序(原文摘抄)
从星系光谱的红移可以推断,越远的星系以越快的速度离开我们而去,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。
空间-时间一定存在奇点,在奇点处,所有定律以及可预见性都失效。(为什么呢?我不知道)奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件,才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。
霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可看成一有限无界的四维面。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。
霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是一个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。
他考虑黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,它以最后一刻的爆炸而告终。
第一章 我们的宇宙图像
公元前340年,亚里士多德提出8个天球围绕地球转的宇宙模型。
1514,哥白尼提出日心说。
1514年,也是西方船只第一次驶入中国,所以也是近代史的开端。
那么,在西方研究物理,数学,及宇宙时,中国在做什么呢?他们在——宫斗!棒棒哒!
1687,牛顿,万有引力。→宇宙无法是静态的。
1823,哲学家奥博斯,恒星永远亮,世间无黑暗。→或许恒星亮有时,暗有时。
所以物理学家与哲学家,其实是探索世界的同行人,物理学家多了演算能力而已。哲学家一样具备想象力与逻辑。
1781,康德,宇宙在时间上是否有开端、空间上是否有极限。无论有没有似乎都是悖论。
宇宙恒久远,是否有开端。变成神学问题了。它是一直这么永恒不变,还是某一刻突然变成这幅永恒不变的模样,只有上帝知道了。
还好,天文学家来帮忙了,1929,哈勃观测到,远处的星系以更快的速度离我们远去。→宇宙在膨胀!
经计算,一二百亿年前,宇宙是缩在一起的高密度小球,砰,爆炸了。这就是时间的开端。上帝再一次被侵占了其活动范围,他只能在爆炸那一刻或爆炸后某时刻创世纪了。
理论的定义:描述所观测到的世界的一些规则。好理论要满足两点:1.符合已观测到的内容,2.有预测作用。
这样的话,弗洛伊德的理论是好理论,他符合大量临床案例,其他人能依据他的理论分析理解并治好病人。他唯一的问题是观测性,基本很难测量一个人童年阴影面积,或者恋母程度。
牛顿的理论,日常简单好用,但放在宇宙和星系,爱因斯坦的理论是正确的。所以,各理论有不同用处。
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。它们是本世纪上半叶的伟大的智慧成就。
广义相对论是宏观,量子力学是微观。
第一章讲了宇宙理论的发展历程。
从地心说,到日心说,到爆炸论,从牛顿的力学到爱因斯坦的相对论,再到量子力学。科学家们肩负起人类中探照灯,帮我们看看世界究竟是什么样。哲学家也积极帮忙,提供思路。
结尾这个有点疑惑,如果人类也符合宇宙理论,那么这个理论也会影响人,那我们怎么知道我们能找到这个理论?
用进化论解释?因为总是适应环境的生存下来了?
那么,人工智能呢?如果人工智能有思考能力,他会无限接近他是人工智能这个真相吗?
另,人的探索和求知欲是人类进步的最大动力。
也会是人工智能反抗人的最大动力呀!
第二章 空间与时间
缺乏静止的绝对标准表明,人们不能决定在不同时间发生的两个事件是否发生在空间的同一位置。
这就是著名的刻舟求剑咯?
牛顿的相对运动理论→没有绝对静止→不存在绝对空间
爱因斯坦说:
不管观察者以任何速度作自由运动,相对于他们而言,科学定律都应该是一样的。
不管观察者运动多快,他们应测量到一样的光速。
相对论:1.能量等价于质量,所以,质量与速度正相关,越接近光速,质量变化越大。
2.光速恒定。因为没有绝对空间,速度却恒定,所以,没有绝对时间。
完美!
未来光锥,过去光锥
当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。
但是,光锥理论与牛顿的引力论矛盾,距离变化引起的引力变化不受时间约束。→广义相对论
测地线是两邻近点之间最短(或最长)的路径。
最长是啥意思?
广义相对论:星球在走最短路径,俗称直线,只是以四维时空参考,而在三维空间看来就是椭圆咯。
天哪天哪天哪!
这就是说,所有物,都在走最短路径,只是你眼瞎看不出直线只能看见曲线啊!因为你跟人家不是一个层次!
所以人呢,每个人的生命,也是在走最短路径,直线吧,只是别人眼瞎看不懂你的直线而已。
弯曲的河流呢,也是它能走的最短路径吧!因为加上时间这个纬度,它冲刷出直线河道的耗时算进去,那么弯曲是最省能量的。
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。
所以,别住高楼,爱因斯坦说你老的快!
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。
做光速飞船走了的人比他留在地球的双胞胎兄弟年轻,但地球兄弟觉得自己活了十年,飞船兄弟觉得自己活了一年。
所以,神话里天上一天,地上一年,绝逼是未来人穿越回去留下的思想!
空间和时间不仅去影响、而且被发生在宇宙中的每一件事所影响。
第三章 膨胀的宇宙
终于知道什么叫红移。多普勒效应
宇宙在膨胀
但是这膨胀似乎是房间里的大象,从牛顿时期人们就很容易能够猜想到,甚至爱因斯坦给他的广义相对论加上莫须有的反引力来平衡。——人们都不愿去想象宇宙在膨胀这个简单的解释。
因为太害怕吗?膨胀的宇宙,彻底抽掉人们最后一丝安全感,我们脚下亘古不变的大地,其实一刻也没有停止变化,而且越研究动静越大。
人类的潜意识早就知晓这件事,可是将它意识化却用了三个世纪。可见我们多么不想面对这件事。
费里德曼: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。所以,宇宙不可能是静止的。
——为什么?
