每次讀完作者寫的作品,總能帶給我全新的認(rèn)知。?寫讀后感時(shí),應(yīng)該著重描述那些讓你感觸最深的情節(jié)與人物,我們絞盡腦汁制作出了這份“果殼讀后感”希望您喜歡,這篇文章很有價(jià)值建議加入收藏夾方便下次閱讀!
依照霍金的理論,胚在虛時(shí)間的歷史將決定它在實(shí)時(shí)間的發(fā)展。高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)完全光滑的球形的4維“果殼”的概率是最高的;然而,這又對(duì)應(yīng)于在實(shí)時(shí)間內(nèi)以暴脹方式永遠(yuǎn)膨脹的胚。星系不能在這種胚世界中形成,從而智慧生命也不會(huì)出現(xiàn)。然而,高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)有點(diǎn)不光滑和偏離球形的4維“果殼”的概率雖然稍低一些,但是卻能與實(shí)時(shí)間中的減速暴脹過程(胚在開始時(shí)有一個(gè)加速膨脹——暴脹的相,隨后膨脹又緩慢下來)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)減速暴脹過程中,星系可能形成,智慧生命也會(huì)出現(xiàn)。有趣的是,這些智慧生命將會(huì)創(chuàng)造一種宇宙理論,認(rèn)識(shí)到他們來自于不那么光滑,也不那么圓的4維“膜”。
在讀完《果殼中的宇宙》和《宇宙的起源與歸宿》之后,有一種感覺。人類置于茫茫的宇宙之中實(shí)在是太渺小了,而且對(duì)所存在的宇宙也只是停留在理論階段,完全沒有實(shí)力實(shí)踐。而當(dāng)中一些妄想要挑戰(zhàn)自然挑戰(zhàn)宇宙的人類不是太狂妄,太可笑了嗎?雖然他們可以說是人存理論決定這個(gè)宇宙,但是沒有確鑿的證據(jù)是不能使全世界的人類信服的。而神創(chuàng)論更是無從談起,他們想說他們那個(gè)萬能的上帝么?可惜,親愛的上帝不是萬能的,他能造出一塊自己也搬不起的石頭么?
人類還有很多未知的世界需要我們不斷探索,我相信,事實(shí)只有一個(gè),人類在將來,一定會(huì)得到我們想要的答案。
《果殼中的宇宙》是霍金的又一部偉大的作品。
第一章主要介紹了廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論,以及愛因斯坦是如何以它為基礎(chǔ)進(jìn)行下一步的思考和研究的,同時(shí)還說明了霍金本人的看法,比如介紹相對(duì)論簡史,這些內(nèi)容聽了多遍,自然很熟悉。還有就是里面關(guān)于膜的描述,很吸引人。這里涉及到我們對(duì)于空間維數(shù)的感知。二維的人對(duì)她們的世界司空見慣,很難理解三維的空間。對(duì)于身處四維時(shí)空的我們,去理解更高維度的空間就更難了。但是想象一下更高維度將是什么樣子也是很頭疼很好玩的。第二章講了一種假設(shè)。作者假設(shè)時(shí)間是有形狀的,并通過量子公式驗(yàn)證了這種假設(shè)與相對(duì)論的理論是相符的;第三章作者是在解說宇宙。他認(rèn)為宇宙有許多重的歷史,每一個(gè)歷史都可以是由微小的粒子構(gòu)成;第四章講了一個(gè)預(yù)言,霍金先生預(yù)言在超引力的狀態(tài)下(如黑洞)時(shí)間彎曲,我們?nèi)绾谓档臀覀冏陨韥磉m應(yīng)未來;最后兩章用宇宙中的各種條件來擬出我們作為生物在時(shí)空中旅行的種種可能性以及我們與宇宙的關(guān)系,還提出了我們所生活的地方是否虛無等假設(shè)。
這本書的內(nèi)容給了我很大的震撼。讀了它,讓我再碰到其他奇怪的問題時(shí)不會(huì)再迷惑,我希望更多的朋友把他做為科普讀物仔細(xì)讀讀!
《果殼中的宇宙》這一書名出于莎士比亞名劇《哈姆雷特》。它的隱喻是多重的。哈姆雷特認(rèn)為,即使把他關(guān)在果殼中,仍然自以為是空間之王。從廣義上看,粒子,生命和基本的處境都和果殼類似,尚不清楚的是它們中有哪些自認(rèn)為是無限空間之王?,F(xiàn)代量子宇宙學(xué)認(rèn)為,整個(gè)宇宙是有一個(gè)果殼狀的瞬子演化而來,果殼上的量子皺紋包含宇宙中所有結(jié)構(gòu)的密碼。
通過對(duì)此書的閱讀后,使我看到了宇宙的無限空間,及眾科學(xué)家的偉大發(fā)現(xiàn)。愛因斯坦的兩個(gè)基本理論:相對(duì)論和量子論。廣義相對(duì)論把空間和時(shí)間從一個(gè)事件在其中發(fā)生的被動(dòng)的背景轉(zhuǎn)變變成為宇宙動(dòng)力學(xué)的主動(dòng)參與者。這就引發(fā)了一個(gè)偉大的問題,這個(gè)問題在21世紀(jì)仍然處于物理學(xué)的最前沿。
霍金教授以他獨(dú)特的熱情把我們帶入了奇境里,粒子,膜和弦做十一維運(yùn)動(dòng),黑洞蒸發(fā)并且和它攜帶的秘密同歸于盡,我們宇宙創(chuàng)生的種子只不過是一個(gè)微笑的碩果。
科學(xué)的終極目的在于提供了一個(gè)簡單的理論去描述整個(gè)宇宙。然而,大部分科學(xué)家遵循的方法是將這問題分成兩部分。首先,是一些告訴我們宇宙如何隨時(shí)間變化的定律:(如果我們知道在任一時(shí)刻宇宙是什么樣子的,則這些定律即能告訴我們以后的任一時(shí)刻宇宙是什么樣子的。)
第二,關(guān)于宇宙初始狀態(tài)的問題。有些人認(rèn)為科學(xué)只應(yīng)過問第一部分,他們認(rèn)為初初始狀態(tài)的問題應(yīng)是形而上學(xué)或宗教的范疇。他們會(huì)說,全能的上帝可以隨心所欲地啟動(dòng)這個(gè)宇宙。也許是這樣。但是,倘若那樣,他也可以使宇宙以完全任意的方式演化??墒?,看起來他選擇宇宙以一種非常規(guī)則的、按照一定規(guī)律的方式演化。所以,看來可以同樣合理地假定,也存在著制約初始狀態(tài)的定律。
正如古老諺語所說的,充滿希望的旅途勝過終點(diǎn)的到達(dá)。我們追求發(fā)現(xiàn),不僅在科學(xué)中,而且在所有領(lǐng)域中激起創(chuàng)造性。希望我們以身邊的每一件小事做起,體驗(yàn)果殼中的宇宙!
