時(shí)間簡(jiǎn)史普及版的評(píng)論
學(xué)地理,可以讓你了解這個(gè)世界的多彩多姿,從感性的體驗(yàn)中感受萬(wàn)物的廣博和世界的美好;
讀歷史,可以讓你在一個(gè)個(gè)蕩氣回腸的人物和歲月中,得知?dú)v史和人類的規(guī)律,從而站在一個(gè)獨(dú)具的高度來(lái)審視這個(gè)世界和自己的人生觀;
我認(rèn)為這兩門(mén)學(xué)科(或許還應(yīng)包括更感性的文學(xué),但我還沒(méi)能真正領(lǐng)悟其美)能讓一個(gè)人在人文方面得到最充分的熏陶,以形成獨(dú)立、成熟的世界觀和人生觀。這樣的世界觀能幫助你發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界中許多無(wú)謂的事情,也能幫助你容忍許多無(wú)謂的事情,讓你從容地獨(dú)立的沿著自己的人生軌跡前行。
但是,最近我才發(fā)現(xiàn),除此之外的自然科學(xué),它不僅僅是貢獻(xiàn)于我們?nèi)粘I畹谋憷膊粌H僅能幫助你仰望星空時(shí)的思考和幻想,它的目的是解釋我們周?chē)氖澜邕\(yùn)轉(zhuǎn)的原理和規(guī)律,直至我們和宇宙為什么存在這樣的終極問(wèn)題。然而也許上帝并非如人文那樣平易近人,人類已探知的自然科學(xué)的規(guī)律都并非那么容易為我們所理解。好在有史蒂芬·霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,他用所能用的最淺顯和易懂的語(yǔ)言(只用了愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程一個(gè)公式),給我們初步解釋了人類已掌握的原理,不得不說(shuō)是一部迷人而清澈,光輝四射的巨著。雖然它并不厚。讀歷史,你會(huì)慨嘆和崇拜一個(gè)個(gè)叱咤風(fēng)云的人物;而讀這本書(shū),你會(huì)驚嘆人類是如此的聰明,有如此巧妙的思考方式,總結(jié)出了如此光輝的成果。
由于怕自己讀不懂,我讀的是普及版,好在霍金想要在普及版中表達(dá)的我都接受了。我在閱讀的過(guò)程中記下了一些讀書(shū)筆記,附在本文的后面,歡迎有興趣的同學(xué)探討。這里先摘錄幾條最令我耳目一新,感受到人類智慧的魅力的:(可能斷章取義的不好理解,推薦還是看原書(shū)品味)
牛頓力學(xué)的參照系:缺乏靜止的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上。
狹義相對(duì)論:1.時(shí)間和空間不可分,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步,但科學(xué)定律相同。2.質(zhì)量和能量等效。
宇宙有限而無(wú)邊界(彎曲空間)
以太理論被證偽:拋棄絕對(duì)時(shí)間的觀念
廣義相對(duì)論:引力不是力,是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng),物質(zhì)存在使四維空間畸變,使物體在三維空間中的路徑彎曲。
紅移(多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長(zhǎng)變長(zhǎng),光譜缺失往紅端移動(dòng))證明宇宙膨脹,且紅移大小和距離成正比。
黑洞,光速小于其逃逸速度。
海森伯不確定性原理:不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念,其實(shí)是統(tǒng)一的。
時(shí)間旅行佯謬的解決:協(xié)調(diào)歷史,即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒(méi)有自由意志?;氐竭^(guò)去不能改變歷史,否則會(huì)不符合物理定律;出發(fā)前就已返回,所有的未來(lái)行為已被記載。
19世紀(jì)以前,人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天,上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡(jiǎn)單,上帝其實(shí)也沒(méi)有多少選擇性。19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論,廣泛而讓所有人理解,所有人(包括哲學(xué)家)能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問(wèn)題,這是人類理性的終極勝利----因?yàn)槟菚r(shí)我們知道了上帝的精神。
附:讀書(shū)筆記
第1章-第3章
科學(xué)理論的本性:精確描述大量觀測(cè),而且能明確預(yù)言未來(lái)的觀測(cè)結(jié)果
理論分成兩部分:初始狀態(tài)和變化規(guī)律。如果初始狀態(tài)由上帝隨意決定,那么上帝也能隨意的改變變化發(fā)展,因此初始狀態(tài)也存在定律
廣義相對(duì)論和量子力學(xué)不能相互協(xié)調(diào)
統(tǒng)一理論和人類認(rèn)知的矛盾---用進(jìn)化論解釋
第4章
亞里士多德、托勒密-->牛頓(三定律)、伽利略(觀測(cè)驗(yàn)證)->麥克斯韋->愛(ài)因斯坦
缺乏靜止的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上
第5章
光速的有限及測(cè)量:木星衛(wèi)星月食并非等間隔時(shí)間(因?yàn)榕c地球距離在變化并且光的速度有限)
麥克斯韋電磁方程(電磁統(tǒng)一,場(chǎng)的概念)
麥克斯韋理論:光速恒定,與牛頓理論不存在靜止絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)矛盾
以太(光波的介質(zhì),我們和以太存在相對(duì)速度,光在以太中保持同一速度)理論被證偽:拋棄絕對(duì)時(shí)間的觀念
狹義相對(duì)論:1.時(shí)間和空間不可分,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步,但科學(xué)定律相同。相對(duì)論時(shí)空:用4個(gè)坐標(biāo)指定特定時(shí)刻在特定空間點(diǎn)發(fā)生的任何事 2.質(zhì)量和能量等效:能量(例如動(dòng)能)越大,質(zhì)量越大
