讀書感想之時間簡史
時間簡史--讀書感悟
在霍金先生去世的今天，再次回顧他的經典著作——《時間簡史--A Brief History of Time》，謹以緬懷。
從小一直對宇宙、萬事萬物充滿好奇，但直到現在才閱讀這本書，真的是「相見恨晚」。這是一本十分經典的科普書籍，閱讀其中，就像漫步在科幻世界裡。物理世界的神奇令我嚮往。
雖有些概念理解不到，但都很喜歡，總結了自己的筆記和思考，記錄了如下文字。雖然凌散，但算是自己的一部「時間簡史」了。 ^.^
時間簡史
A BRIEF HISTORY OF TIME，史蒂芬·霍金
序言，20世紀20年代，哈勃發現紅移定律，宇宙演化觀念才興起，現代宇宙論誕生。1965年彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙微波背景輻射。奇點可看作空間時間的邊緣或邊界。我們從何而來，宇宙為何是這樣的。宇宙的世界太龐大，很震撼。
第1章，宇宙圖像。講述了整個物理學、宇宙論發展史，還關乎哲學，有些東西很深奧，就如是否會有統一理論等問題，內容豐富，思維量很大，眼界大開。當然，有些東西很晦澀，比較難理解。
第2章，空間和時間。從伽利略（存在絕對靜止）到牛頓（不存在絕對靜止），再到愛因斯坦（相對論）。時間不能脫離空間而存在，時空一體。當忽略引力效應時，得到狹義相對論，光速恆定，通過時間和空間的任何物體的軌跡必須是直線。關於引力效應：光是傳播速度最快的，沒有東西能超過光速。但是牛頓引力理論，物體之間的距離改變，引力就會改變。那麼這個引力的影響需要傳播時間嗎，或者說距離改變之後，另一物體受力是立即改變的嗎？（引力效應是以無限速度傳遞的嗎）為此，愛因斯坦於1915年提出廣義相對論：革命性思想，引力不像其他種類的力，時空不平坦，物體總是沿著四維時空的直線走（四維上，行星運動軌跡是直線的，投影到我們的三維世界，便是橢圓等了），質量（引力）會引起時空彎曲，就連光線在經過太陽（大質量，還有黑洞等）附近時，也會被折彎（正如日全食時，看到的鑽戒點）。
一點思考：時間空間是相互聯繫的，我們感知的時間流逝，是憑藉空間的變化而得到一種感知。試想一個場面，所有事物都靜止，包括空氣，如果不是自己在呼吸，可能都感知不到時間的逝去。我們說的速度，需要事物作為參考，光速對於平常我們觀測的速度來講，快了太多數量級，所以我們認為光速恆定。
第3章，膨脹的宇宙。不同的恆星具有不同的光譜。多普勒效應觀測到紅移現象，證明宇宙在膨脹（膨脹的氣球模型）。如果廣義相對論正確，那麼由霍金和彭羅斯證明了宇宙有一個開端，就是奇點處的宇宙大爆炸。而對於奇點（包含黑洞），是一個零體積的區域，物質的密度和時空的曲率無限大，在此處理論自身失效（因為數學不能處理無窮大的數）。事實上，我們所有的科學理論都是基於時空是平滑的和幾乎平坦的基礎上來表述的（因為人的三維認知感受和時間連續，認為一切都是因果的，不會有「斷裂」的時間）。關於奇點，人們開始從量子力學上尋找但答案。隨著科學發展，現在已知到，廣義相對論只是一個部分理論，關於奇點等極其微小範圍的理論研究，就需要量子力學的補充了。
一點小思：書中幾乎將整個物理學的演化史講述了一遍，人類探索世界的過程十分緩慢，但是放在宇宙尺度上，就是一次大爆炸，對於人類為何會有這樣的思考能力，感到很神奇。對於地球上的萬千生物，唯獨只有人類有這樣的能力，真的太讓我驚訝，當然這些問題已經超過我的認知，沒有答案。科學家的強大，在於能突破人類已有的認知，探尋真理，從而影響世界。也許我們所謂的理論，甚至真理，都只是片面的一角，只是我們在「局限」的環境下得到的一些統計結果。似乎數學是完美的，它不受實驗等現實的影響，但是在我們知道得越多，越發現未知的更多。現在的量子力學，又是一個新世界，而在此的探索，將會困難重重。人類終會老去，但是探索科學的精神會永存下去，一代接一代，人類生生不息的精神，是宇宙中最強大的力量。
