果壳中的宇宙读后感_果壳中的宇宙

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以前我只知道有史蒂芬·霍金这个人，还有与他个人一样有名的著作——《时间简史》。我个人对他的了解当时也就这么多。被有趣的书名一下子吸引了，仔细了解才得知在英国戏剧大师莎士比亚的名著《哈姆莱特》中，主人公哈姆莱特有这么一句吟唱：即便把他关在果壳中，他仍然是无限空间之王。

《果壳中的宇宙》主题是宇宙学，涉及广义相对论、量子论、黑洞、暴胀、时间旅行、弦论、超引力等诸多前沿概念。当然，这些概念我到现在也没能完全明白。

这本书先第一章说的是相对论简史，相对论有狭义相对论和广义相对论。狭义相对论中最简单的例子是在加速度和引力场之间存在一个紧密的关系。待在一个封闭的盒子里，譬如升降机中的某人不能将盒子静止地处于地球引力场中和盒子在自由空间中被火箭加速这两种情形区别开来。广义 相对论的一个非常重要的推论是质量和能量的关系。爱因斯坦关于光速对于任何人而言都应该显得相同的假设，意味着没有任何运动的比光还快。当人们应能量加速任何物体，无论是粒子或者空间飞船，实际上发生的是，它的质量增加，使得对她进一步加速更困难。要把一个粒子加速到光速要消耗无限大能量，因而是不可能的，正如爱因斯坦的著名公式总结的：E=mc^2，质量和能量是等效的。我对于相对论了解的与此差不多，我记得中学时有一本物理书上说人们可以回到过去，前提是他得以超过光速前进，当时我就迷惘了，因为书上一边说我们可以回到过去，但要以超光速，另一边又说光速无法达到，更不用说超越了。

第二章说的是时间的形态，与爱因斯坦的相对论和大量的实验相符合，它提出时间和空间是非常复杂地相互纠缠在一起。人们不能单独使空间弯曲而不涉及时间。这样，时间就有了形态。在对时间的形态的研究与探讨中，霍金引出了超对称、超引力、P-膜、弦理论、M-理论、膜、全息原理等概念。P-膜是指在P-维延展的物体。很难想象我们是生活在一个多维（四维、八维、十维、更多维）的空间里。唉！时间为何物？！它是否像古老的赞歌说的那样，把我们所有的梦想一卷而空的东流逝波？抑或像一直前进，却又回到线上的早先过站。19世纪作家查里斯·朗母写到：“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑。然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼，因为我从不想起它们。”我们中的大多数人早本部分时间不去考虑时间和空间，不管他们为何物；但是我们所有人有时极想知道时间是什么，它如何开始，并且把我们知道何方。关于时间或者任何别的概念的任何可靠性的科学理论，依照我的意见，都必须基于最可操作的科学哲学之上：这就是卡尔·波普和其他人提出的实证主义的方法。按照这种思维方式，科学理论是一种数学模型，它能描述和整理我们所进行的观测。一种好的理论可在一些最简单假设的基础上描述大范围的现象，并且做出被验证的预言。如果预言和观测相一致，则该理论在这个检验下存活，尽管它永远不能被证明是正确的。另一方面，如果观测和预言先抵触，人们必须将该理论抛弃或者修正。如果人们如同我们那样采用实证主义立场，他就不能说时间究竟为何物。人们说能做的一切，是将所发现的描述成时间的一种非常好的数学模型并且说明它能预言什么。

第三部分说的是果壳中的宇宙：宇宙具有多重历史，每一个历史都是由微小的硬果确定的。霍金认为空间的最明显之处是它无限地向外延伸，通过现代仪器，我们可以看到各种形状和尺度的数以亿万计的星系。尽管宇宙似乎在空间的每一位置上都很相同，它肯定是随时间变化的。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。而量子引力论正是这些书的大部分的主题。

