斯蒂芬·霍金《时间简史》 书中所得29 2023-07-02

斯蒂芬·霍金《时间简史》  书中所得29

《时间简史》是英国物理学家斯蒂芬·霍金创作的科学著作,首次出版于1988年。对物理学,我是门外汉,兴趣使然看这本书。说实在话,看了两遍都不止,也不知道看懂了没。大致总结几点体会,不怕献丑。

《时间简史》

一、体会

1.红移现象说明宇宙在膨胀,引发想到了大爆炸理论。反之就是坍缩;

2.大爆炸是宇宙的起始,也就是时间的起点,所以所谓“时间简史”就是“宇宙简史”;

3.宇宙学和量子力学一样,由猜想开始,研究者需要想象力丰富。然后运用各种数学方法推导出结果。有点像西方经济学方法;

4.太大的宏观世界和太小的微观世界,对人来说,研究起来远没有牛顿物理学得心应手,方法上也不同,常人难以理解;

5.书名为《时间简史:大爆炸与黑洞》,但这两者目前都是猜想。所以霍金大师终生未获得诺贝尔奖;

黑洞

6.前不久见一留美理论力学博士生评论,云:学界各执一词,都在为自己倾向的理论或方法找根据,打压对手。他已厌倦理论力学了。我觉得原因也是如此,为猜想而争;

7.据说霍金自己也曾说过这本书有错的地方,但我不得其详;

8.弦理论、黑洞、虫洞,四维时空不是平的,是弯曲的,引力其实是由弯曲造成的,宇宙像一张蹦床,等等这些说法都是想象力的结果,所以费解者众;

虫洞

9.人类认识宇宙是一个漫长的过程,从诺亚方舟、天圆地方,到地心说、日心说……,没有结束,还在进行;

10.物理学家总是希望建立一个统一场论,将四种基本力:引力、电磁力、弱核力和强核力统一起来,但这困难无比,爱因斯坦没做到,霍金亦然。

另外,这个片子值得一看。

美国1992纪录片《时间简史》:

https://www.bilibili.com/video/BV1CA411E7mM?share_source=copy_web

二、简介

全书共十二章,讲的全都是关于宇宙本性的最前沿知识,包括:我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙、不确定性原理、黑洞、宇宙的起源和命运等内容,深入浅出地介绍了遥远星系、黑洞、粒子、反物质等知识,并对宇宙的起源、空间和时间以及相对论等古老命题进行了阐述。

在书里,霍金探究了已有宇宙理论中存在的未解决的冲突,并指出了把量子力学、热动力学和广义相对论统一起来存在的问题,该书的定位是让那些对宇宙学有兴趣的普通读者了解他的理论和其中的数学原理。

此书自1988年首版以来,已被翻译成40种文字,累计销售量达2500万册,成为一本畅销全世界的科学著作。

《时间简史》讲述是探索时间和空间核心秘密的故事,是关于宇宙本性的最前沿知识,包括我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙不确定性原理、基本粒子和自然的力、黑洞、黑洞不是这么黑、时间箭头等内容。第一版中的许多理论预言,后来在对微观或宏观宇宙世界观测中得到证实。

自1988年首版以来,《时间简史》已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字,销售了近1000万册。此版更新了内容,把许多观测揭示的新知识,以及霍金最新的研究纳入,并配以250幅照片和电脑制作的三维和四维空间图。

在发表《最初的宇宙》不久之后,霍金决定写一本将对大众极具吸引力的宇宙学著作。这本书就是《时间简史》。可惜这本书一直拖延到1985年才完稿,因为霍金在访问欧洲原子能研究机构在瑞士日内瓦的量子物理实验室的时候,不幸染上了肺炎。由于病得很严重,霍金被送进剑桥大学的阿登布鲁克医院进行了气管切开手术。这次手术虽然挽救了霍金的生命,但他再也不能使用他的嗓音了。霍金采用一个连在轮椅上的,可用手操控的小型电脑语音合成器来“说话”。这对霍金来说很不方便,但是,对于之前根本听不清他说话的听众来说,这样反倒容易理解了。在使用这个语音合成器之前,只有他身边最亲密的人能听懂他说的话。霍金的《时间简史》最终发表于1988年。

《时间简史》是一部讲述宇宙奥秘的科普读物。霍金对“时间简史”的解释是“从大爆炸到黑洞”,意思是假定时间(和空间)是由宇宙大爆炸开始,演化到黑洞结束。

大爆炸

《时间简史》一书着重解答人类最古老的命题:时间是有始有终的吗?宇宙是怎样诞生的?它从哪里来,又到哪里去?