《果殼中的宇宙》這一書名出于莎士比亞名劇《哈姆雷特》。它的隱喻是多重的。哈姆雷特認(rèn)為,即使把他關(guān)在果殼中,仍然自以為是空間之王。從廣義上看,粒子,生命和基本的處境都和果殼類似,尚不清楚的是它們中有哪些自認(rèn)為是無限空間之王。現(xiàn)代量子宇宙學(xué)認(rèn)為,整個(gè)宇宙是有一個(gè)果殼狀的瞬子演化而來,果殼上的量子皺紋包含宇宙中所有結(jié)構(gòu)的密碼。
通過對(duì)此書的閱讀后,使我看到了宇宙的無限空間,及眾科學(xué)家的偉大發(fā)現(xiàn)。愛因斯坦的兩個(gè)基本理論:相對(duì)論和量子論。廣義相對(duì)論把空間和時(shí)間從一個(gè)事件在其中發(fā)生的被動(dòng)的背景轉(zhuǎn)變變成為宇宙動(dòng)力學(xué)的主動(dòng)參與者。這就引發(fā)了一個(gè)偉大的問題,這個(gè)問題在21世紀(jì)仍然處于物理學(xué)的最前沿。
霍金教授以他獨(dú)特的熱情把我們帶入了奇境里,粒子,膜和弦做十一維運(yùn)動(dòng),黑洞蒸發(fā)并且和它攜帶的秘密同歸于盡,我們宇宙創(chuàng)生的種子只不過是一個(gè)微笑的碩果。
按照作者的思想宇宙是一個(gè)不停膨脹的泡泡?;蛟S它會(huì)一直膨脹下去,而膨脹的同是也在不斷產(chǎn)生新的事物,也許有天會(huì)破裂,破裂后什么空間,時(shí)間,都將破滅不復(fù)存在。但我們不需要恐懼,因?yàn)槭澜绫旧砭统錆M未知。人類才有探索的動(dòng)力。
完這本書后,我明白科學(xué)其實(shí)無處不在。一些看似不起眼,人人都能做到的實(shí)驗(yàn),卻蘊(yùn)含了極為高深的理論。只是能給我們帶來無窮的力量:比如將太陽能完全轉(zhuǎn)化便能供全球燒八十年煤的總量,這樣便能極快地化解地球的能源危機(jī);又比如最新發(fā)現(xiàn)的“上帝粒子”希格斯波色子也能夠提供一股不菲的力量;還比如物聯(lián)網(wǎng)、空間站,一些科學(xué)的力量正在改變著我們的生活,為我們帶來便捷。
正如古老諺語所說的,充滿希望的旅途勝過終點(diǎn)的到達(dá)。我們追求發(fā)現(xiàn),不僅在科學(xué)中,而且在所有領(lǐng)域中激起創(chuàng)造性。我從現(xiàn)在開始便要為這一切做好準(zhǔn)備,努力學(xué)習(xí),將來為科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)出自己的一份力量,愛因斯坦、牛頓、史蒂芬?霍金皆是創(chuàng)造出了轟動(dòng)世界的成就,我想信自己也能,從身邊的每一件小事做起,細(xì)心觀察,勇于實(shí)踐。讓我們背著知識(shí)的行囊,踏上科學(xué)探索的旅程吧。
今天終于讀完霍金寫的《果殼中的宇宙》了,雖然從頭到尾讀完一次,而且中間通常一句話要看四五次,最后對(duì)內(nèi)容還是一知半解,但還是要寫下我的讀后感……
看完這本書我覺得要跟之前看過的霍金寫的另一本書《宇宙的起源與歸宿》聯(lián)系起來。因?yàn)椤队钪娴钠鹪磁c歸宿》中提到的萬物之理(將所有局部性理論結(jié)合成一種“萬物之理”,按霍金的話來講找到的話,將會(huì)是理論物理的盡頭、人類的終極勝利)就是《果殼中的宇宙》中提到的M理論(也叫弦論)。其中M理論包括0-異型、Ⅰ型、ⅡB、ⅡA、E-異型和11-維超引力。其中設(shè)計(jì)的的有11-維超引力、P-膜、M-理論、量子力學(xué)、廣義相對(duì)論、10-維膜、超弦、黑洞。而M理論中將這些東西聯(lián)系起來的中心就是現(xiàn)今研究需要找出的目標(biāo)。 霍金認(rèn)為人是生活在10維或者11維的空間里的,但人類之所以未覺察到,可能是因?yàn)轭~外維的尺度小到普朗克尺度(普朗克長度為10——33厘米,普朗克時(shí)間為10——43秒)或者大到無窮大,所以人類未觀察到。
而宇宙處于膨脹之中已經(jīng)被普遍認(rèn)可,因?yàn)楦鶕?jù)多普勒效應(yīng)和從宇宙所接收到的微波輻射已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。
霍金認(rèn)為,大的額外維蘊(yùn)涵著我們生活在一個(gè)胚世界中,一個(gè)在高維時(shí)空中的4維‘面’或‘膜’“中。強(qiáng)力、弱力和電磁力將被限制在這個(gè)胚中,所以任何與引力不相關(guān)的物理問題就會(huì)和在4維時(shí)空中的一樣。引力則會(huì)彌散到整個(gè)高維空間中去。也就是說,引力隨距離的減少可能比以往的估計(jì)更快。
這樣,行星軌道會(huì)是不穩(wěn)定的:行星要么掉到太陽中去,要么逃離太陽逃逸到太空中去。然而,若額外維在離人類生活其上的胚不遠(yuǎn)的另一胚處終結(jié)的話,這種效應(yīng)就不會(huì)發(fā)生。那么,對(duì)于超過兩個(gè)胚相分離的距離,引力就會(huì)如上述像電磁力那樣,不能自由地發(fā)散開去,而被有效地局限在胚上,并且減小的速率剛好適合于行星軌道。
霍金在《宇宙的起源于歸宿》中提到,銀河系是棒旋星系。恒星繞銀河系中心作緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng),大約2億多年轉(zhuǎn)動(dòng)一周。如果套用開普勒定律,外部的恒星的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)當(dāng)比靠近銀心的轉(zhuǎn)得慢,但是觀測結(jié)果并非如此,整個(gè)銀河系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度大致相同。所以,天文學(xué)家認(rèn)為銀河系中存在大量暗物質(zhì),大部分分布在銀河系的外圍,從而加快了這部分區(qū)域內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)星系團(tuán)內(nèi)全部星系運(yùn)動(dòng)狀況的研究也得出相同結(jié)論。
霍金認(rèn)為,在4維”膜“世界中,人類生活在一個(gè)胚中,鄰近還有另一個(gè)”影子“胚。因?yàn)楣獗幌拗圃谂咧?,不能傳播到另一個(gè)胚,所以人類不能看到影子世界。但是人類會(huì)感覺到影子胚中的物質(zhì)的引力影響。這種引力在人類所在的胚世界中會(huì)顯示成一種”暗“源。檢測”影子“胚的僅有辦法是通過引力的途徑。
霍金說,弦、膜和胚”與宇宙中任何其他東西一樣,都會(huì)有量子起伏?!斑@些量子起伏就使得胚這樣一類客體會(huì)自發(fā)地創(chuàng)生和消失。這個(gè)過程很有一點(diǎn)像沸騰的水中蒸汽泡形成的過程。量子力學(xué)中的海森伯不確定性原理導(dǎo)致了胚從泡泡中創(chuàng)生。如果這個(gè)4維泡泡繼續(xù)長大,那么生活在這個(gè)泡泡上的人就會(huì)感到宇宙正在膨脹。
按照霍金的無邊界設(shè)想(霍金在《宇宙的起源與歸宿》中提到宇宙是有限,無界的,就像地球表面,只不過多了兩維,而宇宙邊界的唯一條件就是沒有邊界),胚世界的自發(fā)創(chuàng)生有一段虛時(shí)間的歷史。在這段歷史中,宇宙像一個(gè)果殼:一個(gè)4維球面。只是果殼是空的,在這胚世界圖像中的4維果殼是滿的:人類生活其中的胚在虛時(shí)間中的歷史是一個(gè)4維球,它是一個(gè)5維泡泡的邊界,而余下的5維或6維是卷曲的,并且卷得非常小。
依照霍金的理論,胚在虛時(shí)間的歷史將決定它在實(shí)時(shí)間的發(fā)展。高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)完全光滑的球形的4維”果殼“的概率是最高的;然而,這又對(duì)應(yīng)于在實(shí)時(shí)間內(nèi)以暴脹方式永遠(yuǎn)膨脹的胚。星系不能在這種胚世界中形成,從而智慧生命也不會(huì)出現(xiàn)。然而,高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)有點(diǎn)不光滑和偏離球形的4維”果殼“的概率雖然稍低一些,但是卻能與實(shí)時(shí)間中的減速暴脹過程(胚在開始時(shí)有一個(gè)加速膨脹——暴脹的相,隨后膨脹又緩慢下來)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)減速暴脹過程中,星系可能形成,智慧生命也會(huì)出現(xiàn)。有趣的是,這些智慧生命將會(huì)創(chuàng)造一種宇宙理論,認(rèn)識(shí)到他們來自于不那么光滑,也不那么圓的4維”膜“。
在讀完《果殼中的宇宙》和《宇宙的起源與歸宿》之后,有一種感覺。人類置于茫茫的宇宙之中實(shí)在是太渺小了,而且對(duì)所存在的宇宙也只是停留在理論階段,完全沒有實(shí)力實(shí)踐。而當(dāng)中一些妄想要挑戰(zhàn)自然挑戰(zhàn)宇宙的人類不是太狂妄,太可笑了嗎?雖然他們可以說是人存理論決定這個(gè)宇宙,但是沒有確鑿的證據(jù)是不能使全世界的人類信服的。而神創(chuàng)論更是無從談起,他們想說他們那個(gè)萬能的上帝么?可惜,親愛的上帝不是萬能的,他能造出一塊自己也搬不起的石頭么?