第四部分说的是预言未来：黑洞中的信息丧失如何降低我们预言未来的能力。如果信息在黑洞中丧失，情况就并非如此，任何事情都可能已经发生过。预言将来的能力也被削减了。我们能够确定地预言粒子具有相反的自旋，但是如果一个粒子落进黑洞，就不能对余下的粒子作确定的预言，这意味着在黑洞外不能确定预言任何测量，作出确定预言的能力被减低至半。那么关于预言将来的能力呢？现在看来它至少在三个层次上受到限制。第一，是动力学系统的混沌行为，使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二，在量子力学中状态是由波函数描述的，海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三，不平凡的时空拓扑，使波函数被密度矩阵所取代，就在这里引进了热力学意义上的随机性。

第五章说的是护卫过去：时间旅行可能吗？我觉得不可能，我们中学书上也说不可能，至少来说最近的很多年里都不可能，因为我们还没有把原理完全弄清楚，而且最近的很多年里我们还造不出那种可以快过光速的时间机器，所以嘛，回到过去我们是不用想了，这辈子别想，下辈子也别想回到过去，我们要做的就是好好的活在现在，一种先进的文明能回返以前并改变过去吗？爱因斯坦的广义相对论是所有现代有关时间旅行讨论的基础。爱因斯坦方程描述宇宙中的物质和能量如何将空间和时间弯曲和变形，从而使空间和时间变成动力量，有了时空可能弯曲得这么厉害，在乘空间飞船出发之前即已返回的可能性。

第六部分是我们的未来《星际航行》可行吗？

其实在纯粹时空模型中，时间是无法度量的。就像没有刻度的直线，不能被度量并不表示不存在，也不表示没有长度，时间会均匀平直地延续。

运动是质点在空间中不同时刻的坐标变化，运动的规律性可以被用来度量时间。时间刻度是时钟利用运动规律度量出来的。当运动的规律恒定不变时，运动的规律和时间是等效的。理论上，在没有任何加速度（包括减速、重力加速度等）的条件下，时钟度量到的是绝对时间。

时钟包括天体钟、机械钟、生物钟、原子钟等。天体钟和机械钟是宏观运动，生物钟和原子钟是微观运动。时钟的运行规律会受到各种条件影响而被改变，变得不准了。天体钟和机械钟不准时会被及时调校；而生物钟和原子钟等不准时却容易被误认为是时间发生了改变。

微观运动在系统加速条件下，也会发生钟慢，这时候系统内的生物钟会变慢。双生子佯谬中，如果用相对速度来判断，飞船和地球上的兄弟都会发生同样的生物钟变慢，而实际上只有一方的生物钟更慢。忽略地球的重力加速度，把地球当作理想的起飞平台，那么做加速运动的飞船乘客会更年轻。

运动规律并不是时间本身，而是时间的标尺。当运动规律发生改变，如同直尺被弯曲，是不能准确度量时间的。在宇宙中没有任何运动可以被认为绝对恒定，所以，任何运动规律都不能和绝对时间等同，时钟检测到的是相对时间。所以所谓的未来真的存在吗？我们虽然貌似可以在空间中来回移动，但回到的那个位置已经不是原来的位置，它的时间已经不同了。所以质点在严格意义上是不能在空间中自由移动的。同样的，物体也不能穿越时间。穿越时间不是技术上的难度问题，而是自相矛盾的逻辑问题。

第七部分是膜的新奇世界：我们生活在一张膜上，或者我们只不过是张全息图？霍金说我们的宇宙可能是高维空间中的一个四维膜，我们的宇宙果壳更加新奇了。根据全息术理念，关于发生在时空的一个区域内的一切的信息可以被编码在边界上。这样，也许是因为我们是发生在泡泡内部的东西在膜上的投影，所以我们自以为是生活在四维的世界中。

在读完《果壳中的宇宙》之后，有一种感觉。人类置于茫茫的宇宙之中实在是太渺小了，而且对所存在的宇宙也只是停留在理论阶段，完全没有实力实践。而当中一些妄想要挑战自然挑战宇宙的人类不是太狂妄，太可笑了吗？虽然他们可以说是人存理论决定这个宇宙，但是没有确凿的证据是不能使全世界的人类信服的。而神创论更是无从谈起，他们想说他们那个万能的上帝么？可惜，亲爱的上帝不是万能的，他能造出一块自己也搬不起的石头么？人类还有很多未知的世界需要我们不断探索，我相信，事实只有一个，人类在将来，一定会得到我们想要的答案。