我的收获

相对论的书也看了几本了（包括大学的物理教材~），每次都觉得有新收获，把相对论搞得差不多明白了，但是每次拿到一本新书又发现自己其实还有很多不懂的地方，看新书又会有新收获。
这次用三四天的功夫把这本《时间的形状》看完了（在网上看的，最后一章的介绍超弦理论的部分没有看到），感觉收获颇大，阅读过程中也注意了自己的总结，就是害怕读完了过后又忘记了。现在用这篇书评形成一个读书笔记吧，总结一下自己的收获，以后如果又对这些东西陌生了，可以起一个提醒作用。
都是我自己的理解，应该会有很多错误。

狭义相对论部分：
伽利略提出，不能用做力学实验的方法区分所在环境是静止还是匀速直线运动，因此将静止和匀速直线运动统称为“惯性系”。
伽利略相对性原理：在一切惯性系中，力学规律不变。
爱因斯坦进一步提出，上帝不应该偏爱力学定律，因此在一切惯性系中，不应该仅仅是力学规律，而应该是所有物理定律（包括光速）都维持不变。
光速虽然也是速度，但和通常理解的速度（如小球运动的速度）是不同的，（这一点是看本书才有的收获，也是之前一直对光速理解不透彻的一个原因吧），因为光速不是描述物体运动的速度，而是描述光这一运动形式（光是震荡的电磁波）在真空中传播的速度。作者用了一个军训时一排人从1开始报数的比喻，决定报数速度的是人们的反应速度。因此光速和光源的运动情况是无关的，光速是空间对光的振荡的反应速度，因此是一个物理性质，一个物理常数，在所有惯性系中不变，为c。
光速不变是狭义相对论的大前提，从它可以推知：
1.同时性是相对的，一个惯性系中的同时在另一个惯性系中没有意义；
2.运动使时间膨胀，即，使时间变慢，“光子钟实验”；
3.运动使空间收缩，运动的长度会收缩；
4.运动使质量增大，接近光速时质量趋向于无穷，从而使得光速不可超越。

广义相对论部分：
爱因斯坦提出“等效原理”：引力场和加速度不可分辨。
任何非惯性系都可以看做引力场和惯性系的叠加。
引力场使得时空弯曲，“爱因斯坦的圆盘实验”：
1.引力场中不同位置，时间的膨胀不同；
2.引力场中不同位置，空间收缩不同。
这样，任何不受引力之外的物体运动轨迹都是直线。受引力的物体运动之所以不是直线正是因为引力造成了空间弯曲，所以引力是通过将空间进行弯曲来起作用的。这种“空间的弯曲”在空间中传递是需要时间的，传递的速度正是光速，即引力的振荡——引力波。
引力来自于质量，质量造成空间弯曲，使得逃离这个空间需要一定的速度下限，该速度下限与造成空间弯曲的实体的质量和半径有关，若半径足够小（小于史瓦西半径）则逃逸速度超过光速，这样的实体就是黑洞，是一个质量和半径之比非常大的实体造成的空间极度弯曲的存在，像是一个洞。黑洞是广义相对论最重要的推论之一。
因为宇宙空间是不平坦的（被各种有质量的实体弯曲），因此可能会有两个黑洞连接在一起的情况——虫洞，但这并不能用来进行时空旅行，因为即使从黑洞A掉落后会进入黑洞B，也不能逃离黑洞B，除非在另一头与黑洞A相连的是一个白洞，然而白洞从没被观测到过。
广义相对论预测宇宙不可能是稳定的，要么膨胀要么收缩，哈勃观察到宇宙在膨胀（哈勃的另一个贡献是发现了银河系以外的宇宙），而且在加速膨胀，这也说明了宇宙是没有中心的，从任何一个点来看，其余所有点都在加速远离自己。
宇宙膨胀算是相对论的一个结论，那么从此推论的话便得到宇宙是从一个点一点点膨胀来的，这就是大爆炸理论，也算是广义相对论的一个推论吧（？）。

时空的概念：
爱因斯坦认为，时空不可分，物体在时空中速度恒为c，只不过要分解为在时间中的速度和在空间中的速度。空间中速度越大，时间中速度就越小，因此运动的物体时间会变慢。光子在空间速度为c，时间中为0，因此现在看到的光子仍然和大爆炸时一样，没有变老。说到光子，光的波粒二象性，更应该强调的应该是它的波动性，而不是粒子性，强调粒子性则会引起误解，至少引起了我曾经的误解，这次算是理解的比以前好了些。关键在于光子没有质量，这应该就根本区别与其它的传统概念上的微观粒子了。所以，我更愿意将光理解为“表现出某种粒子性的波”而不是“表现出某种波动性的粒子”。
说回时空。广义相对论认为引力可以同时引起时间弯曲和空间弯曲，这里就可以说成是时空弯曲了，即宇宙的时空是不平坦的。不平坦是否有可能成环呢？貌似提到相对论的一个解允许这种时空闭环的存在。作者这里提到了莫比乌斯环，我不明白为什么要用莫比乌斯环作类比，不明白在这个问题上莫比乌斯环比普通的纸环有何特殊之处。莫比乌斯环的特点应该是“只有一个面”和“沿着其运动一圈改变手性”这样的性质，我看不出这和时空闭环有什么关系，此处存疑。
时空概念的一个推论就是“光锥”了，将时间作为一个维度，来画任何一个事件的世界线的话，都不可能超出其光锥，因此两件事情要想发生关系，一个必须在另一个的光锥中。简单地说就是，此处的事件要想对（空间上的）远方发生作用，需要时间去传播（最快光速，即光锥的边界），要想对越远的地方产生影响，也就需要越长的时间，因此对于一个空间上距离很远，但时间轴上又距离很近的时空中的一点来说，显然不在此处时空的光锥中，也就不会受到此处时空发生事件的影响，（只能影响到人家的未来，而不能影响到人家的现在）。
而后又给出了一个“宇宙终极图景”——所谓果壳中的宇宙，即我们宇宙的过去光锥。这个图景最让人摸不着头脑的地方就是为什么会有“超大密度引起光锥弯曲”这样一件事情的发生？为什么宇宙的过去光锥是果壳型？不甚理解，作者也没有说。此处存疑。
接下来作者介绍了在三维中理解四维空间的一些办法，“展开面”和“投影”，此处和主题关系不大，但还是很有意思的。

最后分别介绍了量子物理和超弦理论。前者因为看过《上帝掷骰子吗》，而且作者只用一章的篇幅介绍，所以没有太多新的收获；后者是我很感兴趣的部分，可惜作者没有全贴出来，也许等有了实体书再补上这一课吧。
对了，超弦理论认为，“一切都是空”，物质分到细处是基本粒子——夸克，而夸克是蜷缩在低维的高维的空间，因此一切都是空间，或者说宇宙不是物理的，而是几何的。

算是把全书的内容回顾了一遍，除了这些理论的部分，还有很多对经典物理实验和思维实验的描述，都很精彩。

这本书是我读过的讲解相对论最清楚、最负责的一本书，作者真的像他说的那样（好像是说他喜欢的一位科普作者），对读者会产生什么样的疑问非常清楚，这本书解决我对于相对论的疑惑是最多的，虽然我还是没有全部明白，不过真的已经有非常大的收获了。对作者说一声谢谢。

虽然难说完美，但绝对值四星半。

期待作者的下一本书。

PS.另外在读本书的过程中，机缘巧合地了解了一个概念叫“民科”，挺有意思。。。呵呵。