人類還有很多未知的世界需要我們不斷探索,我相信,事實(shí)只有一個(gè),人類在將來,一定會(huì)得到我們想要的答案。
《果殼中的宇宙》是史蒂芬·霍金為其成名著作《時(shí)間簡史》在2001年寫的續(xù)篇。
你或許很難理解愛因斯坦的《相對(duì)論》,但讀過《果殼中的宇宙》的前兩章后,你便可了解它所基于的哲學(xué)原理。讀完這本書之后,你就了解了建立一個(gè)統(tǒng)一“量子理論”和“相對(duì)論”的理論的重要性,以及物理學(xué)家為之所進(jìn)行的探索。
在眾多的理論中,弦理論被認(rèn)為是最有希望的理論,因而霍金的這本書中投入了大量的篇幅來解釋什么是弦理論。弦論假設(shè)不存在粒子,而只有弦在空間中運(yùn)動(dòng),一條弦就是一個(gè)畫在空間中的圈,各種不同的粒子只不過是弦的不同振動(dòng)模式而已。當(dāng)一條弦隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí),它的軌跡不是一條線而是一根管子。兩條弦還可以結(jié)合形成一條新弦,一條弦也可以分裂成兩條。自然界中的一切相互作用,包括電子和光子的相互作用,都可以用弦的分裂和結(jié)合來解釋。從某種程度來說,弦論已經(jīng)統(tǒng)一了強(qiáng)力、弱力、電磁力和引力,因而弦論也被稱為大一統(tǒng)理論。
在研究的過程中,存在著五個(gè)不同種類的自洽弦理論,這與弦論追求一種單一理論的初衷相左。經(jīng)過數(shù)年努力,物理學(xué)家終于找到解決問題的鑰匙。盡管目前這一理論還未得到一個(gè)大家一致贊同的形式,但至少已為它起了一個(gè)名字:M理論。
在M理論中,時(shí)空是10維或者是11維的,為什么日常生活中所見的時(shí)空是4維的呢?霍金認(rèn)為,存在著兩種可能的解釋:一可能是所有額外維的尺度非常小,甚至如普朗克尺度那樣小,實(shí)在難以觀察到;二可能是額外維的尺度相當(dāng)大,甚至可達(dá)無窮大,只是在目前的觀察條件下尚未觀測到。霍金認(rèn)為,大的額外維是新理論探索中的激動(dòng)人心的進(jìn)展,它蘊(yùn)涵著我們生活在一個(gè)胚世界中。強(qiáng)力、弱力和電磁力將被限制在這個(gè)胚中,所以任何與引力不相關(guān)的物理問題就會(huì)和在4維時(shí)空中的一樣。與此相反,引力則會(huì)彌散到整個(gè)高維空間中去。
考慮到大的額外維度,起初的弦理論(認(rèn)為時(shí)空包含4個(gè)展開的時(shí)空維度和6到10個(gè)卷曲維度)中弦的概念可以被可以進(jìn)一步推廣到p胚,即高維空間的p維客體?;艚鹫J(rèn)為,時(shí)空就是一張推廣了的“膜”,不過這張膜不是2維的,而是4維的(不同于起初一維的弦)。
霍金認(rèn)為,在4維“膜”世界中,人類生活在一個(gè)胚中,鄰近還有另一個(gè)“影子”胚。因?yàn)楣獗幌拗圃谂咧?,不能傳播到另一個(gè)胚,所以人類不能看到影子世界。但是人類會(huì)感覺到影子胚中的物質(zhì)的引力影響。這種引力在人類所在的胚世界中會(huì)顯示成一種“暗”源(暗物質(zhì))。檢測“影子”胚的僅有辦法是通過引力的途徑。
按照霍金的無邊界設(shè)想,胚世界的自發(fā)創(chuàng)生有一段“虛時(shí)間”的歷史。在這段歷史中,宇宙像一個(gè)果殼:一個(gè)4維球面(不妨想像成是一個(gè)多了兩維的核桃殼)。只是果殼是空的,在這胚世界圖像中的4維果殼是滿的:人類生活其中的胚在虛時(shí)間中的歷史是一個(gè)4維球,它是一個(gè)5維泡泡的邊界,而余下的5維或6維是卷曲的,并且卷得非常小。
以上是對(duì)霍金的最新科普書籍《果殼里的宇宙》的簡述,其中每一段的內(nèi)容都是很多科學(xué)家多年研究的結(jié)果,因而在短時(shí)間內(nèi)理解這些內(nèi)容是不可能的。老實(shí)地說,到目前為止我也只能理解這本書的前兩章。雖然我也讀過有關(guān)弦理論的其它科普讀物(如《宇宙的琴弦》),我仍不能理解弦理論當(dāng)前發(fā)展的狀況。據(jù)我所知,弦理論發(fā)展的初衷是解決量子理論和相對(duì)論之間的矛盾,之后由于標(biāo)準(zhǔn)模型的成功(統(tǒng)一了強(qiáng)力、弱力、電磁力并與狹義相對(duì)相容,但不能包括引力,即與廣義相對(duì)論不相容)以及其弦理論給出的預(yù)言在實(shí)驗(yàn)中不能被驗(yàn)證,弦理論受到冷落。之后弦理論的發(fā)展是基于小的卷曲維度(小于普朗克長度,對(duì)其探測超出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件,或許永遠(yuǎn)不能被探測)來彌補(bǔ)之前理論的缺陷以及預(yù)言,后來為囊括多種版本的弦理論,M理論被提出??紤]弦理論的這個(gè)發(fā)展歷程,我有中云里霧里的感覺,并對(duì)這個(gè)研究方向感到極大地?fù)?dān)憂。由于它的發(fā)展脫離了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,因而我很懷疑發(fā)展這種理論的意義所在。
以前我只知道有史蒂芬·霍金這個(gè)人,是一個(gè)只有一個(gè)手指可以活動(dòng)的殘疾人,一個(gè)整天不得不待在輪椅上的人,一個(gè)只能靠機(jī)器說話的天才科學(xué)家,還有與他個(gè)人一樣有名的著作——《時(shí)間簡史》。那時(shí)我對(duì)他個(gè)人了解很多。現(xiàn)在我知道他有點(diǎn)不一樣了——他出生于1942年,他的生日正好是伽利略逝世300周年?,F(xiàn)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授(這一職位曾由艾薩克·牛頓所任)。
他廣被推崇為繼愛因斯坦后最杰出的理論物理學(xué)家,被稱為“輪椅上的愛因斯坦”。他的主要著作是《時(shí)間簡史》、《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》和《果殼中的宇宙》。我不久前讀過的《果殼中的宇宙》正好是《時(shí)間簡史》的姐妹篇。
書名的來源:在英國戲劇大師莎士比亞的名著《哈姆萊特》中,主人公哈姆萊特有這么一句吟唱:即便把他關(guān)在果殼中,他仍然是無限空間之王。
對(duì)于《果殼中的宇宙》,先說一下我自己的看法吧,《果殼中的宇宙》是一本圖文并茂的科普著作,主題是宇宙學(xué),涉及廣義相對(duì)論、量子論、黑洞、暴脹、時(shí)間旅行、弦論、超引力等諸多前沿概念。當(dāng)然,這些概念我到現(xiàn)在也沒能完全明白。
這本書的第一章是相對(duì)論的簡史,包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論是愛因斯坦在洛侖茲和龐加萊的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的時(shí)空理論,是牛頓時(shí)空觀的延伸和修正。 愛因斯坦以光速不變原理出發(fā),建立了新的時(shí)空觀。
進(jìn)一步,閔科夫斯基為了狹義相對(duì)論提供了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ), 從而將該理論納入到帶有閔科夫斯基度量的四維空間之幾何結(jié)構(gòu)中。狹義相對(duì)論最簡單的例子就是加速度與引力場的密切關(guān)系。待在一個(gè)封閉的盒子里,譬如升降機(jī)中的某人不能將盒子靜止地處于地球引力場中和盒子在自由空間中被火箭加速這兩種情形區(qū)別開來。
廣義相對(duì)論的一個(gè)非常重要的結(jié)果是質(zhì)量和能量之間的關(guān)系。愛因斯坦認(rèn)為光速對(duì)任何人來說都是一樣的,這意味著沒有任比光速更快。當(dāng)人們應(yīng)該加速任何物體時(shí),不管它是粒子還是宇宙飛船,實(shí)際上發(fā)生的是它的質(zhì)量增加,使得進(jìn)一步加速它變得更加困難。
把一個(gè)粒子加速到光速是不可能的。正如愛因斯坦著名的公式,e=mc^2,質(zhì)量和能量是等價(jià)的。我對(duì)于相對(duì)論了解的與此差不多,我記得大學(xué)時(shí)有一本物理書上說人們可以回到過去,前提是他得以超過光速前進(jìn),當(dāng)時(shí)我就迷惘了,因?yàn)闀弦贿呎f我們可以回到過去,但要以超光速,另一邊又說光速無法達(dá)到,更不用說超越了,那不就是說我們還是無法回到過去嘍?
