出生于1942年,而他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。现任剑桥大学卢卡斯数学教授(这一职位曾由艾萨克·牛顿所任)。他广被推崇为继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家,称为“轮椅上的爱因斯坦”。他的主要著作是《时间简史》。读过的《果壳中的宇宙》正好是《时间简史》的姐妹篇。
《果壳中的宇宙》是一本图文并茂的科普著作,主题是宇宙学,涉及广义相对论、量子论、黑洞、暴胀、时间旅行、弦论、超引力等诸多前沿概念。当然,这些概念我到现在也没能完全明白。
这本书先第一章说的是相对论简史,相对论有狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦以光速不变原理出发,建立了新的时空观。狭义相对论中最简单的例子是在加速度和引力场之间存在1个紧密的关系。待在1个封闭的盒子里,譬如升降机中的某人不能将盒子静止地处于地球引力场中和盒子在自由空间中被火箭加速这2种情形区别开来。广义?相对论的1个非常重要的推论是质量和能量的关系。爱因斯坦关于光速对于任何人而言都应该显得相同的假设,意味着没有任何运动的比光还快。当人们应能量加速任何物体,无论是粒子或者空间飞船,实际上发生的是,它的质量增加,使得对她进1步加速更困难。要把1个粒子加速到光速要消耗无限大能量,因而是不可能的,正如爱因斯坦的著名公式总结的:E=mc^2,质量和能量是等效的。
第二章说的是时间的形态,与爱因斯坦的相对论和大量的实验相符合,它提出时间和空间是非常复杂地相互纠缠在一起。人们不能单独使空间弯曲而不涉及时间。这样,时间就有了形态。19世纪作家查里斯·朗母写到:“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑。然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼,因为我从不想起它们。”我们中的大多数人早本部分时间不去考虑时间和空间,不管他们为何物;但是我们所有人有时极想知道时间是什么,它如何开始,并且把我们知道何方。如果预言和观测相一致,则该理论在这个检验下存活,尽管它永远不能被证明是正确的。人们说能做的一切,是将所发现的描述成时间的1种非常好的数学模型并且说明它能预言什么。
第三部分说的是果壳中的宇宙:宇宙具有多重历史,每1个历史都是由微小的硬果确定的。霍金认为空间的最明显之处是它无限地向外延伸,通过现代仪器,我们可以看到各种形状和尺度的数以亿万计的星系。尽管宇宙似乎在空间的每一位置上都很相同,它肯定是随时间变化的。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1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。而量子引力论正是这些书的大部分的主题。哎,这部分真的很难懂,就少说点了。
第四部分说的是预言未来:黑洞中的信息丧失如何降低我们预言未来的能力。如果信息在黑洞中丧失,情况就并非如此,任何事情都可能已经发生过。预言将来的能力也被削减了。我们能够确定地预言粒子具有相反的自旋,但是如果1个粒子落进黑洞,就不能对余下的粒子作确定的预言,这意味着在黑洞外不能确定预言任何测量,作出确定预言的能力被减低至半。那么关于预言将来的能力呢?现在看来它至少在3个层次上受到限制。第一,是动力学系统的混沌行为,使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二,在量子力学中状态是由波函数描述的,海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三,不平凡的时空拓扑,使波函数被密度矩阵所取代,就在这里引进了热力学意义上的随机性。
第五章说的是护卫过去:时间旅行可能吗?我觉得不可能,我们中学书上也说不可能,至少来说最近的很多年里都不可能,因为我们还没有把原理完全弄清楚,而且最近的很多年里我们还造不出那种可以快过光速的时间机器,所以嘛,回到过去我们是不用想了爱因斯坦的广义相对论是所有现代有关时间旅行讨论的基础。爱因斯坦方程描述宇宙中的物质和能量如何将空间和时间弯曲和变形,从而使空间和时间变成动力量,有了时空可能弯曲得这么厉害,在乘空间飞船出发之前即已返回的可能性。
读过这本书才知道自己对天体物理、对宇宙与生命理解的是这么少,但我们这为学生是没有办法的,我们要做的就是学好自己的东西,为以后的学习或研究找好基础,这些高深的理论啊什么的就让霍金教授和许多理论物理学家一道,去努力寻求科学的最神圣的精华,然后让我们学去。
前言:一片不知从何而来的黑碎片打破了星际的和平,莱乐星球的所有居民将被黑化,星际即将面临一场惊心动魄的战争,预言家得知预言后,便通知所有星球人准备逃离,所有人正在逃亡当中,这将是一场没有停息的战争!!