對於物理學，對我有十分的吸引力，驚嘆於竟能用一個個公式，一些些理論，就能解釋紛繁的現實世界，在物理的世界裡，一切都是那麼純粹，那麼神奇。我曾經幻想過從事物理學，但現實的我走了另一條路，我想物理於我，更多的是仰望，自己要涉足，有著很多的不足；而且做一些更實際的事，才是現在的我正確的選擇。最近能提起興趣，欣賞此書，心裡很高興，雖自認為自己積累了很多物理學知識，但是系統的看了書之後，發現裡面的「水」很深，有很多內容點一時難理解。我沒有深究裡面的種種，我想通過這本書，系統的建立起自己對物理學、我們生活的宇宙的演化的認識，當做科普讀物，提升自己的使命感、科學感。
第4章，不確定性原理。1926威納·海森堡提出不確定性原理，對某個時刻的粒子的速度與位置測不準。量子力學新理論，粒子位置與速度的結合物的量子態作為粒子的觀測態。量子力學對一個觀測結果預言一組不同的可能發生的結果，並給出概率。可以說，量子力學是實驗下的統計科學，是對世界觀測的描述。
第5章，基本粒子和自然的力。質子和中子由3個夸克組成。泡利不相容原理：在不確定性原理給出的限制內，兩個類似的粒子不能同時具有相同的位置和速度。此原理解釋了粒子自旋、「躁動」時，粒子們不會坍縮的原因（試想如果粒子幾乎在相同的位置，再有相同的速度話，它們就會「黏」到一起，然後不斷地坍縮成均勻稠密的「湯」）。
引力（萬有的）：物體之間的引力由虛引力子交換，其所帶的力是長程的（有點玄乎…）；而實引力子構成了引力波的東西，其十分微弱。電磁力：作用於帶電荷的粒子間。同斥異吸，小尺度下的主要力。弱核力：它制約著放射性現象，只作用於自旋為1/2的粒子。（1967溫伯格-薩拉姆）弱作用和電磁作用的統一理論，認為除了光子，還存在其他3個自旋為1的被統稱作重矢量玻色子的粒子，他們攜帶弱力。表明低能量下「看到」的一些不同的粒子，事實上是同一類型的粒子的不同狀態。而在高能下具有相似的行為（就如輪賭盤中的球，雖有37種結果，但在高速旋轉時，球都是一樣的）。就是說玻色子在高能量下，和光子的行為方式很相似。第四種是強核力：它將夸克束縛在一起，將質子中子束縛在一起。攜帶強核力的粒子被稱為膠子，其自旋為1。
1956年，楊振寧和李政道提出弱作用不服從P對稱（宇稱不守恆，並由吳健雄女士證明），換言之，弱力使得宇宙和宇宙的鏡像以不同的方式發展（即鏡前的物理定律不適用於鏡像後的物理定律！）。1964克羅爾和費茲發現K介子的衰變中，CP對稱也不服從，並指出T對稱（時間反演）也不服從。這些都只是在一些情況下，對於大多數還是服從CPT對稱的。但正是因這些不對稱，才有了現在的物質宇宙，不會讓正、反物質（粒子、夸克…）全部湮滅了。
小思：這個宇宙太神奇，有人類這樣會思考的生物出現真是奇蹟。正電荷和電子總是成對出現，但他們竟沒有結合一起湮滅掉，而是以電子環繞質子（中子）的形態「穩定」地存在著。難道在更高維度的視野下，圓周運動是「靜止」，引力等力只是一種物質存在的標誌，是沒有「力感」的（？我的胡猜）。對於量子力學，一切成了概率問題，沒有完全的確定性，也許整個宇宙的存在都是一個概率上奇蹟。
第6章，黑洞。恆星的核反應的熱和引力平衡，當燃料耗盡，將開始引力坍縮（太陽可再燃50多億年）。最後，一個太陽質量的恆星將坍縮成白矮星（不會坍縮），10個的超巨星將成一個中子星，30個的將成一個黑洞。不相容原理提供的排斥力有一個極限，因為相對論限制粒子最大速度差為光速。1.5個太陽質量（強德拉塞卡極限）的恆星便不能抵抗自己的引力而將坍縮了。
如果落到黑洞中，「從這裡進去的人必須拋棄一切希望」，根據廣義相對論，黑洞中必然存在奇點（密度和時空曲率無限大）。廣義相對論預言，運動的重物會導致引力波的輻射，那是光速傳播的時空曲率的漣漪。引力波能帶走運動物體的能量，就像中午落水的漣漪一樣。因為黑洞不能明確的觀測到，但現在很多現象能極大的支持黑洞的存在。黑洞會在軸向處釋放高速粒子，磁場作用很強。
第7章，黑洞不是這麼黑的。小的黑洞，發熱發光更厲害，也許更易被探測到。對太初黑洞仍是沒有確切觀測，但理論上以普遍認同它的存在。黑洞的事件視界的面積即使黑洞熵的量度。說明黑洞會輻射，創生的粒子會從黑洞的鄰近逃走。
