寒假有幸拜讀霍金教授的《果殼中的宇宙》将塑,大師之作脉顿,獲益匪淺。之前曾懵懵懂懂地讀過《時間簡史》点寥,兩書內(nèi)容有相似之處艾疟,可以說《果》是《時》的延展。雖說《果》讀起來磕磕絆絆敢辩,幾遍下來蔽莱,漲了不少知識,在領(lǐng)略霍金宇宙的迷人時戚长,也為他童真好奇與天才智慧結(jié)合的獨特魅力深深折服盗冷。讀書的同時正在申請大創(chuàng)項目,書中的創(chuàng)新與科研精神同廉,便成了我們大創(chuàng)起步的精神動力仪糖。
讀這本書前,平日的一些思考讓我疑惑不已恤溶。我們?yōu)槭裁瓷钤谌S空間中的三維的生物乓诽,而不是生活在書頁中的紙片人帜羊?引力究竟是怎樣引起的一種力咒程?我們可以進行時間穿梭,可以去到未來讼育,回到過去嗎帐姻?讓我深感“思而不學(xué)”之苦稠集。此書在開闊眼界的同時,也給了我驚喜饥瓷,他用最生動易懂的語言剥纷,解開了我長久以來的困惑,或者說呢铆,給了我思考的方向晦鞋。
我將結(jié)合書中我認(rèn)為比較有趣的內(nèi)容,來談?wù)勎业睦斫夂透形颉?br>
對于我們生活的維度的解釋棺克,霍金教授給出了明晰的講述悠垛。M理論作為物理專業(yè)頂級的研究領(lǐng)域,普通人娜谊,尤其是我們其他專業(yè)的門外漢确买,理解起來確實刁難晦澀∩唇裕霍金教授出版此書湾趾,就是讓這些頂尖物理理論,變成一個個生動活潑的比喻派草,深入淺出搀缠,達(dá)到科普的目的。對于M理論近迁,他是這樣講述的:M理論像一個拼圖玩具胡嘿。容易辨認(rèn)圍繞著拼圖邊緣的小片并將其嵌在一起,但是我們對在中央會發(fā)生什么知道很少钳踊,在那里我們不能作這樣的近似衷敌,使其總有一個量是很小的。書中還有精美的拼圖插畫拓瞪,拼好的地圖邊緣中間缴罗,是大片的空白,是人類認(rèn)知的空缺祭埂,正待我們將其填滿面氓。我們就像在那些未探險的土地的老地圖上一樣發(fā)現(xiàn)“龍”,“M理論的中心”蛆橡。
令人激動的是舌界,書中寫到,最新的研究發(fā)現(xiàn)了M理論的某些“龍”泰演。在M理論中的數(shù)學(xué)模型網(wǎng)格中呻拌,時空具有十維或十一維,6個或7個全都非常小睦焕,被卷曲到一個小尺度的空間中藐握,余下四維幾乎是平坦的靴拱。它就像人的一根頭發(fā),如果你從遠(yuǎn)處看它猾普,它就顯得像是一維的線袜炕。但是如果你在放大鏡下看它,你就看到了它的粗細(xì)初家,頭發(fā)的的確確是三維的偎窘。在時空的情形下,足夠高倍數(shù)的放大鏡應(yīng)能揭示出彎卷的額外維數(shù)溜在,如果它存在的話评架。如果用能量非常高的粒子探測時空,就呈現(xiàn)出十維或十一維炕泳。
大的額外維是我們尋求終極模型或者理論中的激動人心的新進展纵诞,它們意味著我們生活在一個膜世界中,一個在高維時空中的四維面或膜培遵。我的理解是把我們生活的四維空間降維成二維的面或膜浙芙,而把高維空間想像成膜外未知的廣闊世界,便于我們理解高維時空籽腕。