第二章說的是時(shí)間的形態(tài),與愛因斯坦的相對(duì)論和大量的實(shí)驗(yàn)相符合,它提出時(shí)間和空間是非常復(fù)雜地相互糾纏在一起。人們不能單獨(dú)使空間彎曲而不涉及時(shí)間。這樣,時(shí)間就有了形態(tài)。
在時(shí)間形式的研究和討論中,霍金引入了超對(duì)稱、超重力、p膜、弦理論、m理論、膜、全息原理等概念。p-膜是指在p-維延展的物體。很難想象我們生活在一個(gè)多維空間(4,8,10,更多)。
唉!時(shí)間為何物?!它是否像古老的贊歌說的那樣,把我們所有的夢想一卷而空的東流逝波?
抑或像一直前進(jìn),卻又回到線上的早先過站。19世紀(jì)作家查里斯·朗母寫到:“世間萬物沒有任何東西像時(shí)間和空間那么使我困惑。
然而,沒有什么比時(shí)間和空間更讓我煩惱的了,因?yàn)槲覐膩頉]有想過它們?!蔽覀冎械拇蠖鄶?shù)人早本部分時(shí)間不去考慮時(shí)間和空間,不管他們?yōu)楹挝?;但是我們所有人有時(shí)極想知道時(shí)間是什么,它如何開始,并且把我們知道何方。關(guān)于時(shí)間或者任何別的概念的任何可靠性的科學(xué)理論,依照我的意見,都必須基于最可操作的科學(xué)哲學(xué)之上:
這就是卡爾·波普和其他人提出的實(shí)證主義的方法。根據(jù)這種思維方式,科學(xué)理論是一個(gè)數(shù)學(xué)模型,它可以描述和整理我們所作的觀察。一個(gè)好的理論可以在一些最簡單的假設(shè)的基礎(chǔ)上描述各種各樣的現(xiàn)象,并做出驗(yàn)證性的預(yù)測。
如果預(yù)測與觀測相符,這個(gè)理論就可以通過這個(gè)檢驗(yàn),盡管它永遠(yuǎn)無法被證明是正確的。另一方面,如果觀察和預(yù)測首先矛盾,人們就必須拋棄或修正這一理論。如果人們像我們一樣采用實(shí)證主義,他們就說不出時(shí)間了。
人們說能做的一切,是將所發(fā)現(xiàn)的描述成時(shí)間的一種非常好的數(shù)學(xué)模型并且說明它能預(yù)言什么。
第三部分是關(guān)于殼中的宇宙:宇宙有著多重的歷史,每一個(gè)歷史都是由一個(gè)微小的堅(jiān)硬的果實(shí)決定的?;艚鹫J(rèn)為空間最明顯的特點(diǎn)是它無限延伸。通過現(xiàn)代儀器,我們可以看到數(shù)以億計(jì)的各種形狀和規(guī)模的星系。
盡管宇宙似乎在空間的任何地方都是一樣的,但它肯定會(huì)隨著時(shí)間而改變。霍金量子宇宙學(xué)的意義在于它真正使宇宙學(xué)成為一門成熟的科學(xué)。這是一個(gè)自給自足的理論,也就是說,原則上,我們可以僅憑科學(xué)規(guī)律預(yù)測宇宙中的一切。而量子引力論正是這些書的大部分的主題。
哎,這部分真的很難懂,就少說點(diǎn)了。
第四部分是關(guān)于預(yù)測未來:黑洞中信息的丟失如何降低我們預(yù)測未來的能力。如果信息在黑洞中丟失,情況就不是這樣了,任何事情都有可能發(fā)生。
預(yù)言將來的能力也被削減了。我們能夠確定地預(yù)言粒子具有相反的自旋,但是如果一個(gè)粒子落進(jìn)黑洞,就不能對(duì)余下的粒子作確定的預(yù)言,這意味著在黑洞外不能確定預(yù)言任何測量,作出確定預(yù)言的能力被減低至半。那么關(guān)于預(yù)言將來的能力呢?
現(xiàn)在看來它至少在三個(gè)層次上受到限制。首先是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的混沌行為,這使得它不可能達(dá)到拉普拉斯意義上的決定性。其次,在量子力學(xué)中,態(tài)是用波函數(shù)來描述的。海森堡的不確定度原理使經(jīng)典意義上的確定度減半。
其三,超時(shí)空拓?fù)涫沟貌ê瘮?shù)被密度矩陣所代替,引入了熱力學(xué)意義上的隨機(jī)性。
第五章說的是護(hù)衛(wèi)過去:時(shí)間旅行可能嗎?我覺得不可能,我們大學(xué)書上也說不可能,至少來說最近的很多年里都不可能,因?yàn)槲覀冞€沒有把原理完全弄清楚,而且最近的很多年里我們還造不出那種可以快過光速的時(shí)間機(jī)器,所以嘛,回到過去我們是不用想了,這輩子別想,下輩子也別想回到過去,我們要做的就是好好的活在現(xiàn)在,一種先進(jìn)的文明能回返以前并改變過去嗎?
愛因斯坦的廣義相對(duì)論是所有關(guān)于時(shí)間旅行的現(xiàn)代討論的基礎(chǔ)。愛因斯坦方程描述宇宙中的物質(zhì)和能量如何將空間和時(shí)間彎曲和變形,從而使空間和時(shí)間變成動(dòng)力量,有了時(shí)空可能彎曲得這么厲害,在乘空間飛船出發(fā)之前即已返回的可能性。
第六部分是我們的未來《星際航行》可行嗎?我覺得不可行,至少最近的n年內(nèi)是不可行的,就象我認(rèn)為時(shí)間旅行是不可行一樣,生物和電子產(chǎn)品畢竟是不一樣的,生物和電子生命將如何不斷加速發(fā)展其復(fù)雜性。宇宙的未來是怎樣的呢?
讓我們的孩子的孩子的孩子………去解決吧!如果我們承認(rèn)科學(xué)定律的普適性和無窮威力,則不管人類的雄心有多大,畢竟要受環(huán)境和人口問題的限制,我們不能和這些限制作無望和愚昧的搏斗。人類只能采用一種明智和節(jié)制欲望的生活方式。
第七部分是膜的新奇世界:我們生活在一張膜上,或者我們只不過是張全息圖?霍金說我們的宇宙可能是高維空間中的一個(gè)四維膜,我們的宇宙果殼更加新奇了。
根據(jù)全息術(shù)理念,關(guān)于發(fā)生在時(shí)空的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的一切的信息可以被編碼在邊界上。這樣,也許是因?yàn)槲覀兪前l(fā)生在泡泡內(nèi)部的東西在膜上的投影,所以我們自以為是生活在四維的世界中。
讀過這本書才知道自己對(duì)天體物理、對(duì)宇宙與生命理解的是這么少,但我們這為普通人是沒有辦法的,我們要做的就是學(xué)好自己的東西,為以后的學(xué)習(xí)或研究找好基礎(chǔ),這些高深的理論啊什么的就讓霍金教授和許多理論物理學(xué)家一道,去努力尋求科學(xué)的最神圣的精華,然后讓我們學(xué)去吧。
今天終于讀完霍金寫的《果殼中的宇宙》了,雖然從頭到尾讀完一次,而且中間通常一句話要看四五次,最后對(duì)內(nèi)容還是一知半解,但還是要寫下我的讀后感......