宇宙会一直膨胀还是某一刻被引力拉回来塌缩,目前能测到的引力反正不够拉它回来。
不过太阳寿命有限,还没等塌缩太阳先熄火了,这个问题就先放下了。
人们更感兴趣的还是起源问题。
爆炸还是没爆炸,这是个严肃的问题。
一些人支持爆炸论,一些人强烈反对。或许人们不喜欢时间是从某一个点开始的。这再一次削弱了人的存在感?
第四章 不确定原理
量子理论就是测不准理论。(这是一个微观理论?)
这就像是必然性和偶然性。
测量本身来带了偶然性,于是影响了粒子的必然轨迹。
这一刻我终于明白,科学就是宿命论。
那些孜孜不倦研究世界的科学家,不过是想知道,我们从哪来,我们将到哪里去。
他们和算命的,或者说他们和宗教,想做的是同一件事,只是选了各自认可的方法。
结果,被打脸。
我们搞不清世界的起源,不知道我们从哪里来,好吧,先搁置。
可是我们又惊恐的发现,我们连我们身处何地都搞不清。我们连现状都测不准!
从何谈起往哪里去呢…
量子态就是概率论。这也是符合我们日常生活经验的。
一切粒子皆是波。粒子的能量越高,波长越短。
双缝实验中,一个电子可以同时经过两条缝。
只有它落在挡板上被测量时,才能确定的位置。
第五章 基本粒子和力
组成宇宙中物质的是自旋为 1/2 的粒子;在物质粒子之间引起力的是自旋为 0 、 1 和 2 的粒子。
不相容理论:组成物质的粒子不能同时具有相同的位置和速度。
这样才能成为一个一个不同的物,而非一锅汤。
任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。
携带力的粒子是虚粒子,但有时也能被测出来成为“实粒子”,这时它就是以波的形式存在。
存在四种力,引力,电磁力,弱作用力,胶力。
后三种似乎可以统一,但还不完善。
我突然想,四种力可以结合成一个理论。那有没有可能,不管是力还是粒子,本质上都是一种东西,只是组成形式不同而已。最终万物归一。
因为早期宇宙不服从T对称,所以产生了更多的夸克(而非反夸克),于是形成了物质。
这就是我们的来源。
第六章 黑洞
如果光是粒子,大质量恒星的引力会把光粒子吸回来,形成黑洞。
如果光是波,引力如何作用还不知晓。
疑惑:光是实粒子,引力是虚粒子,波是什么?
波是一种场,传播能量的形式。
弱的宇宙监督猜测:它使留在黑洞外面的观察者不致受到发生在奇点处的可预见性失效的影响,但它对那位不幸落到黑洞里的可怜的航天员却是爱莫能助。
强的宇宙监督猜测:在一个现实的解里,奇点总是或者整个存在于将来(如引力坍缩的奇点),或者整个存在于过去(如大爆炸)。
事件视界,也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界。
黑洞要么是完美小球,要么是对称陀螺状。
黑洞没有毛。
第七章 黑洞不是这么黑的
熵是测量一个系统的无序的程度。
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。
第八章 宇宙的起源
人择原理可以释义作:“我们看到的宇宙之所以这个样子,乃是因为我们的存在。”
暴涨模型的研究指出:宇宙现在的状态可以从相当大量的不同初始结构引起的。
在量子引力论中,存在许多不同的可能的宇宙量子态。
根据量子力学,时间和空间可能会共同形成一个在尺度上有限而没有任何边界或边缘的面。
“宇宙的边界条件是它没有边界。”宇宙是完全自足的,而不被任何外在于它的东西所影响。它既不被创生,也不被消灭。它就是存在。
第九章 时间箭头
热力学剪头,有序变无序
心理学剪头,只记得过去
宇宙学剪头,宇宙在膨胀
目前三者一致。
但是宇宙塌缩时,时间会倒退吗?
当宇宙开始收缩时或在黑洞中热力学和心理学时间箭头不会反向。
并不是宇宙的膨胀导致无序度的增加,而是无边界条件引起无序度的增加,并且只有在膨胀相中才有适合智慧生命的条件。
第十章 虫洞和时间旅行
虫洞可以实现时间旅行。
但最困扰的问题是,为什没有未来的人回到现在?
可能是平行宇宙理论。也可能是宿命论。过去和未来都不可改变,回到过去就是悖论。
也有可能允许小范围回去。
总之,谁知道呢?
目前没法证实啊。
第十一章 物理学的统一
(1)确实存在一个完整的统一理论,如果我们足够聪明的话,总有一天将会找到它。(2)并不存在宇宙的最终理论,仅仅存在一个越来越精确地描述宇宙的无限的理论序列。(3)并不存在宇宙的理论;事件在一定程度之外不可能被预言,仅仅是以一种紊乱或任意的方式发生。
第十二章 结论
我们已经重新将科学的任务定义为发现能使我们在由不确定性原理设定的极限内预言事件的定律。
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书名: A Brief History of Time
作者: Stephen Hawking
出版社: Bantam
出版年: 1998-9-1
页数: 212
定价: USD 18.00
装帧: Paperback
ISBN: 9780553380163