第8章，宇宙的起源和命運。這一章很宏大，講了人們對宇宙的整個認識史。對於我們生活的地球，是如此特殊，觀測的宇宙也很特別，對此的解釋是 人擇原理，就是說，「我們看到的宇宙之所以這個樣子，乃是因為我們的存在」。就是說，正是因為我們處在一個特殊的時空中，良好的條件才能適合人類的存在。新暴漲模型更好的解釋了宇宙為何是現在這樣子的。霍金提出使用虛時間，宇宙模型成為有限無邊界的，並指出，我們在宇宙看到的所有複雜結構，可由宇宙無邊界條件和量子力學的不確定性原理給予解釋。宇宙沒有開端，也沒有終結，它，就是存在。
小思：到這一章節，作者開始系統地講述了，我的思維只能勉強跟上書中的觀點，已沒有更多的精力去思考更多的東西。牛人的思考力太強大。
第9章，時間箭頭。熱力學箭頭、心理學箭頭和宇宙學箭頭都是同一個方向，宇宙膨脹和無序增加的方向。我們的世界，都是在無序不斷增加的過程。
第10章，蟲洞和時間旅行。蟲洞的形成需要物質賦予時空以負的曲率，雖然理論上能實現，但或許根本行不通，平行宇宙、選擇歷史假想都只是猜想。宇宙最神奇的地方在於，它竟這樣地存在著，而最直白的地方也在於，它就這樣的存在著。
第11章，物理學的統一。人們一直在試著做統一，隨著量子力學的興起，統一變得更加困難，引力和其他力（已被大統一理論統一）的統一是現在物理學家很關注的一點。「超引力」假說。然後弦理論，把粒子描繪成在弦里傳播的波動。然後異型弦。然後P-膜理論。但都沒有完全的讓人們相信，基本理論不可能存在單獨的表述。對於追求統一理論的感想，作者做了很深的思考，引人深思，「我們的目標是完全理解發生在我們周圍的事件以及我們自身的存在」。很多未知的再深入思考，不得不進入哲學的範圍了。 PS：小說《三體》應該有受到本書的啟發。
第12章，結論。結論就是，沒有結論。人類的好奇心似乎超過了人能認知的能力，但是既然讓人這樣的生物存在，對未知的探索，就不會有終結。
附文：
阿爾伯特·愛因斯坦：簡述了他的一生與政治的瓜葛。
咖利略·加利雷：可稱為近代科學的奠基人，「人類有望理解世界怎樣運行，並能通過觀察來做到這一點」。簡述了咖利略為追求真理做出的貢獻。
艾薩克·牛頓：偉人也會有巨大的缺點，甚至難以相處。
全書結束。
總結
這是一本介紹宇宙的書
1，我們能從書中感受到作為物理學家深邃的思考力，對邏輯嚴格的控制力，面對宇宙這個無限大的研究對象，霍金能帶我們深入淺出，遨遊在無邊無際的宇宙物理學世界中。雖然面對著許多未知，但是人們的探索不止，科學的魅力無窮。
2，從小就聽說過此書，可是一直沒看，我的印象里，一直把它當做那種高深、刻板的科普讀物。對數學物理一直有著濃厚的興趣，小時候沒有條件能閱讀。直到最近這段時間，整日在實驗室，項目工作不緊張，便重拾了讀書的愛好。今天終於看完了，對我來說，真的值得一看，相見恨晚。自己一直對世界，對宇宙有著很多疑問，讀了這本書，給了我很多答案。當然得承認，書中很多地方很晦澀，一時沒能理解，但沒關係，我很滿足於這種看書收穫新知的狀態。
我知道，對於宇宙的探索，人類只是看到了其中很小的部分，人可以很偉大，但終究很渺小，所以，也許對於宇宙，我們似乎沒必要知道得那麼多，但是只要有那一點獲得真理的可能，人類就不會停下求知的慾望。
是什麼成就了宇宙，是什麼成為了我們自己……也許正是現在的宇宙模樣成就了宇宙，我們自己所做的一切成就了我們自己。
3，雖然現在感觸很多，但隨著時間的流逝，書中的內容會慢慢忘記，只能留下很少的痕迹。但我覺得，重要的不只是終點，還有當下的體驗與生活，就像宇宙一樣，以大爆炸開始，可能會以大擠壓結束，但是出現在宇宙中的人類存在，將是整個宇宙史上，最耀眼的時刻。
讀這本書，就像遨遊在真實的科幻世界一樣，致敬霍金博士。謝謝您，帶著我們領略了如此美麗神奇的宇宙。
每一本書，都是一部「時間簡史」~
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