看完這本書我覺得要跟之前看過的霍金寫的另一本書《宇宙的起源與歸宿》聯(lián)系起來。因?yàn)椤队钪娴钠鹪磁c歸宿》中提到的萬物之理(將所有局部性理論結(jié)合成一種“萬物之理”,按霍金的話來講找到的話,將會(huì)是理論物理的盡頭、人類的終極勝利)就是《果殼中的宇宙》中提到的m理論(也叫弦論)。m理論包括0形、i形、ii b、ii a、e型和11維超重力。
其中包括11維超引力、p膜、m理論、量子力學(xué)、廣義相對(duì)論、10維膜、超弦和黑洞等。而m理論中將這些東西聯(lián)系起來的中心就是現(xiàn)今研究需要找出的目標(biāo)。
霍金認(rèn)為人類生活在10維或11維的空間中,但人類沒有意識(shí)到這一點(diǎn)的原因可能是額外維度的尺度和普朗克尺度一樣?。ㄆ绽士碎L度是10-33厘米,普朗克時(shí)間是10-43秒)或是無限大,所以人類沒有觀察到它。
人們普遍認(rèn)為宇宙正在膨脹,因?yàn)樗呀?jīng)被多普勒效應(yīng)和從宇宙接收到的微波輻射所證實(shí)。
霍金認(rèn)為,大的額外維蘊(yùn)涵著我們生活在一個(gè)胚世界中,一個(gè)在高維時(shí)空中的4維‘面’或‘膜’”中。強(qiáng)力、弱力和電磁力將被限制在這個(gè)胚中,所以任何與引力不相關(guān)的物理問題就會(huì)和在4維時(shí)空中的一樣。引力則會(huì)彌散到整個(gè)高維空間中去。
也就是說,引力隨距離的減少可能比以往的估計(jì)更快。
這樣,行星的軌道將不穩(wěn)定:行星要么落入太陽,要么逃離太陽,逃逸到太空。然而,如果額外維度在離人類生命胚胎不遠(yuǎn)的另一個(gè)胚胎處結(jié)束,這種影響就不會(huì)發(fā)生。
那么,對(duì)于超過兩個(gè)胚相分離的距離,引力就會(huì)如上述像電磁力那樣,不能自由地發(fā)散開去,而被有效地局限在胚上,并且減小的速率剛好適合于行星軌道。
霍金在《宇宙的起源于歸宿》中提到,銀河系是棒旋星系。這顆恒星圍繞銀河系中心緩慢旋轉(zhuǎn),大約2億年。如果套用開普勒定律,外部的恒星的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)當(dāng)比靠近銀心的轉(zhuǎn)得慢,但是觀測結(jié)果并非如此,整個(gè)銀河系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度大致相同。
因此,天文學(xué)家認(rèn)為銀河系中存在大量暗物質(zhì),其中大部分分布在銀河系的外圍,從而加速了這一區(qū)域恒星的運(yùn)動(dòng)。對(duì)星系團(tuán)內(nèi)全部星系運(yùn)動(dòng)狀況的研究也得出相同結(jié)論。
霍金認(rèn)為,在4維“膜”世界中,人類生活在一個(gè)胚中,鄰近還有另一個(gè)“影子”胚。因?yàn)楣饩窒抻谂咛?,不能傳播到另一個(gè)胚胎,人類無法看到陰影世界。但是人類會(huì)感覺到影子胚中的物質(zhì)的引力影響。
這種引力在人類所在的胚世界中會(huì)顯示成一種“暗”源。檢測“影子”胚的僅有辦法是通過引力的途徑。
霍金說,弦、膜和胚“與宇宙中任何其他東西一樣,都會(huì)有量子起伏?!边@些量子起伏就使得胚這樣一類客體會(huì)自發(fā)地創(chuàng)生和消失。這個(gè)過程很有一點(diǎn)像沸騰的水中蒸汽泡形成的過程。
量子力學(xué)中的海森堡不確定性原理導(dǎo)致了從氣泡中產(chǎn)生胚胎。如果四維泡沫繼續(xù)增長,生活在其中的人們會(huì)感覺到宇宙正在膨脹。
按照霍金的無邊界設(shè)想(霍金在《宇宙的起源與歸宿》中提到宇宙是有限,無界的,就像地球表面,只不過多了兩維,而宇宙邊界的唯一條件就是沒有邊界),胚世界的自發(fā)創(chuàng)生有一段虛時(shí)間的歷史。在這段歷史中,宇宙像一個(gè)果殼:一個(gè)4維球面。
只是果殼是空的,在這胚世界圖像中的4維果殼是滿的:人類生活其中的胚在虛時(shí)間中的歷史是一個(gè)4維球,它是一個(gè)5維泡泡的邊界,而余下的5維或6維是卷曲的,并且卷得非常小。
根據(jù)霍金的理論,胚胎在虛擬時(shí)間的歷史將決定其在實(shí)時(shí)的發(fā)展。高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)完全光滑的球形的4維“果殼”的概率是最高的;然而,這又對(duì)應(yīng)于在實(shí)時(shí)間內(nèi)以暴脹方式永遠(yuǎn)膨脹的胚。星系不能在這個(gè)胚胎世界中形成,所以智慧生命就不會(huì)出現(xiàn)。
然而,高維泡泡在虛時(shí)間中產(chǎn)生一個(gè)有點(diǎn)不光滑和偏離球形的4維“果殼”的概率雖然稍低一些,但是卻能與實(shí)時(shí)間中的減速暴脹過程(胚在開始時(shí)有一個(gè)加速膨脹——暴脹的相,隨后膨脹又緩慢下來)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)減速和膨脹的過程中,星系可能會(huì)形成,智慧生命也會(huì)出現(xiàn)。有趣的是,這些智慧生命將會(huì)創(chuàng)造一種宇宙理論,認(rèn)識(shí)到他們來自于不那么光滑,也不那么圓的4維“膜”。
在讀完《果殼中的宇宙》和《宇宙的起源與歸宿》之后,有一種感覺。人類置于茫茫的宇宙之中實(shí)在是太渺小了,而且對(duì)所存在的宇宙也只是停留在理論階段,完全沒有實(shí)力實(shí)踐。他們中的一些人想挑戰(zhàn)自然,挑戰(zhàn)宇宙。他們不是太傲慢和可笑了嗎?
雖然他們可以說人類存在論決定了宇宙,但沒有確鑿的證據(jù)不能說服全世界的人。神創(chuàng)論是不可能的。他們想說他們?nèi)艿纳系蹎??可惜,親愛的上帝不是萬能的,他能造出一塊自己也搬不起的石頭么?
人類可以探索許多未知的世界。我相信只有一個(gè)事實(shí)。在未來,人類將得到我們想要的答案。
以前我只知道有史蒂芬·霍金這個(gè)人,還有與他個(gè)人一樣有名的著作——《時(shí)間簡史》。我個(gè)人對(duì)他的了解當(dāng)時(shí)也就這么多。被有趣的書名一下子吸引了,仔細(xì)了解才得知在英國戲劇大師莎士比亞的名著《哈姆萊特》中,主人公哈姆萊特有這么一句吟唱:
即便把他關(guān)在果殼中,他仍然是無限空間之王。
《果殼中的宇宙》主題是宇宙學(xué),涉及廣義相對(duì)論、量子論、黑洞、暴脹、時(shí)間旅行、弦論、超引力等諸多前沿概念。當(dāng)然,這些概念我到現(xiàn)在也沒能完全明白。
這本書的第一章是相對(duì)論的簡史,包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論最簡單的例子就是加速度與引力場的密切關(guān)系。待在一個(gè)封閉的盒子里,譬如升降機(jī)中的某人不能將盒子靜止地處于地球引力場中和盒子在自由空間中被火箭加速這兩種情形區(qū)別開來。
廣義相對(duì)論的一個(gè)非常重要的結(jié)果是質(zhì)量和能量之間的關(guān)系。愛因斯坦認(rèn)為光速對(duì)任何人來說都是一樣的,這意味著沒有任比光速更快。當(dāng)人們應(yīng)該加速任何物體時(shí),不管它是粒子還是宇宙飛船,實(shí)際上發(fā)生的是它的質(zhì)量增加,使得進(jìn)一步加速它變得更加困難。
把一個(gè)粒子加速到光速是不可能的。正如愛因斯坦著名的公式,e=mc^2,質(zhì)量和能量是等價(jià)的。我對(duì)于相對(duì)論了解的與此差不多,我記得中學(xué)時(shí)有一本物理書上說人們可以回到過去,前提是他得以超過光速前進(jìn),當(dāng)時(shí)我就迷惘了,因?yàn)闀弦贿呎f我們可以回到過去,但要以超光速,另一邊又說光速無法達(dá)到,更不用說超越了。
第二章說的是時(shí)間的形態(tài),與愛因斯坦的相對(duì)論和大量的實(shí)驗(yàn)相符合,它提出時(shí)間和空間是非常復(fù)雜地相互糾纏在一起。人們不能單獨(dú)使空間彎曲而不涉及時(shí)間。這樣,時(shí)間就有了形態(tài)。
在時(shí)間形式的研究和討論中,霍金引入了超對(duì)稱、超重力、p膜、弦理論、m理論、膜、全息原理等概念。p-膜是指在p-維延展的物體。很難想象我們生活在一個(gè)多維空間(4,8,10,更多)。
唉!時(shí)間為何物?!它是否像古老的贊歌說的那樣,把我們所有的夢想一卷而空的東流逝波?
