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创富心水论坛69177《时间简史》内容概要


发布时间: 2019-10-21

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  人们曾一直相信宇宙以静止不变的状态存在了无穷长的时间,并将以这种状态无限地存在下去。但1929年埃德温·哈勃的具有里程碑式的观测使这种观念寿终正寝,并将宇宙开端的探索带进科学王国。哈勃发现无论在哪个方向观测,远处的星系都是远离我们急速而去。也就是说,宇宙是不断膨胀着,那么它在最初就应该收缩为一点,这一时刻被称为宇宙大爆炸时刻。宇宙在这一点的密度无穷大,这一点即为数学上所称的奇点。所有的科学定理在此奇点处均告失效。这意味着,所有在此时刻之前发生的事件都不能对此时刻之后的事件产生任何影响,之后发生的事件亦不可能通过科学定理由之前的事件推导而来。换言之,大爆炸时刻之前与之后的事件之间不存在任何意义上的因果关系。这样,从时间的物理意义上来说,时间在宇宙大爆炸奇点处开始。

  恒星由于引力作用会不断收缩,向自身坍缩。当恒星的质量大于某个极限时,泡利不相容原理产生的排斥力不能平衡引力,于是恒星将继续坍塌下去,形成一个我们称之为“黑洞”的无限致密的区域。黑洞表面的引力如此之强,以致在黑洞这个区域之内不可能有任何东西,包括光线从该区域内逃逸而到达远处的观察者。这意味着,如果有一个无畏的航天员和恒星一起向内坍塌,并每一秒钟向环绕该恒星的宇宙飞船发一信号。如果在11点整恒星刚好坍塌到临界半径而形成黑洞,那么,宇宙飞船上的同伴们在收到恒星上的航天员在10点59秒发出的最后一个信号后将再收不到任何信号。时间在此终止。人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说的话恰到好处地用于黑洞:“从这进去的人必须抛弃一切希望。”

  尽管人们对于宇宙大爆炸后的演化图景有了一定的了解,但依然有些问题始终困扰着人们。比如,为何在空间和时间的所有地方和方向上表现一致?为何宇宙以这样接近于介于坍塌和永远膨胀模型的临界膨胀速率开始并膨胀下去?尽管在大尺度上宇宙是如此一致和均匀,又如何存在局部的无规则性?或者我们可以问,在宇宙大爆炸的一瞬间是谁决定了宇宙以这种模式演化至今?霍金在此书中描述了人们在追溯宇宙起源的道路上艰辛的脚步。一种是以人择原理来解释的叫作紊乱边界条件的宇宙起源。就像著名的一大群猴子敲打打字机,大部分敲出来的必是废话,但纯粹的偶然也许会使它们敲出一行莎士比亚的短诗。类似地,在宇宙开端的多种无规则可能中,我们刚好生活在这样一个光滑一致的区域里,才有可能使我们这样复杂的人类存在。另一种解释称为“暴涨模型”,它认为宇宙在开始的一瞬间是以加速度膨胀,在远小于1秒的时间里宇宙的半径增大了100万亿亿亿倍(10的30次方)。这些理论在不同程序上虽可以解答人们的某些疑惑,但最终不能确定宇宙的根本的内在秩序。现在人们开始转向寻求一种将量子力学和引力结合起来的完整而协调的理论,在这种理论指导下,人们找到另一种描述宇宙起源及命运的模式,即空间——时间只有有限的尺度,却没有奇点作为它的边界或边缘。空间——时间就像表面积有限而无边界的地球,只不过多了两维。宇宙的开端曾使人们想象一个造物主来启动这个世界,但是,创富心水论坛69177,如果宇宙是完全自足的、没有边界或边缘,就意味着它既没有开端也没有终结——它就是存在。那么,还有上帝存身之处么?

  人类在寻求建立一个适用于宇宙中每一事件的、完整的、协调的统一理论,在这理论中不需要选取特定的常数去符合事实。寻找这样的一个理论被称之为“物理学的统一”,是当代物理学的首要目标。爱因斯坦用晚年的大部分时间进行这项工作,但没有成功。人们将力分为四种,即引力、电磁力、弱核力和强核力,并已通过所谓的“大统一理论”(GUT)将后三种力统一起来,而将引力也包括进来的工作正在进行之中。这一工作的难度在于广义相对论是一个“经典”理论,它没有包含量子理论的不确定性原理,而其他的部分理论又非常基本地依赖于量子力学。所以必须是将广义相对论和量子力学结合起来。虽然还存在着一些未解决的问题,但从目前人们研究的“弦理论”中已看出成功的希望。

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