积累着伟业。我们平凡的脚步也一样可以走完伟大的行程。
自古以来,我们头顶的天空究竟有什么奥秘这一难题一直困扰着人们。关于世界起源有我国的盘古开天辟地之说等,西方世界则认为是上帝创造了这个世界。于是乎,在欧美可以看到遍布大街小巷的教堂,大多数人都虔诚地信仰着上帝。不过很可惜呀,哈勃望远镜把地球周围200亿光年范围内的空间都检查了一遍,却丝毫没有上帝的影子。尽管这两种看法很明显都是错误的,但它也反映出人类爱思考的一面,实在想不出来时,就编一个盘古,上帝之类的出来,自圆其说。
霍金在这本书中试图用一种通俗易懂的阐述方式来解释高深的物理知识,以达到让大多数人都能看懂的目的。尽管如此,这本书看起来还是有一定难度的,如果你没有一定的物理基础的话,那就更加难以理解了。其实阻碍我们理解的最大原因还是我们平时生活在宏观低速的环境中,无法理解在宇观或微观下的物质及其运动状态。就如同爱因斯坦的相对论一样,它在物质的运动速度接近光速时才有意义,但我们在生活中根本不可能接触到这类情况,所以除非有超强的想象能力与抽象分析能力,想要明白其实很难。所以我将从一个业余的角度来看这本书,仅仅是出于爱好与好奇关于宇宙的起源,霍金教授坚持他的宇宙大爆炸观点。即宇宙原来是一个体积无限小的奇点,因而它的密度无限大。它突然就爆发了,四散开来,同时爆炸产生的温度极高,从此宇宙就一直持续膨胀,直到现在,而爆炸的那一刻就是时间的开始。在膨胀的过程中,有些气体,灰尘渐渐冷却聚集在一起,形成各种各样的星球,宇宙的样貌渐渐清晰了起来。这里有个麻烦的地方,那就是大爆炸是时间的开始,那么在大爆炸“之前”,那个奇点算什么,没有时间跨度么?或许用“之前”有些不合适,毕竟在开始之前能有什么呢?!可是开始又是从哪来的呢,这仿佛陷入了一个死循环,无论你说什么是源头,你都可以怀疑这个源头的来源,结束这种无休止的怀疑的最好方法就是相信一个最早的,没有“在那之前”。所以很多人就相信上帝,霍金呢,相信那个“奇点”,可我呢,我不知道,上帝那么多人信,估计没什么可信度,大爆炸理论也只是猜想,没有被证实。事实证明,没有信仰的确是件很痛苦的事,脑中一片混沌,无法被拯救。
上面那个问题的确很折磨人,霍金教授自己也说的含含糊糊,一笔带过了,我也略过吧。下面讲的是时间与空间、物质的关系。在大一上的马克思主义哲学原理课中,马克思简单的说了下运动是物质的根本属性,而时间与空间则是物质运动的表现,时间具有一维性。霍金和一大批物理学家却有不同的观点。首先,物质与空间的关系就很微妙——物质是扭曲的空间。可空间是什么呢?难道是真空?真空可是意味着什么都没有——虚无。这一点目前科学界仍在作努力,他们试图发现一种构成物质的最基本的东西,基本到不可再分割。可惜在夸克这儿遇到了点障碍,因为夸克已经是一种猜想了,几十年来一直都还未被证实。由于实验器材条件的限制,以及理论上的一些缺陷,对微观粒子的观测一直都有障碍,无法精确测得其运动状态。这样一来,科学家们就只能很郁闷地整天苦思冥想,试图发现一种全新的理论,但在这几十年里,一直没有什么实质性的进展。
这本书中最引人思考的地方还是它的时空观。在相对论中,绝对空间与绝对时间都不存在。现在大部分人都已能接受绝对运动的观点,也就是说静止是相对的,没有绝对静止。因为缺乏绝对的静止的标准,我们无法确定在不同时刻发生的事情是否处于同一空间位置上,很多人也许会认为这很简单——同一地点很好确定。但平常人所说的同一地点是指在目前这个星球上的相对地点,把我们置身于宇宙之中,我们的位置每时每刻都在变化着,永远没有重叠的两点。因为地球本身正一刻不停地做着运动,这一点是很容易理解的。但时间也变成相对的,就让人很难懂了。在我们的日常生活中,时间的流逝似乎是一成不变的,按照它自己固有的规律行走,不受我们的影响。正因为如此,我们总是用时间来记录已经发生过的事,把时间当做一个固定的标尺,我们在这样一个统一的标尺下进行交流才不会有困难。但爱因斯坦的相对论却无情的指出不存在什么绝对时间,时间只不过是物质运动的附属品。我们通常所说的时间似乎没有方向,虚无缥缈,看不见抓不到。在相对论中,时间是一维的,它的方向就是宇宙膨胀的方向,我们的宇宙目前仍然在做膨胀运动。
关于时间的相对性我还是无法理解,霍金紧接着就介绍了黑洞。我本以为我对黑洞是相当了解的,因为我经常能在科普节目中看到关于黑洞的解释。黑洞是恒星老化后坍缩形成的。恒星靠内部氢原子的聚变产生能量,释放光和热,太阳就是这样。在内部原料用完后,就会发生坍缩,即向一点收缩。当这一点非常非常小时,它的密度就会趋向于无穷大,同时它的引力也会变成无限大。由于引力很大,没有什么东西能够从它那儿逃逸出来,这里面也包括光。众所周知,人能看到东西,是因为反射那个东西的光进入人眼。现在那儿不会有光发射出来,所以人类是不可能真正地看到黑洞的,但可以根据可见星体的运动规律来推测。本来我以为这并有什么大不了的,看不见就看不见呗。但霍金教授补充了一句,那里是时间的终点,类似于奇点。