抑或像一直前進(jìn),卻又回到線上的早先過站。19世紀(jì)作家查里斯·朗母寫到:“世間萬物沒有任何東西像時(shí)間和空間那么使我困惑。
然而,沒有什么比時(shí)間和空間更讓我煩惱的了,因?yàn)槲覐膩頉]有想過它們。”我們中的大多數(shù)人早本部分時(shí)間不去考慮時(shí)間和空間,不管他們?yōu)楹挝?;但是我們所有人有時(shí)極想知道時(shí)間是什么,它如何開始,并且把我們知道何方。關(guān)于時(shí)間或者任何別的概念的任何可靠性的科學(xué)理論,依照我的意見,都必須基于最可操作的科學(xué)哲學(xué)之上:
這就是卡爾·波普和其他人提出的實(shí)證主義的方法。根據(jù)這種思維方式,科學(xué)理論是一個(gè)數(shù)學(xué)模型,它可以描述和整理我們所作的觀察。一個(gè)好的理論可以在一些最簡單的假設(shè)的基礎(chǔ)上描述各種各樣的現(xiàn)象,并做出驗(yàn)證性的**。
如果**與觀測相符,這個(gè)理論就可以通過這個(gè)檢驗(yàn),盡管它永遠(yuǎn)無法被證明是正確的。另一方面,如果觀察和**首先矛盾,人們就必須拋棄或修正這一理論。如果人們像我們一樣采用實(shí)證主義,他們就說不出時(shí)間了。
人們說能做的一切,是將所發(fā)現(xiàn)的描述成時(shí)間的一種非常好的數(shù)學(xué)模型并且說明它能預(yù)言什么。
第三部分是關(guān)于殼中的宇宙:宇宙有著多重的歷史,每一個(gè)歷史都是由一個(gè)小小的硬果決定的?;艚鹫J(rèn)為空間最明顯的特點(diǎn)是它無限延伸。通過現(xiàn)代儀器,我們可以看到數(shù)以億計(jì)的各種形狀和規(guī)模的星系。
盡管宇宙似乎在空間的任何地方都是一樣的,但它肯定會(huì)隨著時(shí)間而改變?;艚鹆孔佑钪鎸W(xué)的意義在于它真正使宇宙學(xué)成為一門成熟的科學(xué)。這是一個(gè)自給自足的理論,也就是說,原則上,我們可以僅憑科學(xué)規(guī)律**宇宙中的一切。而量子引力論正是這些書的大部分的主題。
第四部分是關(guān)于**未來:黑洞中信息的丟失如何降低我們**未來的能力。如果信息在黑洞中丟失,情況就不是這樣了,任何事情都有可能發(fā)生。
預(yù)言將來的能力也被削減了。我們能夠確定地預(yù)言粒子具有相反的自旋,但是如果一個(gè)粒子落進(jìn)黑洞,就不能對(duì)余下的粒子作確定的預(yù)言,這意味著在黑洞外不能確定預(yù)言任何測量,作出確定預(yù)言的能力被減低至半。那么關(guān)于預(yù)言將來的能力呢?
現(xiàn)在看來它至少在三個(gè)層次上受到限制。首先是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的混沌行為,這使得它不可能達(dá)到拉普拉斯意義上的決定性。其次,在量子力學(xué)中,態(tài)是用波函數(shù)來描述的。海森堡的不確定度原理使經(jīng)典意義上的確定度減半。
其三,超時(shí)空拓?fù)涫沟貌ê瘮?shù)被密度矩陣所代替,引入了熱力學(xué)意義上的隨機(jī)性。
第五章說的是護(hù)衛(wèi)過去:時(shí)間旅行可能嗎?我覺得不可能,我們中學(xué)書上也說不可能,至少來說最近的很多年里都不可能,因?yàn)槲覀冞€沒有把原理完全弄清楚,而且最近的很多年里我們還造不出那種可以快過光速的時(shí)間機(jī)器,所以嘛,回到過去我們是不用想了,這輩子別想,下輩子也別想回到過去,我們要做的就是好好的活在現(xiàn)在,一種先進(jìn)的文明能回返以前并改變過去嗎?
愛因斯坦的廣義相對(duì)論是所有關(guān)于時(shí)間旅行的現(xiàn)代討論的基礎(chǔ)。愛因斯坦方程描述了宇宙中的物質(zhì)和能量如何彎曲和變形空間和時(shí)間,使空間和時(shí)間成為動(dòng)力。由于空間和時(shí)間可能會(huì)彎曲很多,它們將在宇宙飛船啟動(dòng)前返回。
第六部分是我們的未來《星際航行》可行嗎?其實(shí)在純粹時(shí)空模型中,時(shí)間是無法度量的。就像一條沒有刻度的直線,如果無法測量,并不意味著它不存在,也不意味著它沒有長度,時(shí)間將均勻而筆直地繼續(xù)。
運(yùn)動(dòng)是粒子在空間中不同時(shí)間的坐標(biāo)變化。運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用來測量時(shí)間。時(shí)間刻度是時(shí)鐘利用運(yùn)動(dòng)規(guī)律度量出來的。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律恒定不變時(shí),運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和時(shí)間是等效的。
理論上,在沒有任何加速度(包括減速、重力加速度等)的條件下,時(shí)鐘度量到的是絕對(duì)時(shí)間。
時(shí)鐘包括天體鐘、機(jī)械鐘、生物鐘、原子鐘等。天體鐘和機(jī)械鐘是宏觀運(yùn)動(dòng),生物鐘和原子鐘是微觀運(yùn)動(dòng)。時(shí)鐘的運(yùn)行會(huì)受到各種條件的影響而改變,變得不準(zhǔn)確。
天文鐘和機(jī)械鐘如果不準(zhǔn)時(shí)就會(huì)及時(shí)調(diào)整,而生物鐘和原子鐘則可能被誤認(rèn)為是時(shí)間的變化。
微觀運(yùn)動(dòng)在系統(tǒng)加速條件下,也會(huì)發(fā)生鐘慢,這時(shí)候系統(tǒng)內(nèi)的生物鐘會(huì)變慢。在孿生悖論中,如果用相對(duì)速度來判斷,同樣的生物鐘在航天器和地球上的兄弟中都會(huì)減慢,但事實(shí)上,只有一個(gè)生物鐘慢。忽略地球重力加速度,把地球作為理想的起飛平臺(tái),加速航天器的乘客會(huì)更年輕。
運(yùn)動(dòng)規(guī)律并不是時(shí)間本身,而是時(shí)間的標(biāo)尺。當(dāng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生改變,如同直尺被彎曲,是不能準(zhǔn)確度量時(shí)間的。宇宙中沒有任何運(yùn)動(dòng)可以被認(rèn)為是絕對(duì)恒定的。因此,任何運(yùn)動(dòng)規(guī)律都不能等同于絕對(duì)時(shí)間。時(shí)鐘檢測到的是相對(duì)時(shí)間。
所以所謂的未來真的存在嗎?雖然看起來我們可以在空間中來回移動(dòng),但是我們返回的位置并不是原來的位置,它的時(shí)間是不同的。所以質(zhì)點(diǎn)在嚴(yán)格意義上是不能在空間中自由移動(dòng)的。
同樣的,物體也不能穿越時(shí)間??缭綍r(shí)間不是技術(shù)難題,而是自相矛盾的邏輯問題。
第七部分是膜的新奇世界:我們生活在一張膜上,或者我們只不過是張全息圖?霍金說,我們的宇宙可能是高維空間中的一個(gè)四維膜,而我們的宇宙外殼更為新穎。
根據(jù)全息術(shù)理念,關(guān)于發(fā)生在時(shí)空的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的一切的信息可以被編碼在邊界上。這樣,也許是因?yàn)槲覀兪前l(fā)生在泡泡內(nèi)部的東西在膜上的投影,所以我們自以為是生活在四維的世界中。
在讀完《果殼中的宇宙》之后,有一種感覺。人類置于茫茫的宇宙之中實(shí)在是太渺小了,而且對(duì)所存在的宇宙也只是停留在理論階段,完全沒有實(shí)力實(shí)踐。而當(dāng)中一些妄想要挑戰(zhàn)自然挑戰(zhàn)宇宙的人類不是太狂妄,太可笑了嗎?
雖然他們可以說是人存理論決定這個(gè)宇宙,但是沒有確鑿的證據(jù)是不能使全世界的人類信服的。而神創(chuàng)論更是無從談起,他們想說他們那個(gè)萬能的上帝么?可惜,親愛的上帝不是萬能的,他能造出一塊自己也搬不起的石頭么?
人類還有很多未知的世界需要我們不斷探索,我相信,事實(shí)只有一個(gè),人類在將來,一定會(huì)得到我們想要的答案。
假如在未來N千萬或是N億年之內(nèi),人類還沒有滅亡,太陽到了燈盡油枯的時(shí)候,人類想安全的離開,的到另一片適合人類生存的地方,最應(yīng)該先撐握哪些本領(lǐng)?
