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探寻宇宙终极理论
探寻宇宙终极理论
----《时间简史》读后感
【摘要】宇宙到底是什么样的？时间的本质到底是什么？宇宙中真的存在适用于一切实验观测的终极理论吗？《时间简史》是由享誉世界的伟人---史蒂芬〃霍金撰写的通俗读物，他以其敏锐的风格向我们展示了一个变化发展着的“世界图景”。人们在不断的认识与实践中探寻宇宙的终极理论，从亚里士多德到牛顿再到爱因斯坦，终极理论渐渐在我们面前揭开了它神秘的面纱……
【关键词】宇宙、终极理论、实验、想象 引言：《时间简史》主要向人们介绍了什么是宇宙论，以及宇宙论最新的发展状况。由于针对的是非专业读者，为了不至于吓倒他们，通篇只放了一个数学公式，就是著名的爱因斯坦质能方程：E=MC^2。它所告诉我们的不只是霍金那充满智慧的宇宙理论，还展示给我们看了一部人类追求宇宙奥秘的恢弘史诗。
一《时间简史》简介
《时间简史》共有十章，分别为：“我们的宇宙图像（Our Picture of The Universe）”、“空间和时间（Space and Time）”、“膨胀的宇宙（The Expanding Universe）”、“不确定性原理（The Uncertainty Principle）”、“基本粒子和自然的力（Elementary Particles and The Force of Nature）”、“黑洞（Black Hole）”、“黑洞不是这么黑的（Black Hole Aren’t So Black）”、“宇宙的起源和命运（The Origin and Fate of The Universe）”、“时间箭头（The Arrow of Time）”、“虫洞和时间旅行（Wormholes and Time Travel）”、“物理学的统一（The Unification of Physics）”。上个世纪的科学进展是无与伦比的，《时间简史》以最通俗的语言，对一些最古老的问题做了阐述，诸如：
（一）宇宙是什么样的书中并没有给出这个问题的答案，因为科学并不能保证所有问题都有一个答案。虽然我们不能找到一套解释整个宇宙的理论，但我们可以把这个问题分成很多小块，并发明许多部分的理论，每一部分理论解释有限的范围，同时忽略其他影响。这种方法获得了极大的成功，例如，牛顿的万有引力定律，只要知道星球的质量就能精确的计算出他们的轨道，而对于星球的结构，上面有没有智慧生物等等完全可以忽略。
由此我们忽然发现了最重要的一点：宇宙并不是任意的，它是由确定的规律所制约的。因此，科学的终极目标就是：把所有的部分理论合并为能描述宇宙中任何东西的完整统一理论。
（二）空间和时间以及相对论
在爱因斯坦以前，几乎所有人都认为时间和空间是绝对的。爱因斯坦所创立的相对论则告诉人们，没有绝对的事物，一切都是相对的。
二我读《时间简史》的感受
(一)我的宇宙观
由于本人热衷于诸如时间起源、多重宇宙、弦论等宇宙本源方面的知识，因此在高中就十分迷恋如《时间之箭》、《物理之演进》、《相对论》„„《科幻世界》杂志到现在也每期必看，平时也会静下心来思考一些异常深邃的问题，尝试着解释现在这个奇异的世界。
爱因斯坦曾经说过这么一句话：宇宙最不可理解的地方就是它是可以被理解的【1】。现在看来，他老人家还是过于乐观了，宇宙中同样充满了矛盾，在几十年前还认为光速是速度的极限，然而现在却发现了比光速快得多的现象，如量子纠缠、某些超新星爆发速度„„
会不会在某一天，所有的物理理论都被证明有误？
人们的宇宙观是在长达几千年的磕磕碰碰中不断完善的。物理思想的进化过程绝对不像教科书中公式推导那样的平顺，也不像是由简单公设发展出庞杂系统般的一脉相承。在物理发展史当中充满了荆棘与坎坷，在分歧的思路中除了目前认为是正统的标准模型之外，还有更多美妙的错误、无用的理论、超乎当代的思想以及尚待解决的问题，跌跌撞撞一路走来才成就了今日物理的大业。而建构当今物理殿堂的重要支柱会不会在明天成为历史，就只能留给新一代的学者来下定论了。从古希腊哲学家亚里士多德仰望星空，开始试图以其深邃的思想认识世界开始，托勒密、哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦„„一代代科学巨人都试图去认识这个带给我们无限遐想的世界，但是时至今日，还有太多太多的矛盾等待我们解决。量子理论、相对论、弦论、多维分型论„„何日能统一称为一个能解
释世界上一切现象的终极理论？或许这只是大家的一厢情愿而已。
（二）我对宇宙终极理论的认识
1、谈霍金对宇宙的认识
史蒂芬·霍金躺坐在轮椅上，脸上挂着他那著名的神秘微笑。他仅能靠一根手指通过一块小键盘将脑中奔流不休的思绪缓缓敲出。这位及理论物理学辉煌的成就和摇滚歌星般的盛名于一身的老人，其深邃的思想早已脱离禁锢他的轮椅，驰骋于黑洞、虫洞之间。《时间简史》给我印象较深的两章就是第一章“我们的宇宙图像”和最后一章“物理学的统一”。霍金先生以其平时易懂的语言，为我们深入浅出地介绍了几千年来人类对于宇宙的认识变化，并试图去改造它的故事，即认识世界和改造世界的过程。从亚里士多德的《论天》，到哥白尼的日心说，再到牛顿《自然哲学之数学原理》，再到爱因斯坦的《广义相对论》，霍金以其幽默又不失专业性的笔触，给我们介绍了一个个在不断地在认识世界、预言、实验观测再到重新认识世界的故事，物理是一门以实验为基础的学科，物理学的发展就是一部人类解读宇宙奥秘的史诗。【2】