“抓紧时间,快点撤离,快!杰斯,你带一些人去启动所有载人飞船,要尽快!”落格雷斯指挥官说到(此时正在镜子星球的镜子世界内),“是的,长官”杰斯(镜子星球的驾驶员和副指挥官)回到。“报告长官,我们已经被莱乐居民包围了,他们好像会分身,而且每个人都可以用一只手移动一个星球!”探报员甲说到,“报告长官,我们的镜子星球正在被莱乐居民腐蚀,现在该怎么办?”探报员乙续到。“这该如何是好啊,汗~,现在也只能凉拌啦!!”落格雷斯说。“纳尼!原来办法还可以凉办!!不过,凉办是怎么办的?”杰斯接到。(此时,探报员甲和乙正窃窃私语,甲:“我们是不是有点偏题啦?”乙:“好像是的哎!那个(这时,乙突然尖叫道)喂,剧本好像不是这样写的!(此后我们再回到前面)落格雷斯说:“快,立刻通知所有人员打开所有传送门。我要用所有的力量,和他们战斗到底。能——量——释——放!!!”
下集预告:落格雷斯用尽所有的力量和莱乐居民战斗,他把一袭莱乐居民打倒后,发现一块黑色晶体。身负重伤的他被莱乐居民包围了!该怎么办??他会成功逃离吗?预知后事如何,请看下集。
波波星上有一个外星人,叫做波波外星人。这天,波波外星人要去皮皮星看看他的朋友卡卡外星人,很幸运,卡卡外星人今天正好放假。但是很不幸,他遇到了宇宙乱流,波外星人波的宇宙飞船在宇宙乱流里就像一片叶子,一下子就吸进宇宙乱流里。
宇宙乱流把它带到了地球的上面,可是波波外星人的飞船系统出了故障,不受控制了,一下子冲向了地球。“彭”的一声,波波的飞船一下子撞到了地面上,他侥幸从飞船里走了出来。
这时,一个小男孩走了过来,对他说:“你没事吧?”波波说:“谢谢,我没事。请问,这里是哪里?”小男孩说:“这里是上海。你的飞船伤得重吗?需要我帮忙修理吗?”“不用了,我的飞船可以自动修复,明天就可以修好了。”波波笑了笑说道,“哦对了,麻烦问一下,这里有我可以住的地方吗?”“没事,今天你就住在我家吧。”小男孩说。“但是你爸妈可能会不答应啊。”波波说。小男孩想了想说:“这两天我爸妈都不在,你今天就可以住在我家。”波波犹豫道:“那……好吧。”
他们来到小男孩家里,小男孩说:“今天我爸妈不在,那我们就叫外卖吧。”波波迷惑不解地问:“外卖?外卖是什么东西啊?”“我们先来点餐,然后再告诉你这个是什么。”小男孩说,“你想吃什么?”
波波说:“据说你们星球的汉堡很好吃,我就要大份的汉堡和薯条和可乐。”小男孩说:“我也是。”之后,小男孩给外卖店打了电话,让他们赶快送达。波波说:“现在可以告诉我答案了吧。”“好!其实外卖就是你告诉他们你要吃什么?然后他们会在十几分钟到达。”小男孩说。
不多久,外卖送到了,他们开始大快朵颐;之后,他们开始看电视;晚上,他们来到百货商店,买点纪念品。时间转瞬而过,第二天早晨,波波对小男孩告了别,坐上太空飞船,离开了地球。
他坐在飞船上,享受着他昨天晚上买的披萨和巧克力,手中还拿着一个大食谱,心想:回去我就按照食谱上面做,食材我可以去宇宙集市上卖,然后香喷喷的美食就做好了,然后再给卡卡尝尝我的手艺。“对了!我还要去卡卡家呢!完了完完了!我得赶紧去皮皮星!”之后,他打开虫洞,立刻前往皮皮星。
等到了皮皮星,卡卡对于波波此时的激动与他迟到的现象感到很奇怪,于是波波就把事情一五一十地讲给他听。卡卡听后说道:“看来这个外卖是个好东西,我们这个星系根本没有外卖这个东西,如果我们建立一个外卖公司,岂不是发财了?”波波说:“嘿,这个主意好,我们要去联系我们的朋友们,和他们一起做。”“但是我们得要找个地方建立公司啊。”卡卡说。波波想了想,突然灵机一动,说:“哎,你还记得我们星系的那个小星球么?我们可以在那里建立我们的公司啊!”“好主意!”卡卡称赞道。