個(gè)人認(rèn)為:
1完全掌握核動(dòng)力,或是更為先進(jìn)的動(dòng)力
2完全了解恒星的起源
掌握了這兩種本領(lǐng)之后,人類想做星際旅行將變得十分容易,不必再為設(shè)計(jì)巨大的飛船以及擺脫引力對(duì)人體的影響而絞盡腦汁,只需要在地球上按裝一個(gè)巨大的推進(jìn)器,并把一些個(gè)小型星體改造成能夠發(fā)光發(fā)熱的小恒星就可以了。
有了這個(gè)巨大的推進(jìn)器,人類可以把地球開出太陽系,而有了小恒星為地球提供熱能,地球上的萬物可以像以前那樣生長,為物種間提供各自所需。人類可以在適合自己的引力場以及大氣環(huán)境下生存,而不會(huì)因?yàn)檫@些的改變而變異,甚至滅亡。
小恒星以及推進(jìn)器所需要的能源可以在途中的其它星體上進(jìn)行補(bǔ)給,如果能夠向上述那樣,人類開著地球不但可以走出太陽系、銀河系,甚至可以在宇宙間任意暢游,想到哪里就到哪里。
在這之前,可以首先把火星改造成和地球類似的星球,把火星做為試驗(yàn)基地,把火星開出太陽系。
可以想像,日后人們所見到的外星人其實(shí)很多都是從地球上分離出來的人類。人類把火星改造完成的時(shí)候,在火星上長其居住的人由于引力以及其它環(huán)境的變化,定然使人類發(fā)生變異,從而使之成為真正的火星人,直到不斷發(fā)現(xiàn)其它適合人類生存的星球之后,人類不斷分離出去,不斷在各星球上發(fā)生變異。
為來的戰(zhàn)爭也隨之發(fā)生變化,將變成各星球之間為掠奪資源發(fā)生的人類之間的星球大戰(zhàn)。
童年的理想是成為一名天文學(xué)家,探索廣闊的宇宙。但是隨著年齡上去,對(duì)這方面的興趣卻越來越淡了,讀了老師推薦的《果殼中的宇宙》產(chǎn)生了許多的思考。對(duì)天文,對(duì)整個(gè)宇宙也有了許多新的理解。
首先,霍金的書不同于普通的書。作者是物理學(xué)碩士。我聽不懂很多地方,但我覺得我聽不懂很正常。我不覺得一定要帶著明白些什么的目的來看它,試著以一種孩子的心態(tài)來閱讀,來想象,書上說到的任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然都帶有它的客觀性和嚴(yán)謹(jǐn)性,但我們很容易就能在字里行間體會(huì)到作者那份熱愛科學(xué)的由衷之情,用許多看似幽默的詞句引導(dǎo)著我大腦中任何一絲不確定的猜測和推想。時(shí)間不是什圣的。它也是宇宙的一員。它是作為一個(gè)人出圣的。我們還沒有發(fā)現(xiàn)它的基因。我相信在我們的百科全書之外還有更多的元素。
它們與“蘋果落地”一樣,都是存在著的逗我們開心的小道具;事實(shí)上,我們的生活就是靠它們來建立起來的,我們的思想缺少不了它們,我猜想,它們也少不了我們的怪異大腦,因?yàn)槲艺J(rèn)為,如果我們不去發(fā)問,不去思考,不去辯論,那么這些宇宙理論也不會(huì)產(chǎn)生,更沒有存在的意義了。
霍金的書還很吸引人,能將宇宙的奧秘告知于你,會(huì)同你講弦理論、膜理論,會(huì)告訴你可能只有四個(gè)維度沒有彎曲得那么厲害以至于無法察覺?!豆麣ぶ械挠钪妗纷x起來卻是很激動(dòng)人心的,你會(huì)發(fā)現(xiàn)拉普拉斯的宿命論即是你物理課上冒出的靈感并一遍一遍論證的問題,高中雖然無法感知海森堡測不準(zhǔn)原理,卻也明白微觀與宏觀的不同,卻也疑惑微觀與宏觀的不同,感嘆于無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和概率波,直到今日,我才從知其然變得略微知其所以然。
以前,我能夠完全理解三維空間和以下維度的空間。我無法理解宇宙的無限空間和無盡的時(shí)間。所以換個(gè)角度想想,退一步,現(xiàn)在我退化成一個(gè)只能理解二維空間的生物。我是球體上的螞蟻。在我眼里,沒有這樣的球體,那我能看到什么呢?它是一個(gè)沒有邊界的平面,但實(shí)實(shí)上,他在三維世界中是有邊界的。
霍金用虛數(shù)來引導(dǎo)我們理解三維中的四維,但我無法想象它們。但由于我的能力有限,我只能膚淺地感知和理解。
通過閱讀這本書,我也知道人類的大腦比計(jì)算機(jī)強(qiáng)大得多。人腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜。有數(shù)百萬個(gè)處理器同時(shí)工作。這臺(tái)計(jì)算機(jī)只有幾個(gè)核心?,F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)比蚯蚓的大腦簡單。然而,目前人類dna的進(jìn)化速度是每年1比特,也就是說,信息在100萬年內(nèi)只增長100萬,你的月流量將使用數(shù)百米,不包括wifi。但計(jì)算機(jī)遵循摩爾定律,每18個(gè)月進(jìn)化兩次。在可預(yù)見的未來,計(jì)算機(jī)將具有與大腦相同的復(fù)雜性,進(jìn)化速度更快,這就是所謂的人工智能。
所以,要在未來獲得對(duì)電腦的勝利,必須人為大幅度改良dna并讓人類在人體外培育,以增加人腦尺度,而且電腦是以電子形式光速運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞信息,人體是化學(xué)形式龜速運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞信息,這意味著要支持那樣的大腦,必須對(duì)身體也加以改造。而根據(jù)摩爾定律,計(jì)算機(jī)cpu的速度仍然無法與蚯蚓的計(jì)算能力相匹配。當(dāng)我看到這個(gè),我很驚訝?,F(xiàn)在已經(jīng)有如此計(jì)算能力的cpu,還比不過一只在土里緩慢爬行蚯蚓。
很多時(shí)候人類的認(rèn)知還是太主觀了。
我覺得最有意思的是《果殼中的宇宙》第七章,我們的世界沒準(zhǔn)是個(gè)大型網(wǎng)游。
其實(shí)你不知道,除了我們生活的四維時(shí)空(三維空間加時(shí)間),宇宙還有好多維但只有引力效應(yīng)可以穿越,我們進(jìn)不去,我們生活在一個(gè)四維膜上,旁邊有個(gè)差不多的影子膜,離我們巨近但隔著維度我們看不到,更沒準(zhǔn)我們的宇宙是個(gè)高維度的全息投影,就像你把一個(gè)蘋果投影到屏幕上,用全息圖還原出來。
讀這本書的時(shí)候,我就想起了諾蘭導(dǎo)演和他的大作《星際穿越》,這部電影也給我補(bǔ)了好多知識(shí),看了這本書,我覺得《星際穿越》的每個(gè)部分,真的都是有科學(xué)理論或假說支持的,蟲洞、巨浪星的潮汛力、引力場時(shí)空彎曲、黑洞奇點(diǎn)、引力穿越維度……能把這么多復(fù)雜的理論、這么抽象的東西,轉(zhuǎn)化為熒幕上的實(shí)體,而且讓人們基本看懂,而且還講了一個(gè)
漂亮的故事,而且還用了高超的敘事結(jié)構(gòu)。這電影拍的太好了!
通過讀這本書許多疑惑從此產(chǎn)生。落入黑洞的物質(zhì)將何去何從?是粉身碎骨或化為虛無?
黑洞也吞噬時(shí)間。然而,在黑洞中,一個(gè)尺度的時(shí)間是否達(dá)到無窮大,而另一個(gè)尺度的時(shí)間是否未達(dá)到終點(diǎn)?黑洞是時(shí)間的終結(jié)。然而,在黑洞中,時(shí)間是否已經(jīng)扭曲,仍然無法到達(dá)盡頭?奇點(diǎn)是否存在?
