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时间-----大师的解读

书评人:雷士军 2010-03-24 21:11 赞[3] 收藏
久慕霍金的大名,有幸拜读史蒂芬霍金(Stephen W.Hawking)先生所著的«时间简史(A Brief History of Time)».时间,一个对每一个人都熟悉的抽象概念,在大师的笔下又是怎样的呢?
1«时间简史»,用以日常生活的隐喻的方法来诠释极端复杂的“我们从何而来?宇宙为何是这样子的/”等问题.作者运用了广义相对论,量子宇宙学等理论为我们解释了宇宙的形成,为何宇宙发展成了现今的这种结构及其所遵循的一些规律,并对宇宙今后的发展乃至灭亡进行了预言,从中还介绍了宇宙大爆炸,黑洞及其面积定理,其附近的量子效应,虫洞及时间旅行等看似神秘的事件,并对其进行了解释.由于我自己的物理知识有限,我还不能理解,但也对其有一些初步的了解.
翻开这本书,首先让我感到震惊和敬佩的不是其复杂的内容,而是作者霍金先生这充满传奇色彩的一生.他被卢伽雷病禁锢在轮椅上长达20年之久.他要用很大的努力才能举起头来,只能用非常微弱的变形语言才能与别人交流;他不能写字,看书必须依赖于一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读.然而,他每时每刻与全身瘫痪作搏斗,做出了对人类的观念有着深远影响的贡献.人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意.
本书的第一章“我们的宇宙图像(Our Picture of The Universe)”告诉了我们从公元前340年的希腊哲学家亚里士多德,到上世纪半叶出现的两个基本的部分理论----广义相对论和量子力学来描述宇宙这期间的诸多哲学家及科学家所描述的宇宙模型,包括托勒密的天球及自然边界的观念,哥白尼的日心说,及哈勃的暗示的宇宙大爆炸的发现----红移,牛顿与爱因斯坦的预言等等对当时的人们乃至现在的人们都产生了巨大影响的理论.
第二章“空间和时间(Space and Time)”在牛顿运动定律的基础上,通过对绝对时间及空间的不存在和光速的描述,向我们解释了相对论:不管观察者以任何速度作自由运动,相对于他们而言,科学定律都是一样的,并且在空间三维的坐标的基础上,将一个事件构成的时空图及通过一个三维圆锥画出了一个事件的过去及未来光锥,并通过双生子的佯谬说明,在相对论中并没有绝对时间,且当一个特例运动时,或一个力起作用时,它影响了空间和时间的曲率;时空的结构又影响了物体的运动和力作用的方式.
第三章“膨胀的宇宙(The Expanding Universe)”通过对哈勃所发现的红移现象的解释,向我们展示了20世纪最伟大的智慧革命之一 ---- 宇宙膨胀.然后通过对弗利德曼膨胀模型的研究,用三个解说明了宇宙的空间的三种膨胀后的空间结构,并得出了彭罗斯的任何坍缩必须终结于一个奇点的理论.最后作者证明得出;只有当宇宙膨胀得快到足以避免重新坍缩时,必须存在一个奇点,意即:宇宙包含着我们观测到的这么多物质,则过去必须有一大爆炸奇点.
第四章“不确定性原理(The Uncertainty Principle)”为我们解释了量子力学.第五章“基本粒子和自然力(Elementary Particles and The Force of Nature)”简单阐述了构成我们自然界的已知的种种粒子:分为六“味”----上、下、奇、魅、底和顶,且每味带有三“色”红、绿、蓝的夸克.并对人为的分成了四种力:引力,电磁力,弱核力,强核力以及它们所作用于的粒子及形成原因作了解释,并试图用一种所谓的大统一理论(CUT)将电磁力,弱核力和强核力合并在一起.
第六章“黑洞(Black Hole)”告诉我们:黑洞是由恒星的坍缩和围绕它们的强大的引力志气产生的,是一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处.其边界称作事件视界,和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合.并且当早期宇宙不是完全光滑和均匀时,有可能形成“太初黑洞”.黑洞必须是非常简单的完美的球形,其大小只依赖于它们的质量并且任何两个同质量的黑洞必须等同.黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到证据证明其理论是正确的情形下,作为数学模型被发展到非常详尽的地步.
第七章“黑洞不是这么黑的(Black Holes Aren’t So Black)”从黑洞面积的非减性与熵联系起来,进而说明黑洞在向外辐射粒子,即黑洞像热体一样发热还可以发光.并由黑洞的消失发现了量子力学能够去掉广义相对论预言的奇点的第一个迹象.
第八章“宇宙的起源和命运(The Origin and Fate of The Universe)”预言:时空在大爆炸奇点处开始,并会在大挤压奇点处结束.第九章“时间箭头(The Arrow of Time)”讲述了时间由绝对时间发展到相对认中人们必须抛弃存在一个惟一的绝对时间的观念.并由科学定律在称作C,P和T的联合作用,即:如果科学定律在CP联合对称以及CPT联合对称下都不变,它们也必须在单独的T对称下不变与日常生活的实时间中,前进和后退的方向之间还有一个大的差异,得出了三个时间箭头将过去和将来区分开来:一是热力学时间箭头,即是在这个时间方向上无序度或熵增加;然后是心理学时间箭头,这就是我们感觉时间流逝的方向在这个方向上我们可以记忆过去而不是将来;最后是宇宙学时间箭头,在这个方向上宇宙在膨胀,而不是收缩.
第十章“虫洞和时间旅行(Wormholes and Time Travel)”说当我们有足够的负能量密度的物质,造成一个负曲率的时空区域,能形成虫洞乃至时空旅行.第十一章“物理学的统一(The Unification of Physics)”解释了建立一套完整的理论的可能性及其意义.第十二章“结论(Conclusion)”告诉我们,我们的世界是极其复杂的,我们当今的科学技术,理论的发展程度还远不能解释其中的许多问题,并希望未来能发现一套完事的理论,让我们所有人都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论.
宇宙乃至整个物理学的领域都是丰富多彩的,还有着无数的奥秘等着我们去解开.面对着前人的成果和遗憾,我们决心以我们的实际行动去探索科学海洋中的未知区域.
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时间简史(普及版)

作者:(英)霍金 等著,吴忠超 译

出版社:湖南科学技术出版社

出版时间:2006-01-01

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