他们把计划都告诉了朋友们,大伙听后也是觉得这个主意很好,于是立刻开始了行动。乐乐去联系了整个星系的食品公司,卡卡和琪琪到波波星最大的五金商店找材料,而波波和天天来设计……功夫不负有心人,一周后,他们终于建立起了一家外卖公司。
之后,他们开始发传单了,大家都听到了这个消息,就纷纷拨打电话,不仅快,而且还很好吃,服务也很周到。外卖公司每天都忙不过来,简直就是每时每刻都有电话响,都响个不停,而且不止一个。不久之后,他们成了整个星系里最忙的公司,和最好的公司。
可是有一个烦恼一直都没有解除掉,不是堵车,也不是人手不够,而是因为宇宙乱流一直出现。虽然能用虫洞立刻返回,但是这样也太危险了,每天都有四五个送外卖的工作人员被吸走。大家终于忍得不耐烦了,决定立刻解决这个问题。
波波问:“这个乱流到底是时候什么出现的?”卡卡说:“应该是上个月前。”波波继续问:“那天发生了什么”大家都摇摇头,说没有。“哎,你们还记得汤姆奶奶家种的蓝紫色的浆果吗?会不会就是它引发了宇宙乱流呢?”“对!这种果子这么奇怪,肯定就是这个!”大家说。他们来到图书馆,发现了这种果子的来历,原来这种果子叫洛洛果,可以吸引宇宙乱流。于是他们连忙来到汤姆奶奶家,让汤姆奶奶看了看,汤姆奶奶立刻拔下了自家种的这种果子,波波卡卡等人也积极地上前去帮忙。终于拔完了红果子,汤姆奶奶笑着说:“谢谢你们帮我纠正了错误,我奖励你们吃卡布奇诺!”“好耶!”大家欢呼道。
从此以后,这个星系再也没有出现过宇宙乱流,交通也变得更安全了,外卖公司从此也没有烦恼了。很多星球的***都说他们是小救星,救了大家。
作为一名理科生,高中时期,我们学习了牛顿万有引力,也学习了爱因斯坦的相对论。在我的印象中,万有引力定律是适用于宇宙中一切物体运行的规律,而相对论,我只记住了质能转换方程E=mc2以及老师口中说的时空变化(对于速度增大到一定程度,时间就会变慢这一现象,我一直不明其里),这两者之间,似乎并没有什么联系。
读了《极简宇宙史》后,我才发现,自己以前学的知识,全是一知半解,知其然而不知其所以然。
科学家们利用万有引力定律在太阳系八大行星上进行验证,结果发现,离太阳最近的水星,其运行轨道与计算有一点偏差,并不完美。
牛顿的公式给物体如何互相吸引定了量,但它没有解释引力到底是什么东西。(科学家的思维,和我们差别确实很大。上学时,我竟从来没有思考过引力的来源这一问题)。
有一个科学家提出了一个疯狂的想法:宇宙的构造是一张3D甚至4D不可见的膜,当一个人跌落时,并不是有一个往下拉的力让他跌落,而是他沿着宇宙构造中一个不可见的斜坡滑行而已。疯狂想象,仔细求证,在牛顿死后一百五十多年里,水星的轨道偏差问题,被他解决了,这个人就是爱因斯坦。那个将物质与宇宙的局部几何联系起来并用以解释本质的理论,被称为广义相对论。宇宙中所有的物体,行星、恒星、星系、星系群都会引起周围的时空弯曲,使附近的物质顺着时空斜坡滑下,这就是引力的来源。
现在,我们知道了,牛顿的万有引力定律有其局限性。同理,广义相对论也会有它的局限。时空在它所包含的物体周围弯曲和拉伸,那么,不停地将能量加入到某个空间,当弯曲变得越来越厉害时,最初形成弯曲的不管什么东西都会被进一步挤压,让那里的密度越来越高,形成一个恶性循环,直到无情地让时空崩塌,这种崩塌,超出了广义相对论所能应对的范围。黑洞即是如此。因此,我们需要一个更大的理论,哪怕是仅仅为了解释这些崩塌。而这,正是科学家们现在做的工作。
虽然牛顿没有发现自然的终极理论,虽然爱因斯坦的相对论也有其局限性,但这并不妨碍他们的理论成为伟大且正确的理论。正如作者后记中所说:为了找到正确,我们需要错误 ,这样我们才能向前进步。这句话,不仅仅适用于科学研究,也适用于我们社会生活的方方面面。
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