此處補充一個概念嗡呼,人存原理:我們之所以看到的宇宙是這個樣子, 是因為如果它不是這樣的話皇耗,我們就不會在這里去觀察它? 南窗。人存原理告訴我們,我們對宇宙的認(rèn)識和描述郎楼,都帶有我們?nèi)祟愄赜械恼J(rèn)識能力万伤。我們之所以看到宇宙是這個樣子。是因為它如果不是這樣的話呜袁,我們就不會在這里去觀察它敌买,也就不會提出這個問題。即宇宙必須適合于智慧生命阶界。
我們可以用膜和人存原理來解釋我們?yōu)槭裁瓷钤谒木S空間中虹钮。一方面,非引力被限制在我們生活的膜世界中膘融,電子可以恰好穩(wěn)定的圍繞原子核公轉(zhuǎn)芙粱,而不會落入核中;當(dāng)引力發(fā)散到額外的維中氧映,它隨距離衰減的比在四維快春畔,原子不能穩(wěn)定存在。如果原子不穩(wěn)定,我們便不能在此觀察宇宙并詰問為何它顯得是四維的拐迁。
對于引力效應(yīng)蹭劈,霍金教授的解釋也是令人拍案叫絕疗绣。想象一張橡皮膜线召,人們可以把一個大球放在膜上,它代表太陽多矮,球的質(zhì)量把膜壓陷下去缓淹,使之在太陽臨近彎曲。現(xiàn)在如果在膜上滾動小滾珠塔逃,它不會直接滾到對面去讯壶,而是圍繞著該重物運動,正如行星繞日公轉(zhuǎn)一樣湾盗。相比于引力效應(yīng)的一般表達(dá)(宇宙中物質(zhì)和能量的分布引起時空彎曲和變性伏蚊,使之不再平坦,這個時空中物體的運動猶如受到引力場的影響被彎折)格粪,更易讓人接受躏吊。恍然間帐萎,我們便站在一個全新的角度理解引力比伏。
一些科學(xué)家認(rèn)為,實際物體在自身引力下坍縮時疆导,其壓力或者斜方向的速度會阻止所有物質(zhì)一道落向同一點赁项,使那一點的密度變得無限大。類似的澈段,如果人們在時間的相反方向?qū)⒂钪媾蛎浀顾莼厝ビ撇耍瑫l(fā)現(xiàn)宇宙的全部物質(zhì)并非都從具有無限密度的一點涌現(xiàn),這樣無限密度的點稱為奇點败富,并且是時間的開端或終結(jié)李剖。
提到奇點,就不得不提另霍金名揚的黑洞囤耳。我們高中都學(xué)過逃逸速度篙顺。如果有人垂直向上射出一個炮彈,它的上升將被引力所減緩充择,最終停止上升并落下德玫。然而,若它初始向上的速度超過逃逸速度的臨界值椎麦,引力將不足以停止它飛離地球遠(yuǎn)去宰僧。對地球而言逃逸速度大約為每秒12千米,對太陽來說是每秒100千米观挎,想像一個巨大的恒星琴儿,它的質(zhì)量足夠大段化,使逃逸速度超過每秒300000千米的光速,任何發(fā)出的光都會被它的引力拽回去造成,所以我們看不到它显熏。這就是米歇爾暗星,我們所說的黑洞晒屎。
另一種解釋喘蟆,霍金教授的解釋。恒星引力場影響從它發(fā)出的光線的途徑鼓鲁,由于其質(zhì)量引起恒星附近時空翹曲蕴轨,這個是空的光線運動軌跡也隨之翹起,與垂直方向夾角變小骇吭。當(dāng)它達(dá)到一定的臨界半徑橙弱,光線垂直,意味著這束光將在恒星一定距離處逗留燥狰,永遠(yuǎn)不能離開棘脐。光線掠過的臨界表面稱為事件視界。如果恒星坍縮的厲害碾局,時空被嚴(yán)重的翹起荆残,臨近表面的光線向內(nèi)運動,一個黑洞就形成了净当,這是從那里光都不可以逃逸的時空的一個區(qū)域内斯。當(dāng)其坍縮成零尺度和無限密度,從而形成所謂奇點像啼。
