读《时间简史》有感

今天刚读完一本书,是史蒂芬霍金所著的《时间简史》。和我之前读的爱因斯坦的《相对论》,其中有很多相似和雷同的地方。都是从天文学物理学乃至数学和哲学的角度,去探索宇宙和生命的起源等奥秘。不同的诗,这本书趣味性更强一些,语言也被翻译的更浅显易懂。

建议对此书感兴趣的伙伴儿,可以先读一下《相对论》,有了相关方面的一些基础,再读起这本书来会比较容易上手。

下面我们就来解读一下这本书,全书分为八个大章,每一章同样分为若干小节。史蒂芬霍金是在爱因斯坦之后,通过对黑洞、红移及微波背景辐射等的研究,融合了量子理论,提出了他惊人的判断,宇宙是有限的,但无法找到边际,宇宙在150-200亿年前的大爆炸开端有一个奇点,这也是时间的起点。在此之前,时间毫无意义,空间-时间可看成一个有线无界的四维面,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。可以说他对爱因斯坦的相对论进行了进一部的提炼和归纳总结。

第一章,我们的宇宙图像。人类认识宇宙,从看星星开始,从最早的混天说,即世界是一个混沌的类似于鸡蛋的东西,盘古生在其中创造了人类文明;到之后的盖天说,即所谓的天圆地方;再到古希腊学者欧多克斯提出的地心说,后来经亚力士多德完善,最终由托勒密发展成为地球是宇宙的中心的宇宙模型;最后再由哥白尼提出的日心说。宇宙的起源推测经历了一个漫长的历史过程。星系是遍布宇宙的庞大星星岛,1609年意大利天文学家伽利略证实了德莫克利特的见解,即银河不是别的,而是汇聚成群的无数恒星的大集合,星系是一个包含恒星、气体的星际物质,宇宙尘和暗物质,并受重力束缚的大质量系统。我们所居住的地球深处于一个巨大的星系--银河系中,而在银河系外,还有上亿个像银河系这样的,被称为河外星系的太空巨岛。以太阳做参照物,银河系的质量大约是太阳的1万亿倍。太阳系内主要有八颗行星,至少165个已知的卫星,五颗已经被辨认出来的矮行星,和数以千计太阳系的小天体,这些小天体包括小行星,柯伊伯带的天体,彗星和星际尘埃。太阳系中的八大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,其中的六颗行星有天然的卫星环绕着。我们都知道宇宙在膨胀,却弄不懂金字塔,目前科学界认可的宇宙模型是大爆炸模型,也就是说宇宙正在膨胀,从大爆炸开始后,宇宙已经膨胀了130多亿年。在诸多埃及金字塔中,首都开罗郊外的胡夫金字塔是最著名的,这不光是因为它是所有金字塔中最大的,还因为他包含了诸多丰富的天文知识和数学知识,例如它的底部周长除以高度的两倍就是圆周率;塔内部的直角三角形厅体现了勾股定理;他总重约6000万吨,乘以10的15次方,刚好是地球的重量;塔高度的11倍,恰好是地球到太阳的距离;塔底边长大约是一年的天数;塔底面正方形的纵平分线延伸,刚好是地球的子午线;他的中心刚好位于各大陆引力的中心。金字塔到底是外星人留在地球上的建筑物,还是上个世代地球文明的遗产,目前仍是个谜。

第二章,空间和时间。就算物质都毁灭,时空依然相互独立存在。1676年,丹麦天文学家。欧尔·克里斯琴森·罗默,首次测量了光速。绝对时间和绝对空间的概念,来自大科学家牛顿。一切都是相对的,时间和空间是相结合的。爱因斯坦提出时空的四维概念,即经度、纬度、海拔和时间坐标。

第三章,膨胀的宇宙。星系不断远离,宇宙时刻在膨胀。大爆炸或者时间,也许有一个开端。宇宙是什么物质组成的呢?包括行星,恒星和星系等物质,大约只占了宇宙总质量的4%,其中23%是暗物质,而剩下的73%则是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。大爆炸过程中,由于引力的作用,物质出现了,生命出现了,并最终出现了人类。宇宙最终会归于死寂还是成为一点,这是未来很长一段时期内科学家们研究的课题。

第四章,基本粒子和自然的力。古希腊伟大的科学家哲学家,亚力士多德认为宇宙所有的物质都有四种基本元素,土、气、火和水组成。有两种力,引力和浮力作用在这些元素上。德莫克里特所提出的原子说,19世纪英国化学家道尔顿在进一步总结前人经验的基础上提出了近代意义上的原子学说。微小粒子间的四种强大力,携带力的四种粒子的第一种力是引力,第二种力是电磁力,第三种称为弱核力,最后一种则称为强核力。

第五章,黑洞到底黑不黑?1969年美国科学家约翰·惠乐在一项学术会议中率先提出了黑洞一词,以取代从前的引力完全坍缩的星球这一说法,而之所以叫黑洞,原因就是连光都会被这样的恒星所捕获。检测黑洞犹如在煤库里找黑猫。根据目前的黑洞理论,黑洞中心存在一个密度与质量无限大的奇点,所以要定义黑洞,必须先定义奇点,在奇点处,一切科学定律和我们预言将来的能力都将失效,然而对任何留存黑洞之外的观察者来说,这一影响显得无足轻重,因为从奇点出发的无论是光还是任何其他信号都不能到达它那。

第六章,宇宙的起源和命运。宇宙学家通常所指的大爆炸观点是:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大,温度极高的太初状态演变而来,并经过不断的膨胀到达了今天这样的状态。人们认为最开始的生命原始形式的形成,可能得益于原子的偶然结合,这些偶然结合,形成了某种叫做宏观分子的大结构,并在海洋中发展开来,自我复制是生命系统不同于化学系统的特征,在地球诞生后很久,遗传物质出现了,这些物质越聚越多,分子间互相影响,形成了更复杂的混合物。这些混合物再加上来自外太空的陨石提供的某些元素,最终产生了DNA。霍金提出了宇宙无边界的概念,即宇宙没有边际,不被创生也不被消灭。

第七章,虫洞和时间旅行。在理论上我们可以做时间旅行。因为相对论人们意识到时间旅行是可行的,当我们已接近光速移动时,时间将变得缓慢;跟光速一样的速度移动时,时间将静止;以超越光速的速度移动时,时间就会倒流。虫洞是宇宙中瞬间转移的时空隧道。时间旅行意味着超光速旅行。虫洞是时空中一条细细的管道,他能把两个几乎平坦的、相隔遥远的区域连接起来,不过迄今为止,科学家还没有观察到虫洞存在的证据。

第八章,物理学的统一。我们在寻找宇宙终极定律,霍金的看法是,我们仍可以以一种谨慎乐观的态度去相信,现在的我们可能已经接近了探索自然终极定律的终点。统一理论确实存在,还是只是我们的想象呢?这里存在三种可能,第一、完备的统一理论确实存在,对此如果我们足够聪明,终有一天会找到他。第二,并不存在所谓的宇宙终极理论,存在的只会是一个越来越精确,但不可能完全准确描述宇宙的无限的理论序列。第三,根本不存在宇宙的理论,超出一定范围的事件是不可预知的,他们只会一种随机而任意的方式发生。

总的来说,全书趣味性较强。通过文字的形式,将我们带入到宇宙和星系中遨游。只要你有足够的想象力,终将会在这本书中找到归宿。

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