我想在这个年龄的大部分青年都思考过宇宙到底是什么,从何而来,过去的就过去了么,未来又在哪里,命运是否早已决定好了之类的问题。有的时候,我会因想不出来而无限伤感。确实如此,当你发现你根本不知道你所存在的地方到底是什么,你到底为何而存在,心中肯定会有一丝落寞甚至悲哀。过去我会刻意去逃避这些问题,想得太多或许会影响正常的生活。有时候看新闻,也会发现一些人因为这些问题而精神出现问题。我选择看这本书,就是想解决萦绕于心中头的疑惑。但这本书只是说了一些猜想和让人费解的理论。现在,我可以稍微理解那些相信上帝或其它宗教的人,毕竟,心中没有一个信仰会让人的生活失去方向,在人生的道路上迷路。我只希望有一个能让人信服的说法让我来相信。我是并不是一个彻底的唯物主义者,到底谁才是世界的主宰,谁也没办法证明。尽管我可以确信上帝佛祖什么的都是扯淡,我也不会迷信和神有关的活动。因为我在心中已不知道把那些个神啊仙啊骂了多少回,但现在仍活的好好的,那些个神仙连我这样一个普通的人都治不了么?在某种程度上,我把自己归结为一个宿命论者。因为这个世上巧合总是太多,比如我的存在就很奇妙。试想宇宙中有多少分子原子,偏偏就有那么一定数量的原子组成了我。话虽这样讲,但我也不会拿命运当借口,很多失败的人总把原因归结于命运。我想一个普通的人怎么可能清楚地知道自己的命运,不到最后一刻,答案都不会揭晓。暂时失败的人,也不代表就一定不能成功。很多人都会说命运掌握在自己手里。他们有没有想过他们有这种态度又是从何而来的,他们的出生难道也掌握在自己手里么?你或许可以说人们可以通过后天的努力奋斗改变自己的命运,但你要奋斗的这种态度又是从何而来呢,答不上来了吧。
我最大的愿望就是能够在有生之年弄懂这些问题,不要让自己带着遗憾离开。现在的基础学科研究越来越不受重视,大部分人都只重视能够带来利益的技术而不愿意花费财力物力研究基础的理论问题。从古至今,被人们称赞的大哲学家们所探求的归根到底也都是这些问题,可以称它们为终极真理。前面的路依然看不到尽头,希望心中的信念能够指引我一直走下去直到发现真理,愿真理常在。
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。
浩瀚的宇宙,神秘的地球,以及那些目前为止人类尚不足以弄明白的事物总是像磁铁般地吸引着有着强烈好奇心的人们。无论是年少的还是年长的,人们总是去不断的学习,为的是能更好地了解我们周围的各种事物。身为二十一世纪新一代的青年,我们有责任也更有义务去学习,了解,研究我们所处的环境。为此出于强烈的好奇心,利用周日难得的机会我认真地读了霍金先生写的《时间简史》一书,读完之后掩卷长思,细细的领略其中的哲理,让人耳目一新。
这本书是以普及科学知识为目的的著作,他教会了我们如何正确地看待世界以及我们周围的许许多多的奇异的事情,让我们学会了用科学的眼光来看待事物,而不是遇到难懂的事物就盲目的相信迷信之类的歪理邪说。任何事情的存在都有其存在的意义。就比如人人讨厌的蚊子,我想没有一个人会同意上帝创造蚊子这种生物,但是它又的确是我们地球生物圈中的一分子,肯定有它存在的道理,我们不能因为自我的关系而剥夺另一种生物存在的权利。看待事物要用科学的眼光,同样对待学习我们也要用科学的方法。怎么说呢,科学史上的每一个重大发现无不都是科学家们大胆假设小心论证而发现的,因此在学习方面我们也应该贯彻这种思想方法,不仅是在学习计划的制定上而且也应该在学习方法的应用上。
一个周全的严密的学习计划对于学习的时间安排是十分合理的,能达到事半功倍的效果,不是有句谚语,"凡事预则立不预则废"。而好的学习方法,将有助你的听课,自学,以及课后的复习,预习,这些对于大学生而言是相当重要的。更重要的是,如果我们能养成这样一种好的习惯,对于将来工作会有相当大的帮助。今后的社会是一个快速发展,信息广泛交流的人才展示平台,而严密的思维逻辑以及科学的做事方法便是其中的两件法宝,可以帮你在茫茫人海中脱颖而出,在人生的舞台上尽情地展现自我,实现自我的人生价值。
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。
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。
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