和牛頓引力理論不協(xié)調(diào):太陽(yáng)突然消失
第6章
彎曲空間:地球表面就是一個(gè)二維彎曲空間:飛機(jī)航線
廣義相對(duì)論:引力不是力,是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng),物質(zhì)存在使四維空間畸變,使物體在三維空間中的路徑彎曲。驗(yàn)證:水星軌道偏移。光也一樣:太陽(yáng)使其他恒星光線彎曲。
等效原理:不能區(qū)分勻加速運(yùn)動(dòng)和靜止在引力場(chǎng)中---> 引力和勻加速運(yùn)動(dòng)一樣能改變時(shí)間。引力場(chǎng)的不同位置讓時(shí)間推移不一樣,引力使時(shí)間變慢
第7章
視差:運(yùn)動(dòng)中遠(yuǎn)處和近處物體的相對(duì)位置變化--->可用于測(cè)量恒星的距離。
遠(yuǎn)距離星系的測(cè)量:同類恒星有相同的光度,通過(guò)視亮度來(lái)測(cè)量距離。光度可通過(guò)近距離恒星取得
黑體輻射:被加熱物體的輻射
通過(guò)恒星光譜的缺失可知該恒星大氣含有什么元素
紅移(多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長(zhǎng)變長(zhǎng),光譜缺失往紅端移動(dòng))證明宇宙膨脹,且紅移大小和距離成正比
宇宙在每個(gè)方向都是相同的,宇宙膨脹沒(méi)有中心,任意兩點(diǎn)的離開(kāi)速度都與距離成正比
第8章
正反物質(zhì)的湮滅。由仍存的中微子來(lái)推知宇宙爆炸時(shí)的情況,宇宙有開(kāi)端和奇點(diǎn)-->廣義相對(duì)論不完備
恒星靠核聚變釋放能量增加氣壓平衡引力,燃料耗盡坍縮直至黑洞。外層會(huì)拋離成為超新星爆發(fā),是下一代恒星和行星的原料
黑洞,光速小于其逃逸速度
宇宙有限而無(wú)邊界(彎曲空間)
第9章
拉普拉斯決定論+黑體輻射問(wèn)題-->普朗克量子論(電磁波發(fā)出的波包,即量子,光的量子叫光子)。頻率越高的量子能量越大,大到超越本身能量的頻率就不輻射。
海森伯不確定性原理:不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。要越精確的測(cè)量一個(gè)粒子,就要用越短波長(zhǎng)(越高頻率,越大能量)的量子來(lái)射它,以測(cè)量光波散射。然后大能量量子會(huì)擾動(dòng)粒子本身,因此測(cè)不準(zhǔn)。折衷點(diǎn)是普朗克常數(shù)。由此發(fā)展出了量子理論
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念,其實(shí)是統(tǒng)一的
第10章
時(shí)間旅行:高速飛船讓時(shí)間變慢->去往未來(lái)(雙生子佯謬);回到過(guò)去(時(shí)間逆轉(zhuǎn))需要超光速飛行或蟲(chóng)洞
蟲(chóng)洞需要負(fù)能量密度--透支其他區(qū)域的能量,只要總能量為正即可
由于過(guò)去并沒(méi)有發(fā)生逆時(shí)旅行所需的時(shí)空卷曲,因此時(shí)間旅行只限于未來(lái)
時(shí)間旅行佯謬的解決:協(xié)調(diào)歷史,即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒(méi)有自由意志?;氐竭^(guò)去不能改變歷史,否則會(huì)不符合物理定律;出發(fā)前就已返回,所有的未來(lái)行為已被記載。
或選擇歷史(如同《回到未來(lái)》),但不符合目前的科學(xué)設(shè)想
第11章
各種常數(shù)的存在是沒(méi)建立宇宙統(tǒng)一理論的表現(xiàn)
量子力學(xué)中的力或相互作用都是由粒子攜帶的。人為的分為四種(期待統(tǒng)一理論解釋為一種力的不同方面):引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力
將量子力學(xué)和廣義相對(duì)論統(tǒng)一成量子引力論的困難:根據(jù)不確定原理,場(chǎng)的值和變化率不能同時(shí)精確,還會(huì)導(dǎo)致數(shù)學(xué)上的無(wú)限大。
弦理論:弦是宇宙的基本對(duì)象,粒子是弦上的波。弦理論可用于統(tǒng)一引力和其他力,但在十維或二十六維才協(xié)調(diào),四維以上的維都被高度卷曲了。
人存原理:我們之所以看到宇宙是這個(gè)樣子,是因?yàn)槿绻皇沁@個(gè)樣子,我們就不會(huì)在這里去觀察它。多于四維的平坦空間會(huì)導(dǎo)致行星軌道不穩(wěn)定,恒星分裂或坍縮。如果存在平坦的多維空間,也不存在智慧生命去觀測(cè)它。
多種理論的對(duì)偶性:各種理論在四維空間中得到同樣結(jié)果,似乎都是對(duì)更基本理論的不同近似。也許基本理論的單獨(dú)表述并不存在。
宇宙終極理論的三種可能性:的確存在并將被找到;不存在,僅存在越來(lái)越精密但不可能完全準(zhǔn)確描述的無(wú)限序列;不存在,事件在一定程度外是隨機(jī)的不可預(yù)言的。
統(tǒng)一理論的兩點(diǎn)限制:量子力學(xué)的不確定性原理。無(wú)法準(zhǔn)確解多于一個(gè)電子的原子的量子方程(牛頓理論也不能準(zhǔn)確解三體運(yùn)動(dòng))
第12章
19世紀(jì)以前,人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天,上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡(jiǎn)單,上帝其實(shí)也沒(méi)有多少選擇性。
19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論,廣泛而讓所有人理解,所有人(包括哲學(xué)家)能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問(wèn)題,這是人類理性的終極勝利----因?yàn)槟菚r(shí)我們知道了上帝的精神。