《宇宙》读书笔记9

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。