时间极简史

图片发自简书App

这周聊的书的是斯蒂芬霍金的《时间简史》。

对于霍金无需多做介绍,每个人都知道他的在理论物理界的低位。而《时间简史》又是一本蜚声世界的著作,这本书的主题是关于宇宙起源、归宿、实质的研究,虽然人们习惯将其称作科普读物,但是对于非物理专业人来说,读这本书依然比较吃力。现在就让我们试着避开那些晦涩公式和繁杂的数据,聊一聊这本书。

时间是什么?

我们的每时每刻都与时间相随,我们用钟表来衡量时间,但是我们不能把钟表称之为时间,正如不能把天平称之为质量,但是时间是什么?

我们在描述一件物品的时候,会描述这个物品的长、宽、高等空间尺寸。但是我们在描述事件的时候,除了描述空间信息之外,还会加上时间这一信息,于是时间就成为三维之外的第四维度。 也就是说空间和时间并不是独立的,它们紧密连接在一起就形成“时空”,即四维空间,时间和长宽高一起为一个事物标志出在事物在四维空间中的坐标。

时空穿越

我们在中学物理中知道空间中位置是相对的,比如我坐在飞驰的火车上,对窗外的树来说,我们在向前走;对我们来说,树在向后走。事实上时间也是相对的,电影《星际穿越》中, 库珀为了拯救地球上的人类和自己的女儿,在太空中经历了一系列的冒险,在他回到女儿身边时,女儿已经是一位年过百岁的老人了,而他在太空中却只度过了几天。

时间流逝的快慢于运动速度和质量直接相关,时间越快、质量越大,时间的流逝就越慢,反之亦然。如果你能达到光速,那么你就能让时间静止,如果你能超过光速,那你就可以回到过去。但是在相对论中,光速是速度的极限,所以想要通过速度进行时空穿越在理论上是行不通的,但是有另外一种方法可以进行时空穿越--虫洞,虫洞是时空之间的因为巨大引力而形成的可以穿越时空的小路径,《星际穿越》中,库珀便是通过虫洞完成时光的穿越,见到自己的女儿。

宇宙的起源和归宿

关于宇宙的起源,现在公认的一种说法就是宇宙是在一场大爆炸中产生了,科学家观测到各个星系都在快速地离我们而去,也就是说宇宙在膨胀,这印证了大爆炸的设想。宇宙最初是一个体积极小,质量又极大的点,它在163亿年之前发生大爆炸,宇宙的体积在瞬时发生巨大的膨胀,爆炸产生的巨大推力让宇宙一直膨胀到现在。爆炸的时刻产生了大量的氢氦等粒子,在往后的很长时间里,这些粒子慢慢坍缩成为恒星、星系、和像我们这样的生命。

爆炸产生的巨大推力让宇宙膨胀,但是宇宙中存在万有引力,在爆炸的推力不足以抵消引力的时候,宇宙便会停止膨胀并开始收缩,最后坍塌成宇宙爆炸前的状态,这也就是宇宙的终结--大挤压。

黑洞

黑洞是指宇宙中质量极大,因而有极大引力甚至连光都飞不出去的星团,它们由恒星的坍塌形成。在宇宙爆炸初期就有黑洞形成,这些黑洞被叫做叫太初黑洞。

黑洞周围的部分空间被黑洞牢牢吸附住,这部分空间的边界就叫做事件视界,我们对事件视界以内一无所知,黑洞便成了物理学的一个奇点。虽然光也逃不出黑洞,但是黑洞仍会向外发射辐射,这也是辨识黑洞的一个重要途径。

引力波

2016年引力波的探测的成为了一大新闻,引力波是什么呢?引力波是星体以辐射的方式向外发射自己的能量,我们都知道爱因斯坦质能方程中能量和质量是密切相关的,于是在星体失去能量的时候也在失去质量,这便导致星体会偏离自己的运行轨道,在引力的作用下坍塌到别的星体上,这也印证了宇宙最后的大挤压。

时间的箭头

为什么时间的箭头只能从过去指向未来?因为粒子运动总是趋向无序状态,所以时间的箭头也是指向更无序的状态。而熵增是一个永恒的状态,比如一盒拼图,只能有一种秩序可以使拼图拼出图形,但是使之成为无序的混乱状态却有无数种方式。哪怕我们费劲心里将这盘拼图拼好,使之形成一定的秩序的时候,但在我们拼拼图的时候,我们付出的脑力和体力都让我们产生了更多的热量,这些热量造成熵增远大于我们做出的秩序。

这就是说未来永远比过去更无序,所以时间的箭头会永远从过去指向未来。

此外这本书还写到了部分量子力学和弦理论,但是我也并没有看太懂,就不在这里多说了,免得曲解了作者的意思误导了大家。

虽然读这本书的过程比较艰难,但是获得知识却很多,在此感谢各位朋友,没有你们我可能看不到30页就放弃了。

这也给我一个大的提醒,有些东西虽然很难做,但是坚持去做一遍就会有大收获;有些事情虽然容易做,但是可能做了一百遍也不会有大的成长。希望大家也能够以我为鉴,能够在自己的工作生活的繁杂的事务中,找出并做好那些最有助于成长的事情。

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