霍金的《時間簡史》

斯蒂芬·威廉·霍金

生於伽利略祭日

逝於愛因斯坦誕辰

或許冥冥之中

天才的靈魂總有一些牽絆

關於霍金，有本書你一定聽過，但不一定看過。沒錯，今天小海老師就為大家推薦這本家喻戶曉、堪稱全球科學裡程碑的著作——《時間簡史》。

時間簡史

講述探索時間和空間核心的秘密，是關於宇宙本性的最前沿知識。

霍金在寫《時間簡史》時，把它定位為一本「科普讀物」，也就是一本大多數人都能看懂的書。可惜霍金高估了「大多數人」的智商，很多人買回家只能束之高閣，因此這本書也被戲稱為「讀不來的暢銷書」。

小海老師當然也不敢妄稱能讀懂《時間簡史》，但是多多少少能為你做一些工作。

我們的宇宙圖像

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人類對宇宙變遷的認識，經歷了四個主要學說，分別是地平說、地心說、日心說和無限宇宙論。

最初，人類認為地球是平的，隨著認知的拓寬，人們逐漸認識到地球是圓的，於是地平說不再成立，地心說誕生。

直到16世紀，哥白尼提出了日心說，認為太陽才是宇宙中心，地球是太陽的一顆行星。

100多年之後，牛頓繼承了哥白尼之後對宇宙的討論，他發現，萬物運行靠引力，從而解決了太陽系和恆星的動力學問題。

從引力性質出發，牛頓推測，這個世界是無窮無盡的，也就是無限宇宙論。

霍金的黑洞

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當一個大質量恆星的燃料耗盡之後，會發生猛烈的爆炸，沒有了熱量的支撐，核心處的物質會在自身引力的作用下發生坍塌，形成緻密星體，這就是黑洞。

在完全看不到黑洞的情況下，基於愛因斯坦天才的想像力和數學推理，霍金推導出來關於黑洞的許多性質。

1

黑洞奇點問題

所謂奇點，就是我們在數學上把0放在分母上出現的無限大情況。霍金和彭羅斯在研究中發現，根據廣義相對論，黑洞里必然存在這樣無限大密度的空間，而我們所有的物理學定律都處理不了無限大的情況，也就是說，人類已知的科學定律在奇點上是失效的。

2

黑洞無毛定理

1971年，霍金證明了旋轉的黑洞必須是軸對稱的，其他科學家把這個證明發展成「黑洞無毛定理」。黑洞的性質僅僅由它的質量、角動量和電荷決定。不管形成黑洞的物質究竟是什麼，黑洞究竟是什麼形狀，黑洞都沒有複雜的性質。

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黑洞面積不減定理

只要有東西掉進黑洞，面積就會增加；如果兩個黑洞合成一個，那麼合併而成的新黑洞面積，就會等於或者大於原來兩個黑洞之和，也就是說，黑洞面積永遠不會減少，這被稱為黑洞面積不減定理。當兩個黑洞合併成一個大的黑洞，虧損的質量會以引力波的形式釋放到宇宙空間，傳遞到地球上，這就是引力波事件。

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黑洞不是黑的

從量子力學的角度來看，我們所謂的真空，其實並不是真的空無一物，而是隨時會產生許多動態的正反粒子對，也就是量子力學允許存在一個過程，暫時從真空里借出部分能量。當然能量不能無中生有，所以這樣的量子對，一個具有正能量，一個具有負的能量。而且它們只能暫時存在，從宏觀上看，它們的能量總和仍然是零。

霍金認為，在黑洞附近產生的正反粒子對，也就是正負能量對，負能量粒子會落到黑洞裡面去，正能量粒子會逃逸出來，在我們看來，就會等效於黑洞具有這種形式的輻射。從這個意義上，霍金提出「黑洞不是黑的」。

雖然《時間簡史》，我們大多數可能依然讀不懂，但這本書卻大大提升了科學在文化界的地位，霍金出人意料的成功不可逆轉地改變了科普寫作的格局，讓人們認識到了科學思想的文化價值。

經典書摘

01/ 熱力學第二定律，在任何閉合系統中無序度或熵總是隨時間而增加。換言之，是墨菲定律的一種形式：事情總是趨向于越變越糟。

02/ 宇宙便是完全自足的，而不受任何外在於它的東西影響。它既不被創生，也不被消滅。它就是存在。

03/ 我們可以回到過去，卻終究無法改變歷史。

04/ 宇宙中的所有結構都起源於量子力學的不確定性原理允許的最小起伏。

05/ 一個質量足夠大，並且足夠緊緻的恆星可能具有如此強大的引力場，以至於連光線都不能逃逸。

06/ 常識告訴我們，如果不進行外加干涉，事物總是傾向於增加它的無序度。

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