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时间简史 读书笔记


读《时间简史》有感
《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立 人史蒂芬· 霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作,是一部将高深的理论物理通 俗化的科普范本。在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星 系、黑洞、夸克、 “带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、 “时间箭头”等进行了 深入浅出的介绍, 并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等

古老问题做了 阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。书的 名字就告诉了我们,时间的基本性质。从有人类科学到现在,人类基本还没有能 力去证明时间的开端与终点, 而且现在我们所使用的时间概念只是针对个别的事 物而言。 还有就是到现在人类对于宇宙它的开始与终结也没有相关数理根据。只 能还在百家争鸣地去概括一些现象。 一般认为,爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在 经典广义相对论的框架里,霍金和彭罗斯证明了,在很一般的条件下,空间-时 间一定存在奇点, 最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在 奇点处,所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。 只有给定了奇点处的边界条件, 才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界 条件只能由宇宙外的造物主所给 定,所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。 这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。 如果空间-时间没有边界,则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在 量子引力论中才能做到。 霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可 看成一有限无界的四维面,正如地球的表面一样,只不过多了两个维数而已。宇 宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。 从一些简 单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论,如星系、恒星等等的成团结构, 大尺度的各向同性和均匀性, 空间-时间的平性, 即空间-时间基本上是平坦的, 并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能,还有时间的方向箭头等等。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, 它是一个自足的理 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。 在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、 夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,

并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步 了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。 宇宙论是一门既古老又年轻的学科。作为宇宙里高等生物的人类不会满足 于自身的生存和种族的绵延,还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是, 人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。 从亚里士多德—托勒密的地心说到哥白尼 一伽利略的日心说的演化就花了 2000 年的时间。令人吃惊的是,尽管人们知道 世间的一切都在运动,只是到了 20 世纪 20 年代因哈勃发现了红移定律后,宇 宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿 的万有引力定律表明,宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。 尽管霍金教授的著述极为清晰而机智,有些读者仍然觉得难以掌握复杂的 概念。为了使读者加深理解,《时间简史》还增加了 240 多幅彩色插图,包括 卫星图像和照片。 这些都应归功于诸如哈勃空间望远镜和电脑三维和四维实体成 像等技术进步之赐。 详细的插图说明使读者能体验到星系际太空的广漠、黑洞的 奇妙性质以及物质和反物质碰撞的粒子物理的微观世界。 作为一本飨以读者宇宙 学的最新理解的经典著作, 《时间简史》插图本是探索时间和空间核心秘密的引 人入胜的故事。 看了霍金的书后, 使我对于整个宇宙的基本组合有了最基本的认识,从开始 的人类对于宇宙的看法的几个观点改变,证明了我们文明在不段地进步。由托勒 密的地心说到哥白尼的日心说, 到卢瑟福的原子构造图,再到爱恩斯坦的虫洞等 都是由不同的人用不同的角度去看待这世界上所有的事物。 他教会了我们如何正 确地看待世界以及我们周围的许许多多的奇异的事情, 任何事情的发生都是有一 定的依据的, 它让我们学会了用科学的眼光来看待事物,而不是遇到难懂的事物 就盲目的相信迷信之类的歪理邪说。 就我而言, 对于能用科学理论解释奇异事物的书刊杂志便很感兴趣。但是由 于自己认知水平有限, 对该书不得不一字一句地慢慢理解,可仍然还是有不少地 方弄不明白。 也难怪就连霍金先生在某一场合也曾说过,能够读懂全书的每一句 话的人,就已经够格攻读引力物理博士学位了。虽说只学到了点皮毛,但对自己 的知识面还是个很大的扩充并对自己发现问题、分析问题、解决问题的能力也有 了不小的提高,这让我不觉得对霍金先生深厚的学术造诣敬佩不已。