传统思想认为,宇宙在空间上是无边无际的,在时间上也是无始无终的。但霍金则认为,宇宙有自己的历史起点,它大约诞生于150亿年前,那时,宇宙只是以一个“点”存在,不占有空间,也没有时间的概念。后来,这个“点”发生了大爆炸,时间和空间由此开始,物质逐渐形成。宇宙起初的温度极高,随着时间的推进,它的空间越来越大,温度越来越低,其中蕴含的能量与物质不断发生复杂的反应,最终形成星系。宇宙的空间一直持续不断地扩大,膨胀,直至今日。

大约在距今50亿年前,太阳形成。大约在距今46亿年前,地球形成,并成为了太阳系的九大行星之一。宇宙继续膨胀,将来也会膨胀,可能在膨胀到一定程度后,宇宙会逐渐收缩,最终又收缩成一个不占有空间的“点”。这也代表着时间的结束。然而宇宙究竟会不会收缩为一个“点”,还没有人能够给出确切的答案。宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样,或者说发生大爆炸的原因是什么,无人知道,且将会是个永恒的谜。这就是霍金的大爆炸宇宙的理论基础。

霍金在该书中用自己全新的物理理论回答了有关宇宙的基本问题。在具体写作时,他放弃了所有数学的理论公式,将关于宇宙的起源和生命的基本理念首次用简明、易懂的语言介绍给一般读者,致力于让更多的人去了解自己生存的宇宙,该书因此成为将高深的理论物理通俗化的科普范本。

三、霍金

斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日-2018年3月14日),英国著名物理学家和宇宙学家。肌肉萎缩性侧索硬化症(ALS)患者,全身瘫痪,不能发音。霍金的主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。

霍金与原配妻子

霍金是继牛顿爱因斯坦之后最杰出的物理学家之一,被世人誉为“宇宙之王”。2017年4月,霍金接访采访表示,他比以前更加坚定地认为人类应该在2117年之前离开地球。

2018年3月14日,斯蒂芬·霍金去世,享年76岁,他的骨灰被安放在伦敦的威斯敏斯特教堂内,与牛顿和达尔文为邻。

附注.红移(red shift)

一个天体的光谱向长波(红)端的位移叫做红移。通常认为它是多普勒效应所致,即当一个波源(光波或射电波)和一个观测者互相快速运动时所造成的波长变化。美国天文学家哈勃于1929年确认,遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去,同时,它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。这一普遍规律称为哈勃定律,它成为星系退行速度及其和地球的距离之间的相关的基础。这就是说,一个天体发射的光所显示的红移越大,该天体的距离越远,它的退行速度也越大。红移定律已为后来的研究证实,并为认为宇宙膨胀的现代相对论宇宙学理论提供了基石。上个世纪60年代初以来,天文学家发现了类星体,它们的红移比以前观测到的最遥远的星系的红移都更大。各种各样的类星体的极大的红移使我们认为,它们均以极大的速度(即接近光速的90%)远离地球而去;还使我们设想,它们是宇宙中距离最遥远的天体。

红移

光是由不同波长的电磁波组成的,在光谱分析中,光谱图将某一恒星发出的光划分成不同波长的光线,从而形成一条彩色带,我们称之为光谱图。恒星中的气体要吸收某些波长的光,从而在光谱图中就会形成暗的吸收线。每一种元素会产生特定的吸收线,天文学家通过研究光谱图中的吸收线,可以得知某一恒星是由哪几种元素组成的。将恒星光谱图中吸收线的位置与实验室光源下同一吸收线位置相比较,可以知道该恒星相对地球运动的情况。

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