注:下面加粗字为书摘,倾斜字体为自己纯个人读后的一些不成熟的胡思乱想~
1. 他的红移定律说,从星系光谱的红移可以推断,越远的星系以越快的速度飞离开我们,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。
所有定律和可预见性都在奇点处失效。奇点可以看做时空的边缘或边界。
——《译者序》
2. 在只是一个假设的意义上讲,任何物理理论总是临时性的;你永远不可能证明它。
——《第一章》
3. 但是牛顿理论已经摆脱了绝对静止的观念,所以如果假定光以固定的速度旅行,人们就必须说清这固定的速度是相对于何物来测量的。
以前只知道光速为3×10^8 cm,但很少深入的想过这种速度是要在什么条件下测量的,速度快慢,或者此时彼克的时间都应该有个参照才得以成立不是么?那么时间的参照是什么呢?哦,霍金告诉我们空间中存在无所不在“以太”。
当一个物体接近光速时,它的质量上升得越来越快,这样它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。
同样地,我们可以用叫做光秒的更方便的新长度单位,这就是简单地定义为光在1秒中行进的距离,现在,我们在相对论中按照时间和光速来定义距离,从而,自然而然地,每个观察者都测量出光具有同样的速度(按照定义为每0.000000003335640952秒之1米)。没有必要引入以太的观念,正如迈克耳孙-莫雷实验显示的那样,以太的存在是无论如何检测不到的。然而,相对论迫使我们从根本上改变了我们的时间和空间观念。我们必须接受,时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在一起形成所谓的时空的客体。
霍金说研究宇宙学或者天文学,时间和空间是不能割裂来看的。
例如,假定太阳就在此刻停止发光,它不会对此刻的地球上的事情发生影响,因为它们是在太阳熄灭这一事件的他处(图2.12)。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。
我们所知道的事件无非就是有人见证过它的发生,这就是眼见为实。但是眼之所以能见乃是因为光的传播,在地铁站看见地铁进站了,这距离相对于光速来说是非常短的,其时间可以忽略不计,因此我们平时很少思考关于时间的发生和光之间的关系。但是这种关系要是放在宇宙的行星与行星之间,这种关系就不得不考虑了。可以说,霍金的这本书真的是让我们对于很多习以为常的东西有了或多或少更深一层次的理解。
广义相对论的另一个预言是,在像地球这样的大质量的物体附近,时间显得流逝得更慢一些。这是因为光能量和它的频率(光在每秒钟里波动的次数)有一种关系:能量越大,则频率越高。当光从地球的引力场往上行进,它失去能量,因而其频率下降(这表明两个相邻波峰之间的时间间隔变大。)在上面的某个人看来,下面发生的每一件事情都显得需要更长的时间。
这才是佯谬。在相对论中并没有唯一的绝对时间,相反,每个人都有他自己的时间测度,这依赖于他在何处并如何运动。
相对的概念这个应该引起重视。
——《第二章》
4. 现在我们知道,我们的星系只是用现代望远镜可以看到的几千亿个星系中的一个,每个星系本身都包含有几千亿颗恒星。
深感宇宙之浩大,而我们之渺小。
光的不同波长正是人眼看成不同颜色的东西,最长的波长出现在光谱的红端,而最短的波长在光谱的蓝端。
或换句话讲,星系越远,它离开我们运动得越快!这表明宇宙不能像人们原先所想象的那样处于静态,而实际上是在膨胀;不同星系之间的距离一直在增加着。
——《第三章》
5. 此外,位置测量得越准确,所需的波长就越短,单个量子的能量就越大,这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之,你对粒子的位置测量得越准确,你对速度的测量就越不准确,反之亦然。
不确定性原理。
他的情绪可以用他著名的断言来表达:“上帝不掷骰子。”然而,其他大多数科学家愿意接受量子力学,因为它和实验符合得很完美。
这段关于爱因斯坦的小故事还是第一次了解,可以说这样有趣的科普小故事可以成为别人的谈资。
形成泡的很薄的水膜的两边的光反射引起的。白光由所有不同波长或颜色的光波组成,在从水膜一边反射回来的具有一定波长的波的波峰和从另一边反射的波谷相重合时,对应于此波长的颜色就不在反射光中出现,所以反射光就显得五彩缤纷。
肥皂泡透着的七色彩虹谁都见过,可是我们和科学家的区别就是,我们只局限于现象,从不想为什么。我现在突然好奇孩子时期的我,还问妈妈为什么肥皂泡在阳光下是五彩缤纷的呢?
