时间简史:从大爆炸到黑洞

想看这本书的原因是《爱情公寓》里面的一菲看了这本书,所以我决定看下,看剧中的那本书似乎是一本很厚很难懂的书籍,实际这本书只有短短不到300页,当然霍金似乎还写了一些列续集,当然的确难懂,或者表述不清晰。

斯蒂芬霍金是当代的知名科学家,相比其它科学家来说他的确更知名些,一部分原因是他的形象令人记忆深刻,另外一部分原因自然是他的成就与他的形象的对比。

这本书应该定位为科普书籍,里面虽然谈到了许多物理数学概念但是没有一笔带过没有更加深入的讨论,这本书有点像是给读者介绍近代物理数学理论的发展历史。

霍金其人

我对霍金本人有偏见。他很厉害,他比很多普通人都厉害,特别是他在得了卢伽雷氏病之后坚持科学研究也是令人佩服,但是他还是称不上当代最伟大的物理学家之一,他主要研究的方向是宇宙论(宇宙起源,大爆炸,奇点)和黑洞,我觉得前者是人们普遍知道了宇宙正在不断扩张,后者是人们发现部分恒星死亡之海坍塌成中子星的基础上,霍金在进一步猜想(当然,他肯定会弄好多公式数学去证明这些),他提的这两个预言和现象都无从观察(一个太遥远,一个光都跑不掉,无法观察)。

霍金是剑桥大学的卢卡逊数学教授。这个职务曾为牛顿,后来又为狄拉克,这两位非常大和非常小的世界的有名的探索者担任过。他是他们的毫不逊色的继承人。

我还是一名研究生,正在尽力寻求一个完成博士论文的问题。两年之前我即被诊断得了肌萎缩性(脊椎)侧索硬化症,通常又称为卢伽雷病或运动神经细胞病,并且得知只有一两年可活了。在这种情况下,看来没有多少必要攻读博士学位了,我预料不能活那么久。然而两年过去了,我没有糟糕到那种程度。事实上,我的事情还进行得相当好,还和一个非常好的姑娘简.瓦尔德订婚了。但是为了结婚,我需要一份工作;为了得到工作,我需要一个博士学位。

嗯谁没年轻过

霍金年轻时

只有少数人可以跟得上知识快速进步的前沿,但他们必须贡献毕生的精力,并局限在一个小的领域里。

或许这就是霍金写科普书籍的原因之一吧。

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。

书籍的最后,霍金分别介绍了牛顿,伽利略和爱因斯坦,我想这三个人肯定是从小就崇拜的对象,特别他对伽利略更是如此,伽利略坚持真理结果是终身的软禁:

1642年,即他逝世前4年,当时他仍然被软禁着,他第二本主要著作的手稿被偷运给一个荷兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学》的书,甚至比支持哥白尼更进一步,成为现代物理学的发端。

里面提到爱因斯坦一直是一个被人们讨厌的人(出名前),他的言论,他的作风与周围一切格格不入。

也提到了牛顿后半生的颓废。

奇点和黑洞

然而,人实在不能辩赢数学定理。所以我们的工作最终被广泛接受,现在几乎每个人都假定宇宙是从一个大爆炸奇点起始的。颇具讽刺意味的是,现在我改变了想法,试图去说服其他物理学家,事实上在宇宙的开端并没有奇点,正如我们看到的,一旦考虑了量子效应,奇点就会消失。

广义相对论只是一个不完全的理论,它不能告诉我们宇宙是如何开始的,因为它预言,所有包括它自己在内的物理理论都在宇宙的开端失效。然而,广义相对论宣称自己只是一个部分理论,所以奇点定理真正显示的是,在及早其的宇宙一定有过一个时刻,那时候的宇宙如此之小,人们不能不理会20实际另外一个伟大的部分理论——量子力学的小尺度效应。

我赞成:

波粒二象性决定了光可能被力影响和扭曲。

中子星的半径很小:

中子星的半径大约为10英里,只是恒星变成黑洞的临界半径的几倍。如果一颗恒星能坍缩到这么小的尺度,预料其他恒星能坍缩到更小的尺度而成为黑洞,就是理所当然的了。

物理学家约翰·惠勒曾经计算过,如果将世界海洋里所有的重水制成一个氢弹,则它可以将中心的物质压缩到产生一个黑洞。(当然,那时没有一个人能残留下来观察它!)

为什么科学家说有可能有多重宇宙:

零的2倍仍为零。这样,宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍,而不违反能量守恒。

四维中的时间维其实是指虚时间:

必须引入“虚”时间的概念。虚时间是不能和空间方向区分的。如果一个人能往北走,他就能转过头并朝南走;同样的,如果一个人能在虚时间里向前走,他应该能够转过来并往后走。这表明在虚时间里,往前和往后之间不可能有重要的差别。另外一方面,当人们考察“实”时间时,正如众所周知的,在前进和后退方向存在着非常巨大的差别。

物理学四大力

携带力的粒子按照其强度以及与其相互作用的粒子可以分成四个种类。

大部分物理学家希望最终找到一个统一理论,该理论将四种力解释为一个单独的力的不同方面。确实,许多人认为这是当代物理学的首要目标。

  1. 第一种力是万有引力。

  2. 电磁力,它作用于带电荷的粒子。

  3. 弱核力。它负责放射性现象,并只作用于自旋为1/2的所有物质粒子.

  4. 强核力。它将质子和中子中的夸克束缚在一起,并将原子核中的质子和中子束缚在一起。人们相信,称为饺子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。

其它

艾萨克·牛顿爵士出版了他的《自然哲学的数学原理》.

科学的终极目的是提供描述整个宇宙的单一的理论。

今天,科学家按照两个基本的部分理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。

当代物理学的一个主要的努力,以及本书的主题,即是寻求一个能将其合并在一起的新理论——量子引力论。

亚里士多德和牛顿都相信绝对时间。也就是说,他们相信人们可以毫不含糊地测量两个事件之间的时间间隔,

牛顿或其他人早就应该意识到,静态的宇宙在引力的影响下会很快开始收缩。然而现在假定宇宙正在膨胀,如果它膨胀得相当慢,引力就会使之最终停止膨胀,然后开始收缩。

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

一个人可以绕宇宙一周最终回到出发点的思想是科学幻想的好题材,但它在实际上并没有多大意义。因为可以证明,一个人还没来得及绕回一圈,宇宙已经坍缩到了零尺度。你必须旅行得比光还快,才能在宇宙总结之前绕回到你的出发点——而这是不允许的。

拉普拉斯提出,应该存在一族科学定律,只要我们知道宇宙在某一时刻的完全的状态,我们便能预言宇宙中将会发生的任一事件。

尽管爱因斯坦在发展这些观念时起了很大作用,但他非常强烈地反对这些。他之所以得到诺贝尔奖就是因为他对量子理论的贡献。

它在数学上解释了为何电子具有1/2的自旋,也即为什么将其转一整圈不能、而转两整圈才能使它显得一样。

很多奖是因为显示宇宙不像我们曾经想像的那么简单而授予的!

这就是应用称为人存原理的一个例子。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。”

智慧生命才得以发展并能质疑:“为何宇宙是我们看到的这种样子?”答案很简单:如果它不是这个样子,我们就不会在这里!

热力学第二定律:

它可表述为,在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。换言之,它是穆菲定律的一种形式:事情总是越变越糟!