我們可以看出俘闯,對同一概念有著不同的解釋,這些說法或是逐漸趨近真理忽冻,或是相互補充真朗,但都是人類思想不斷運動,不斷進步的結(jié)果僧诚。不要因前人的結(jié)論而停止思考遮婶,不要畏懼權(quán)威而不敢前進。
這本書還有一個吸引我的話題湖笨,時間旅行旗扑。想象一個圓形的紙片,我們找到它的圓心慈省,以圓心為頂點取走一個楔形臀防,將剩余的部分立起來圍成一個圓錐,現(xiàn)在圓錐的底也是一個圓形,它的周長比原來圍繞圓心的圓的周長小了袱衷,而圓上各點到圓心的距離卻沒有變化捎废。霍金教授總是很擅長深入淺出致燥,用最明晰的生活中的例子引出高深的物理學(xué)知識登疗。類似的,在宇宙弦的情形下篡悟,從平直時空取走楔形縮短了圍繞弦的圓周谜叹,但不影響時間或者沿著弦的距離匾寝。這意味著圍繞著一根單獨的弦的時空不包括任何時間圈環(huán)搬葬,所以不可能旅行到過去。讀到這里我不免有些失落艳悔,然而急凰,后面又寫到,如果還存在第二根相對于第一根運動的弦猜年,其時間方向?qū)⑹堑谝桓业臅r間和空間的組合抡锈。這表明,從和第一根弦一道運動的人看來乔外,由于第二根弦被且走的楔形縮短了空間距離和時間間隔床三。如果兩根宇宙弦以近光速作相對運動,則圍繞著兩根弦運動的時間可被節(jié)省得這么厲害杨幼,使得一個人還未出發(fā)即已到達(dá)撇簿。換言之,存在時間圈環(huán)可以使人旅行到過去差购。
書中還有許多有趣的知識:事件的光錐四瘫、弦理論尸红、虛時間等等悼沿,雖說有些對我來說,云山霧罩只知其皮毛婚被,卻不減其趣味性與文學(xué)性稳析。比如對虛時間的介紹就充滿了文藝?yán)寺髁x色彩洗做,霍金引用了莎士比亞的名句,“果殼”二字也構(gòu)成本書的標(biāo)題彰居。
即使把我關(guān)在果殼之中诚纸,
仍然自以為無限空間之王。
——莎士比亞《哈姆雷特》第二幕第二場
“這個虛時間中的歷史是個細(xì)小的略微平坦的球面裕菠。它酷似哈姆雷特的果殼咬清,然而在實時間中發(fā)生的一切都作為密碼被儲存在這個果殼上面。這樣,哈姆雷特是完全正確的旧烧。我們也許是被束縛在果殼之中影钉,而仍然自以為無限空間之王”。
讀此書時掘剪,我總會不覺想起《星際穿越》中的浩渺配樂平委,憶起古人“寄蜉蝣于天地,渺滄海之一粟”的嘆惋夺谁,也會在“Do not go gentle into that good night”的號角下想要怒斥這黑暗廉赔。
旅行者1號,經(jīng)歷36年匾鸥,終于沖出了太陽系蜡塌,在外太空的星際空間,孤獨的漂流勿负,只為去未知的世界看一眼馏艾;史蒂芬霍金,全身只有三根手指可以活動奴愉,僵凍的軀體卻承載最自由的靈魂琅摩,指引人類望向未來的希望。如果不能肋下生翼锭硼,探索未知的世界房资,如果沒有未來文明留給我們的捷徑,穿越時空去旅行檀头,我們也不應(yīng)整日坐于窗下轰异,漫無目的。我們還有健全的身體鳖擒,有會質(zhì)疑的頭腦溉浙,我們有什么理由不去投入思維的風(fēng)暴,不去探索蒋荚,不去創(chuàng)造戳稽。大創(chuàng)是一個鍛煉的機會,我們大學(xué)生正應(yīng)借此把舵思流狂潮期升,去做有些真正有意義的事惊奇!