——《第四章》
6. 正如我们在上一章所看到的,量子力学告诉我们,实际上所有粒子都是波,粒子的能量越高,则其对应的波的波长越短。
后面的摘要也会提到,这就是常说的波粒二象性。波既可以认为是粒子也可以看做波,反之粒子也是。
泡利不相容原理是说,两个类似的粒子不能存在于相同的态中,也就是说,在不确定性原理给出的限制下,它们不能同时具有相同的位置和速度。
现在我们知道,任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。(对于携带力的粒子,反粒子即为其自身)。也可能存在由反粒子构成的整个反世界和反人。然而,如果你遇到了反自身(图5.8),注意不要握手!否则,你们两人都会在一个巨大的闪光中消失殆尽。
以前曾提过“反粒子”,但是不知道是不是霍金的这本书让这个概念变得更加普及。毕竟,在我读到这本书的时候,霍金先生已故,而这本书已过了风靡的鼎盛时期,成了一种荐书的经典。
很多奖是因为显示宇宙不像我们曾经想象的那么简单而授予的!
因为读这本书的时候,在网上搜索关于霍金的事迹,无意间看到为什么霍金这么伟大,却没有获得诺贝尔奖这个问题的时候,在好奇心趋势下点了进去才知道,原来诺贝尔奖一般只会授予那些能够被实验证明的理论学说,但是霍金提出的关于宇宙学和著名的“霍金辐射”还没有被实验所证明。也是因为这个爱因斯坦的相对论影响甚大,却是因为相比之下,影响力比相对论小得多的光电学说的成就被授予了诺奖。
——《第五章》
7. 这样,存在一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者现在我们将这区域称作黑洞,将其边界称作事件视界,而它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的那些路径相重合。
此外,它的大小和形状,只决定于它的质量和旋转速度,而与坍缩形成黑洞的原先物体的性质无关。
这是说无论什么形状的行星,在坍缩后都更可能是球体。
然而,1963年,加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了在称为3C273(即是剑桥射电源编目第三类的273号)射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移,这类星体质量必须这么大,并且离我们必须这么近,势必干扰太阳系中的行星轨道。这暗示这个红移是由宇宙的膨胀引起的,进而表明此物体离我们非常遥远。由于在这么远的距离还能观察到,它必须非常亮,也就是必须辐射出大量的能量。人们会想到,产生这么大能量的唯一机制看来不仅是一个恒星,而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他相似的类星体,它们都有很大的红移。但是它们都离开我们太远了,所以对之进行观察太困难了,不能给黑洞提供结论性的证据。
在后续整理笔记的时候,乍一看这么长的书摘,我便努力回忆当时画上这段话是为了什么。想在想想自己还挺可爱的,哈哈,我当时一定是因为好奇科学家是怎么断定存在黑洞的呢,既然光线射进去都没办法逃离。而这一处,看到了似乎可以解释我心中的疑虑所以赶忙划了线。
在宇宙的漫长历史中,很多恒星肯定烧尽了它们的核燃料并坍缩了:黑洞的数目甚至比可见恒星的数目要大得多。
我就是那种一旦眼前的词汇给我一种浩瀚无垠的感觉,我就会觉得宇宙之广博,人类实在是沧海一粟,说起来浪漫却老掉牙的感触。哈哈哈。
然而,正如我们将要在下一章看到的,黑洞毕竟不是真黑:它们像一个热体一样发热发光,它们越小则发热发光得越厉害。所以,看起来荒谬,而事实上却是,也许小的黑洞可以比大的黑洞更容易探测到!
