《时间简史》——理解性选取摘录

盘盘儿   2017-09-06 20:46

因为一本科幻小说燃起了对宇宙的兴趣,从而开启了又虐又涨知识的读书之旅。

跺跺脚,我们脚踏叫做地球的星球,仰望天空,我们看着浩瀚的宇宙。虽然已费九牛二虎之力读完此书,也打算尽可能好好写一篇读书笔记,但才疏学浅,只能根据自己的理解选取摘录一小部分,就算一个结合自己理解的一个摘抄,忘勿深究。

哈勃空间望远镜的一张图片,拉开了此书序幕。地球有自转,同时又绕着太阳公转。这个事实可是经过数个错误的模型后才被确认的,比如很好玩的乌龟塔模型。当然椭圆轨道的确认也经历了一段时间。

月球上羽毛和铅球以同样速度下降。牛顿第一定律,只要物体没有受到外力,它就会以同样的速度保持直线运动;牛顿第二定律,物体在被加速或改变其速度时,其改变率与所受的外力成比例;牛顿还发现,任何两个物体都相互吸引,其引力大小与每个物体的质量成比例;牛顿引力定律还发现,物体之间的距离越远,则引力越小。

如果在一个运动中的车上让乒乓球弹跳,那么乒乓球运动了多少距离呢?相对论终结了绝对时间的概念,每个观察者都有自己的时间测度。一个事件,能够画出它未来和过去的光锥。我们在看宇宙,我们是在看它的过去。爱因斯坦提出了革命性的思想,即引力不像其他种类的力,在时空中的质量和能量的分布使它弯曲或“翘曲”。我花费了很长的时间理解“钟慢效应”但仍解释不清,还是请自行查看理解吧。总之,在相对论中并没有唯一的绝对时间。

哈勃红移(请用多普勒效应类比理解)表明宇宙是在膨胀的,不同星系之间的距离在增加。不管在小尺度下的差异,则宇宙在所有的方向上看起来大致一样。霍金曾假定宇宙是从一个大爆炸的奇点开始,但后来他改变了想法,认为一旦考虑了量子力学,奇点就会消失。

不确定性原理:不可能同时精确地确定一个粒子的位置和速度。取而代之,粒子具有位置和速度的一个结合物,即量子态。量子力学把非预见性或随机性的不可避免因素引进了科学。量子力学中存在着波和粒子的二重性。

原子由原子核和电子组成,原子核包括质子和中子,其下还有夸克,夸克还有很多种。粒子还因自旋分成不一样的组。还有任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。携带力的粒子按照其强度以及与其相互作用的粒子还可以分成四个种类(划分是认为的,便于建立部分理论):第一种是引力;另一种是电磁力;第三种是弱核力;第四种是强核力。后面提到了反电子、反夸克等等(不太懂)。

昌德拉塞卡计算出,一个质量比大约太阳质量一倍半还大的恒星不能维持本身以抵抗自己的引力。(这质量现称昌德拉塞卡极限)。恒星质量的不同会导致最后坍缩成不同的终态。有的恒星引力坍缩形成黑洞。嗯,还有“太初”黑洞(由外部压力产生)。

黑洞的事件视界或者边界是由刚好不能从黑洞逃逸的光线组成。后边提到携带熵的物质落到黑洞中时,它的事件视界的面积会增加,这样就使黑洞外物质的熵和事件视界面积的和永远不会降低。还有提到黑洞必须如同一个热体那样发射粒子和辐射。粒子是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空虚的”空间中来的。(不太懂,涉及虚粒子等等)。据我理解就是,有一对粒子,其中一个被吸入黑洞,一个被抛弃了,所以看起来像是发射出来了。据科学家猜想,黑洞会在一次巨大的辐射暴中消失殆尽。

关于宇宙的起源,有一个大爆炸的时期,大爆炸后平均稍微密集些的区域会慢慢坍缩形成星系。那么宇宙是如何形成现在的状况的,就有了人存原理:“我们看到的宇宙之所以如此,乃是因为我们的存在。”人存原理又有强弱之分。后面提到暴涨模型。为了预言宇宙应该如何起始,后面有了虚时间的概念(不太懂,大概就是个圈的意思)。人们可以说:“宇宙的边界条件是没有边界。”它既不被创生,也不被消灭,它就是存在。当按照虚时间来描述宇宙时才不会有奇点。

时间箭头将过去和将来区分开来,使时间有了方向。至少有三种不同的时间箭头:热力学时间箭头;心理学箭头;宇宙学箭头。作者论断了,宇宙的无边界条件和弱人存原理一起能解释为何所有的三个箭头指向同一个方向。

那么人们能旅行到未来或过去吗?人们也许可以把时空卷曲起来,创生一个虫洞。或者需要一个负曲率的时空区域,而这需要负能量密度的物质。也许随着科学技术的推进,最后会制造出时间机器。后面提到了“空虚的”空间中的虚粒子和反粒子(不太懂啊)。时间旅行还带来了一些问题,比如回到过去的人会不会影响未来,等等。

作者提到,一蹴而就地建立一个包含宇宙中万物的完备统一的理论是非常困难的。人们对结合广义相对论和不确定性原理也是度过了一段时间才认可。后期还有超引力的理论,还有弦理论,还有基于夸克和胶子的理论。还有空间维度的问题。我们的目标是完全理解发生在我们周围的事件以及我们自身的存在。

很喜欢作者写的话:如果我们确实发现了一个完备的理论,在主要的原理方面,它应该及时让所有人理解,而不仅仅让几个科学家理解。那时我们所有人,包括哲学家、科学家以及普普通通的人,都能参与讨论我们和宇宙为什么存在的问题。如果我们对此找到答案,则将是人类理性的终极胜利—因为那时我们知道了上帝的精神。

最后,作者提到了爱因斯坦、伽利略以及牛顿的一些故事。

云里雾里的在理解和猜测中看完了此书,确实涨知识了。科学在不断进步,作为普通人,在有限的生命中还是希望能更多的跟上科技的脚步,真真实践活到老学到老。

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