“任何物理理论总是临时性的:你永远不可能将它证明。不管多少回实验的 结果和某一理论相一致,你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。 ”是我看 《时间简史》中最受启发的一句话了,这句话大概意思是,所有的物理理论,你 永远不能说是真理, 哪怕是准确推测了一千万次,只要下一次出现了不符合的推 断。那么这个理论就错了。 正如马克思的座右铭,思考一切,换而言之也就是怀疑精神。怀疑精神是 人类前进的动力,只有这样文明才会进步,不然,面临的结果只会是停滞不前。 以前,我从没有过这个观念。我总觉得老师讲的物理理论,比如牛顿定理,是像 古代帝王欢呼的那样千秋万代, 丝毫不用改变, 行之四海而皆准的。 反省才明白, 所有的理论都不过是一时的, 这还说的是适应的有效的理论,这些理论存在的目 的,是更方便人的生活和思考,比如牛顿力学,用它可以建造很多东西,提高人 类的生活质量。所有的理论都是为了更好的解放人,而不是用理论捆绑人。所有 的理论的另一个意义就是台阶的意义,让人能踩着这个台阶向更高走去,能有一 个起点,去发现新的东西。在爱因斯坦狭义相对论发展到广义相对论的中间,之 所以要发展的原因就是狭义相对论很难解决引力问题。 读了这本书之后, 脑中一直萦绕着许许多多的问题。宇宙到底有没有过大爆 炸?宇宙到底是否曾经是一个无限小的点?宇宙到底是不是在无限的膨胀还是 最后会坍缩, 还是最后趋于稳定?宇宙到底在时间上要不要有个开端?宇宙是无 限的还是有尽头?人类能否发明出时光机回到过去或是来到未来???所有的 问题接踵而来,让人应接不暇。但是这种种的问号又是那么的有趣,那么的吸引 我们的目光,让人浮想联翩。可能这一切一切的问题,你或许现在就能给出一个 “满意”的答案,可是谁又能知道,你给出的答案或许就像是从比萨斜塔上落下 的那两个不等重的铁球不同时落地的“真理”呢?可能仅仅在当时的情景下被人 们所认可,但是随着科技的发展和人类的进步,将会有更多的伽利略站出来,告 诉你不是这样的; 也会有更多的哈勃望远镜向你展示,原来宇宙真的并不像你想 象中的那样,而是真真切切的正如你眼前所视,此时你可能会有所迷惑,到底什 么才是真理?没有人能给你一个满意的答案,正如没有人能预测你的未来会怎 么,一切都要交给时间。或许在不久的将来,人类就能进行太空旅行,或许仍然 在浩瀚的宇宙面前无所适从??

在《时间简史》中霍金所有理论公式都弃置不用,因为别人告诫他,放在书 中的每一个方程都会使本书的销售量减半。霍金成功了,此书自经问世,已售出 1000 万册。霍金曾戏称,写此书的目的是为了给女儿挣学费,结果是,他女儿 得到了丰足的学费,而读者获得了丰富的知识。 人们对于霍金的景仰, 还来自于霍金对科学的执著精神和对生活的勇气。霍 金 20 岁时被诊断出患有肌萎缩性侧索硬化,该病将导致瘫痪,医生甚至预言他 还只有两年的寿命, 然而霍金却创造了奇迹。尽管如今他只能坐在装有马达的轮 椅里,依靠一个电脑发声合成器,以正常人十分之一的速度与人“交谈”,生理 上他寸步难行,智慧上却一跃千年,跑到几十亿光年之外,那宇宙的边缘。他同 其他科学家一样,用自己的经历告诉世人:执著的探索精神是生命的最大动力。 霍金所说的一切不可能都是绝对真理,他是一个探索者,在不断探索新的事 物。 他不仅推崇数学作为最严谨的形式逻辑的威力,更处处引证实际观测结果作 为理论可信的基本条件。正如作者在书中指出的:“无论如何,科学的力量在于 凡是未经实验验证的东西就不能被认为是真实的存在。”所以,在任何一种理论 被实验或观测事实多次重复地证明之前, 它是不可能为科学界所承认和接受为一 种科学理论的,不管提出这种理论的是何许人。就宇宙学来说,说“宇宙在空间 和时间上是无限的”,这对哲学家们来说可能一般地是正确的,但在现代自然科 学中, 科学家们往往避免使用或者根本就不使用这种说法。因为任何科学理论只 能以实验和观测证据为基础, 而任何实验和观测只能作用于有限的客体。所以对 于现代天文学家、宇宙学家,他们所能研究和讨论的只能是可实验、可观测的具 体而有限的宇宙, 而对于望远镜看不到的更遥远的宇宙深处,他们将会老老实实 地告诉你“这还是一个未解之谜”。这就是科学。科学永远不会标榜自己“无所 不知”。重要的是,人类必须思考,必须继续不停地思考。人类必须努力拓展知 识领域,但有时人们确实不知道从何处入手。我们不知道知识的边界在哪儿,是 不是?因为你不知道起点在哪里。 如果我们发现了完整的宇宙理论, 我们应当及时地让所有的人都能理解它的 基本原理, 而不仅仅只限于少数科学家。到那时, 我们所有的人——— 哲学 家、科学家,以及普通大众,都能够参与关于我们和宇宙为什么存在的问题的讨 论。如果我们找到了这一问题的答案,人类理智将奏起终极胜利的凯歌,因为人

类获得了最后的胜利。 最后, 从这本著作中,我深深的了解到科学上的很多重大的进展都是许多伟 大的科学家们不盲目的追随权威,而是有自己的思想和见解,有时甚至冒着生命 的危险,提出自己的理论,这样的事例不胜枚举。对于现今这样一个日新月异的 社会, 大学被赋予的历史使命将不同于往,它肩负着培养出下一代有着卓越创新 能力的复合型人才, 作为 一 21 世纪的大学生,应庆幸我们有一个好的环境来进 一步求学,拓展自己的知识、开阔自己的眼界、活跃自己的思维、培养自己的能 力,所以,我们更应该充分利用这样一个好的条件来努力学习,在学习方面我们 也不应该盲目相信课本上的条条框框,而是带着自己的思想、自己的见解来求知 问道。


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