我相信,在浩瀚的宇宙中,人類并不孤單,還有太多的秘密等著我們?nèi)チ私猓祟悓⒗^續(xù)進(jìn)化和進(jìn)步。
讀過這本書,使我又豐富了許多知識(shí)。書中說,空間實(shí)際并不是由三維單單構(gòu)成的。人們口中常說的“維”其實(shí)應(yīng)該有九或十個(gè)。而三維只不過是空間構(gòu)成的大方向。而題目中的“果殼”,則是粒子與核子。宇宙這個(gè)大空間,有許多恒星、行星、銀河系、空間的等極為復(fù)雜的物質(zhì)而構(gòu)成的。所以,宇宙是一個(gè)沒有歷史的空間,它一直到現(xiàn)在還在不斷地向外膨脹。宇宙中有一個(gè)很神秘的東西——黑洞。從書中的語句里,可以間接地拼湊出一個(gè)信息:黑洞有許多個(gè)!而這一重要信息也使我想到一個(gè)問題!這個(gè)問題與一部電影有關(guān)——“泰坦尼克號(hào)”,這部電影對(duì)所有人來說都很熟悉,也不便我多說了。其中,據(jù)說船長史密斯竟然穿越時(shí)空,但他卻認(rèn)為這只是發(fā)生在“昨天”的事。當(dāng)然,這也許是媒體的炒作,但是,如果說船長史密斯落入海底后穿越了時(shí)空呢?是不是就因如此而使他的記憶出現(xiàn)錯(cuò)亂了呢?我的問題就是:如果宇宙存在多個(gè)黑洞,他會(huì)不會(huì)從這個(gè)黑洞進(jìn),又從那個(gè)黑洞出呢?因?yàn)橛钪媾c地球的時(shí)間不一樣,所以他認(rèn)為只過了一天?當(dāng)然,關(guān)于黑洞問題還有更多的科學(xué)家、天文家來研究,所以,我也沒有必要一直來談?wù)撨@一神秘空間。
前面也說過了,宇宙會(huì)膨脹。而為什么會(huì)膨脹呢?因?yàn)樵谔摃r(shí)間中的最簡單歷史里,宇宙是一個(gè)球面,相對(duì)于地球,多了兩個(gè)維。宇宙確定了我們所在的實(shí)時(shí)間中的歷史,在這個(gè)歷史中宇宙在空間的每一點(diǎn)都相同,所以它在時(shí)間中膨脹。
而題目中的果殼:粒子,卻會(huì)引起很多現(xiàn)象,像預(yù)知未來。一只蝴蝶在東經(jīng)鼓翼,而就會(huì)引起紐約中央公園的巨大雨。這是《侏羅紀(jì)公園》中的情節(jié)。實(shí)際:蝴蝶一下回鼓翼時(shí),一大堆其他因素就會(huì)影響天氣,這就是天氣預(yù)報(bào)為什么有時(shí)不準(zhǔn)的原因,而也是人們常說的:“蝴蝶效應(yīng)?!?/p>
而書中說到的:宇宙的歷史是一張?jiān)谔摃r(shí)間中存在的曲面。從而我得出結(jié)論:實(shí)際上,宇宙是一個(gè)扭曲的時(shí)空。所以,它才能有眾多空間,與“維”。
上面的虛時(shí)間與實(shí)時(shí)間,便是書開頭的與個(gè)人時(shí)間無關(guān)的兩個(gè)更為復(fù)雜的時(shí)就。另一方面的個(gè)人時(shí)間是:當(dāng)兩個(gè)人面對(duì)面靜止不動(dòng)時(shí),他們的時(shí)間便一致,但如果相互運(yùn)動(dòng)時(shí),他們的時(shí)間則不一致了。
我也認(rèn)為霍金最后的演講十分精彩!他說愛因斯坦說時(shí)空不是平坦的,時(shí)空中的物質(zhì)和能量可以將它彎曲甚至翹曲。這也令我的猜想有了一個(gè)確切的答案。
如此類精彩的理論與關(guān)于宇宙的探索發(fā)現(xiàn),書里還寫了好多。盡管這本書沒有用任何華麗的筆風(fēng)來續(xù)寫與表達(dá)宇宙的奇妙、美麗和給科學(xué)家們、人們帶來的魅力,但他獨(dú)特的風(fēng)格還是吸引了我。21世紀(jì)的人們都來看看科學(xué)的結(jié)晶吧!讓我們了解自己生活的世界吧!
我是學(xué)文科的,高二起沒再接觸過物理,此后接觸的數(shù)學(xué)都很淺顯??晌移珢酆每纯破兆髌罚苍S那種似懂非懂,有些類似于陶淵明的“一知半解”?又或許,那種滿眼都是知識(shí)點(diǎn),滿足了我“開卷有益”的內(nèi)心需求?
無論如何,我是第二次拿起《果殼中的宇宙》。浩淼的宇宙有無邊界?它究竟從何而來,又將向何處去?每一個(gè)曾在夏夜獨(dú)自仰望星空的人都會(huì)想過這個(gè)問題?;艚馃o疑是現(xiàn)代最有可能回答這個(gè)問題的人。他的文筆相當(dāng)好,所以他的知名,從很大意義上來說,并非來自于他的學(xué)術(shù)成果,而是來源于他的這幾本科普著作。吳超英譯得也特別好,基本無損原作的魅力??上У氖?,我確實(shí)只能看懂其中的比喻。呵呵,看懂比喻也就夠了,誰也沒要求讀者用數(shù)學(xué)重新驗(yàn)算一遍霍金的結(jié)論。他說“泡泡”于“膜”在數(shù)學(xué)上是等效的就是等效的,他說回到過去的概率接近于零就接近于零。我照單全收。質(zhì)量讓時(shí)空彎曲,量子的不確定性原理,宇宙的歷史求和,長毛的黑洞,閉合的時(shí)間圈環(huán),超弦理論,他把我領(lǐng)到這么多的科學(xué)處女地,如導(dǎo)游般,一一指點(diǎn)給我看。顧慮我不懂他的語言,又作了如此多、如此精彩的插圖……
對(duì)我而言,霍金和哈姆雷特一樣,“即便把我關(guān)在果殼之中,仍然自以為無限空間之王?!?/p>
幾個(gè)銀白色的大字,黑色的封面,中間有一個(gè)若隱若現(xiàn)的果殼,它敞開著,里面是一個(gè)宇宙,在混沌虛空中的宇宙,在果殼中的宇宙。
它看似那么平凡,卻又吸引著我,我猶豫著把它從書架上取下來,看到史蒂芬霍金著后,它仿佛得到了肯定。和其它書一樣,它有前言,有目錄,不過我基本不會(huì)看,不太好的習(xí)慣。
相對(duì)論,它好似在講一個(gè)故事,在說愛因斯坦的廣義相對(duì)論,但它絕不止這么簡單。書中很快就對(duì)他的簡史作了介紹,豐富的插圖和幽默的語言,讓我愉快地讀完了七章。讀的過程中,它好似有種魔力,讓我沉醉在它奇妙的世界里,帶著我在宇宙中翱翔。雖然我不懂多少物理知識(shí),但在它風(fēng)趣的語言和清晰的思路中,讓我看見了許多新鮮的事物,如:黑洞、超弦、10維膜、維超引力等我從未見過的元素和物質(zhì),它們讓我領(lǐng)略了這宇宙的奇妙無比。
這看似一本普通的物理學(xué)書,但它所涵蓋的是超過空間,超過維度,超過時(shí)間的一種力量!人類就像宇宙中的一粒塵埃,我們只有有限的身體,有限的時(shí)間,但我們的思維卻可以像宇宙那樣無邊無際!我們現(xiàn)在知曉的,可能只是冰山一角??赐赀@本書后,我明白,人類的潛力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這座冰山的。
看著書的封面,我想到了作者史蒂芬霍金,他軟弱的癱倒在輪椅上,頭歪向一邊。他被一種叫戶伽雷氏癥的病魔永遠(yuǎn)地禁錮在了輪椅上,他全身癱瘓,只有兩根手指勉強(qiáng)可以動(dòng)彈。但是!他的思維沒有受到任何限制,他一樣可以思考,可以想象。他的身體已經(jīng)被深淵般的病魔約束,可他的靈魂,他的思想,同樣可以和我們一起飛翔,甚至更高。他已經(jīng)
50年沒有走過路了,
50年沒有自己吃過飯了,但靠他兩根手指操控的電腦,已經(jīng)達(dá)到了普通人無法達(dá)到的輝煌!
我們擁有著健康的身體,我們依然過著要什么就有什么的生活,我們同樣在果殼中的宇宙生存,我們何時(shí)才能像他一樣走向人類的巔峰,何時(shí)又能超越那巔峰,去與茫茫宇宙抗衡!
讀完全書,我想到了莎士比亞《暴風(fēng)雨》中米蘭達(dá)的唱段:
呵,膜的新奇世界,里面有這樣美妙的生靈,那就是果殼中的宇宙!
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