史蒂芬·霍金是20世纪享有国际盛誉的伟人之一。他首次为人们撰写了这本通俗读物，本书探讨了我们对天体物理学以及时空本质的认识的外在局限性。霍金教授以其敏锐的风格向我们展示了人类的“世界图景” ：从亚里士多德时代开始研究到1915年爱因斯坦的突破进展，直到今天的年轻卓越物理学家令人激动地新观点。
霍金也尝试着以自己的理论将广义相对论与量子理论统一，在这理论中不需要选取特定的任意数值去符合事实。寻找这样的一个理论被称之为“物理学的统一”。爱因斯坦用他晚年的大部分时间去寻求一个统一理论，但是没有成功。但霍金仍然相信在谨慎乐观的基础上，我们可能已经接近于探索自然的终极定律的终点，只不过这个终点还是需要在不断实践的基础上不断被修改与验证。
2、寻找世界的终极原理
即使我们发现了一套完整的统一理论，这并不表明我们能一般地预言事件。我们将永远不能肯定我们是否确实找到了正确的理论，因为理论不能被证明。但是如果理论是数学上协调的并且总是给出与观察一致的预言，我们便可以适度地有信心认为它是正确的。它将给人类为理解宇宙的智力斗争历史长期的光辉篇章
打上一个休止符。但是，它还会改变常人对制约宇宙定律的理解，因为真理是相对的。
欧洲强子对撞机已经启动找寻上帝粒子-希格斯玻色子的计划，也许在不久的将来，随着人们的不断实践，随着一代代科学巨人的不懈努力，人类将越来越接近宇宙终极理论的门口。可能现在的理论物理学家们还在为超光速现象烦恼不已，也可能在多重宇宙、弦论方面争论不休，或许还有很多物理学家对人择原理嗤之以鼻。找寻大自然的终极理论是一场伟大的理性的历险,终极理论的梦想激发了今天的许多高能物理学的研究。虽然我们还不知道那终极理论会是什么样子，也不知道还要过多少年才能找到它；但我们相信，我们已经模模糊糊地看到了它的身影。随着一代代物理学家的努力、实验的不断深入，我相信，一种包容一切的原理将会在人类光辉的思想中诞生，只要那股渴望认识世界的热情还在，只要那股为了真理而不断探索、努力奋斗的韧劲还在!
3、畅想未来的终极理论
运用E = mc2理论，人类成功地制造出了原子弹。那么，有了创世纪的秘诀，我们又会干些什么？在物理学中，终极理论又称万有理论，是二十世纪六十年代以后，量子论物理学家们提出的一个标准模型理论。物理学家们将把引力、电磁力与原子核力用单独一项数学定律来描述。
它将是一个简单至极的数学模型，但即使有人接受这种简化主义的逻辑，但理论上是一回事，现实却是另一回事。几乎每个人都同意，即使找到了“万能理论”也不表示心理学、生物学、地理学、化学甚至物理学的问题都可以解决或者可以相互包容。宇宙是如此丰富多彩而又复杂多变，终极理论的发现也并不代表科学的终结。恰恰相反，发现“万能理论”－宇宙最微观层次上的最终解释，在其上不存在更高层次的理论－将为我们提供理解世界万物的最坚实的基础。这个发现标志着一个新的开端，而非终结。终极理论将树立起一个不可动摇的支柱，【3】让我们可以永远地理解宇宙。
我在闲暇的时候看完了刘慈欣的著作《三体-死神永生》，感慨颇多，其中大刘对宇宙本质的独特猜想也很有吸引力。作为一个硬科幻作家，建立在现有物理理论知识之上的猜想依然是那么迷人、自洽。比如他把我们现有的宇宙看成是由高维宇宙不断跌落而来，简单的说就是在10维宇宙中，其他几个维度不断卷
曲，最后只剩下3个维度，也就是我们生活的世界。在这个宇宙模型中，他解释了暗物质的由来——宇宙中的二维碎片，平行宇宙——大宇宙之外的额外空间，大爆炸理论——宇宙维度从0维变为高维，大塌缩——宇宙从高维变为0维„„另外他还大胆得提出了一个问题：宇宙现在已经被生命改变了多少，这种改变已到了什么层次和深度？大自然真是自然的吗？【4】光速之所以是恒定的3*10^8m/s，是因为智慧文明对宇宙规则的改造所致„„看似天马行空，但是在没有实验证明其伪之前，未尝不能说这也是一种宇宙观。
从大刘的例子我想，既然科幻作家可以大胆猜测宇宙到底是什么样的，我们普通学生为什么不能构建一个属于自己的基于现有理论自洽的宇宙呢?也许有一天，当人类终于发现一套能解释宇宙中一切现象的终极理论时，发现它与几百或几千年前的某人的想法是多么的相似！
人类的力量是有限的，但想象的力量是无限的。
【参考文献】
[1][美]爱因斯坦.爱因斯坦文集[M].北京：商务印书馆, 1976.[2][德]海森伯.物理学与哲学[M].北京：商务印书馆，1981.[3][美]S·温伯格.终极理论之梦[M].李泳，译.湖南：湖南科学技术出版社，2007
[4]刘慈欣.三体·死神永生[M].重庆：重庆出版社，2010
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