哇哦!这又说黑洞有的可以发光放热,这就意味着辐射能量么?似乎和之前说的任何物质到了黑洞界内都逃脱不得想冲突呢。
——《第六章》
8. 它陈述道:一个孤立系统的熵总是增加的,并且将两个系统连接在一起时,其合并系统的熵大于所有单独系统熵的总和。
1+1>2。
正如固斯说过的:“都说没有免费午餐这回事,但是宇宙却是最彻底的免费午餐。”
这里是在热力学第二定律,即事物总是向着熵增加的方向发展,这一定律的前提下提出的。那么为了让宇宙的沿着熵增加的方向演化,之前的起点必须是规则的,体积小的,后面才会逐渐爆炸成今天我们看见的样子。
——《第八章》
9. 换言之,对于其他行星上的居民,若他们是我们的镜像并且由反物质而不是物质构成,则生活会刚好和我们一样。
换言之,它是穆菲定律的一种形式:事情总是越变越糟!(这里说的是热力学第二定律)
无序度或熵随着时间增加是所谓的时间箭头的一个例子:时间箭头将过去和将来区别开来,使时间有了方向。
处在收缩相的人们将以倒退的方式生活:他们在出生之前即已死去,并且随着宇宙收缩变得更年轻。
时至今日,这些观点我虽然第一次白纸黑字的看到这样的理论或者说是预言或猜想,但是近几年总是能隐隐约约听到哪部电影或动漫以这样的思路进行拍摄的。到今天为止,真切的在霍金——一位很权威的科学家嘴里听到这样的只可能在科幻电影中看到的场景还是非常惊讶,其实更准确的说是欣喜。
当你发现自己犯了像这样的错误后该如何办?有些人从不承认他们是错误的,而继续去找新的往往相互不协调的论据为自己辩解——如爱丁顿在反对黑洞理论时之所为。另外一些人首先宣称,从来没有真正支持过不正确的观点,如果他们支持了,也只是为了显示它是不协调的。在我看来,如果你在出版物中承认自己错了,那会好得多并少造成混乱。爱因斯坦即是一个好的榜样,他在试图建立一个静态的宇宙模型时引人了宇宙常数,他称此为一生中最大的错误。
位越高,荣誉满身,越是难以承认自己的错误。我这点就做的很不好,倒不是说别的,就是和男朋友吵完架哈,我错了也不愿意承认。
为了生存下去,人类必须消耗能量的一种有序形式——食物,并将其转化成能量的一种无序形式——热量,这样智慧生命不能在宇宙的收缩相中存在。
——《第九章》
10. 人们能否旅行到未来或过去吗?H·G·韦尔斯在《时间机器》中,正好像其他无数的科学幻想作家那样,探讨了这些可能性。
不为别的,单纯想记录下这本书。
宇宙常数是当爱因斯坦以为宇宙是不变时引进的。在哈勃发现了宇宙的膨胀后,就不再需要宇宙常数,而现在普遍认为它应为零。
顾名思义,虫洞就是一个时空细管,它能把两个相隔遥远的几乎平坦的区域连接起来(图10.4)。
这是说宇宙不仅仅有一个单独历史,它有所有可能的历史,每一个历史都有自己的概率。
这很像自己前几天看的剧场版《命运石之门》的中提到的多条世界线的概念。
——《第十章》
11. 随着量子力学的发现,我们认识到,由于总存在一定程度的不确定性,因此,不可能完全精确地预言事件。
如果我们确实发现了一个完备的理论,在主要的原理方面,它应该及时让所有人理解,而不仅仅让几个科学家理解。
不得不说,一位伟大的科学家有这样的见解,让科学不神秘化,接地气,这种想法很了不起。真的高深,不是要假装高深,一切理论落到实处才具有研究的价值。我们写论文应该也这样。
——《十一和十二章》
