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我们对宇宙的认知

在古老的东方世界，在人们的脑子里有一个说法叫天圆地方，我们生活的地方四四方方，而天空却是圆的；在古老的西方世界，在人们的老子里地球是宇宙的中心，太阳也是要围绕着地球转的，简称“地球中心说”。

这个问题霍金在《时间简史》中列举了托勒密，亚里士多德，哥白尼，伽利略，牛顿等大神出来发表重要讲话，告诉我们生活的宇宙是什么样子滴？

时代在发展，不断涌现新的学说，旧的学说被拍死在沙滩上，新的学说在舞台中央还没站位又被更新的学说取代！给人的感觉就是城头变幻大王旗， 你方唱罢我登场。有一天发现，哎呀，怎么感觉最初的学说才是正确的，于是所有的科学家又埋头苦干，发扬革命乐观精神，在早已堆积如山的资料里面寻找支撑，不断的循环往复，无始无终。

2

宇宙空间和时间

时间是怎么回事儿？人为什么会随着时间老去？空间是什么样子？我们真的可以穿越时空吗？

如果缺乏静止的绝对标准，我们就不能确定，在不同的时间发生的两个时间是否发生在空间相同的位置上。因此，间不是绝对的。

费里德曼对于宇宙作出了两个非常简单的假定:我们不论从哪个方向看，也不论在任何地方进行观察，宇宙看起来都是一样的。

通过宇宙微波背景辐射的观测发现我们的宇宙已经膨胀了138亿年，但宇宙的直径显然要大于这个数值，最新的研究认为宇宙的直径可达到920亿光年，甚至更大。一光年是什么概念？约为94605亿千米。

而DNA与化石证明，人类大约于200万年前起源于非洲，和宇宙存在的时间相比，我们简直弱爆了！恐龙是出现于2.45亿年前并繁荣至今的陆生脊椎动物。非鸟恐龙在6500万年前白垩纪结束的时候，突然全部消失。恐龙在地球上统治的时间都比人类长的多得多，所以研究宇宙的时间我们未必比恐龙知道的多，而存在于地球这么长时间的巨无霸是怎么消失的，我们一点都不知道，所以的网上的信息都只是猜测，所以要探索宇宙首先要承认我们的无知。

3

不确定性原理

这个理论是说，你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度，粒子位置的不确定性，必然大于或等于普朗克斯常数除于4π（ΔxΔp≥h/4π），这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

用海森堡自己的话说：“在因果律的陈述中，即‘若确切地知道现在，就能预见未来’，所错误的并不是结论，而是前提。我们不能知道现在的所有细节，是一种原则性的事情。”
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不确定原理实质是对因果论的一种更加肯定，可想而知，任何一种在微小的观测都可以使对象的状态发生改变，从而使原对象的体系进入一个新的状态量，而在未对其干扰前他的状态量却会沿着一个自身作用的方向发展。

不确定性意味着，人们对其中一个量知道的越准确，则对另一个量知道得越不准确。

这就显得很尴尬了，根据牛顿经典力学，宇宙是完全被决定的。他认为存在一组科学定律，只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态，我们便能依此预言宇宙中将会发生的任一事件。

就像一颗苹果从树上砸到我头上，咣当一下，是有重量，距离，和加速度的，一切都是可测量了，要是一切都不可测，上帝不是疯了吗？

4

黑洞

黑洞并不是霍金的专利，这一术语是至少可以追朔到200年前。

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大体积无限小的天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

get一个新技能：大家尝试用电脑百度一下”黑洞“，会发现神奇的事情出现，胆小的不要打开，好奇心害死猫，别怪我没提醒你，不要问我是怎么知道的。

这个名字的第一个字“黑”，表明它不会向外界发射或反射任何光线，也不会发射或反射其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它，它绝对是“黑”的。第二个字“洞”，说的是任何东西只要一进入它的边界，就休想再溜出去了，它活像一个真正的“无底洞”。[3]

为了理解黑洞是如何形成的，霍金给我们简单介绍了一下原理，一起来学习学习：
我们需要理解恒星的生命周期，起初，大量的气体受到自身引力的吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子越来越频繁地以越来越大的速度相互碰撞——气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开二十聚合形成氢。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这附加的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。

物理学家约翰曾经计算过，如果将世界海洋里所有的重水制成一个氢弹，则世界海洋里所有的物质压缩到产生一个黑洞。

比较实在的一种可能性是：在极早期宇宙的高温和高压条件下可能产生这样一个小质量的黑洞，所以只有当早起宇宙不是完全光滑和均匀时，这才有可能形成黑洞。
1974年，霍金通过量子力学的方法得出结论：黑洞不仅能够吸收黑洞外的物质，同样也能以热辐射的方式向外“吐出”物质。而这种量子力学现象，就被称为霍金辐射。

而国北卡罗来纳大学教堂山分校理论物理学教授劳拉·梅尔西尼—霍顿发表在著名的预印本网站ArXiv和《物理快报B》杂志上的文章却指出，科学家研究了50多年的黑洞根本就不存在……

然而时至今日，科学家关于黑洞的一切还是争论不休，黑洞到底是什么样子？没有人去过，不知道，去了估计也回不来。

黑洞毕竟不是”黑洞“，它们像一个热体一样发热发光，它们越小则发光发热的越厉害。所以，看起来荒谬，而事实上却是，也许小的黑洞比大的黑洞更容易探测到！

5

宇宙的起源和命运

从爱因斯坦广义相对论本身就能预言：时空在大爆炸奇点处开始，并会在大挤压奇点处或在黑洞中的一个奇点处结束。
宇宙究竟是否有一个开端或者终结？如果有的话，它们到底是什么样子？

1948年，科学家乔治·伽莫夫和他的学生拉夫·阿尔法在一篇著名的合作论文中作出了惊人的预言：宇宙的热的早期阶段的辐射（以光子的形式）今天还应该在周围存在，但是温度已被降低到只比绝对零度（-273℃）高几度。

大爆炸后的几个钟头之内，氢和其他元素的产生就停止了。之后的100万年左右，宇宙仅仅是继续膨胀，没有发生什么事。最后，一旦温度降低到几千度，电子和核子不再有足够的能量去战胜他们之间的电磁吸引力，就开始结合形成原子。
那为什么早起的宇宙如此之热?

在宇宙初期大爆炸之后，寻找任何空间区域在任意给定的结构的概率，都是一样的，如此说来，不管早期是热还是冷都是随机存在的。
人存原理可以解释为：“我们看到的宇宙之所以如此，乃是因为我们的存在。”

后记:这是郎仔第二遍看完霍金《时间简史》后整理出来的，话说古人仰观宇宙之大，俯察品类之盛，总是能得出自己的体会，郎仔书读的少，其实已经很少看书，偶尔看也只是做做样子……我对时间其实没什么概念，借着网络时代记录下读书笔记，不足之处，多多留言，我会看到并改正的。