作者是斯蒂芬·霍金,当代最知名、最活跃的物理学家,曾任剑桥大学卢卡斯数学教授。 在此写此书评特别纪念霍金教授。
《时间简史》是霍金的代表作,霍金的一位博士后学生半开玩笑地评论说,“霍金的书,比麦当娜谈性的书还好卖”。
霍金在《时间简史》中介绍了20世纪物理学的基础知识,涵盖范围很广,从相对论到量子力学,从宇宙膨胀到基本粒子,从黑洞到虫洞,霍金都有所涉及。更重要的是,霍金还介绍了“奇点定理”和“霍金辐射”这两个自己最重要的学术贡献,以及试图解决宇宙起源问题的“无边界宇宙模型”。
一、奇点定理
霍金和彭罗斯利用严谨的数学方法证明了,如果广义相对论是正确的,而且宇宙中的确有我们观测到的那么多物质,那宇宙一定诞生于一个奇点之中。
1. 宇宙不是静态的,而是在不断地膨胀
埃德温·哈勃等科学家发现,宇宙中的绝大部分星系都在远离地球而去,而且离地球越远的恒星,离开地球的速度也越快。这意味着,宇宙就像是气球一样,在不断地膨胀。
2. “奇点定理”意味着在广义相对论框架内,宇宙必然有一开端
“奇点”是体积无限小、弯曲程度无限大、密度无限大、引力无限大的点。宇宙就诞生于“奇点”之中。
二、无边界宇宙模型
在描述宇宙历史的模型中,“宇宙大爆炸”模型是当前的主流理论,但这一理论目前无法解决宇宙起源问题。霍金因此把量子力学和相对论结合起来,提出了“无边界宇宙模型”,试图解决这一问题。
1. 宇宙大爆炸模型无法解决宇宙起源问题
在宇宙大爆炸模型中,宇宙诞生于“奇点”。但包括广义相对论在内的所有物理定律,都会在奇点处失效,因此人类无法直接研究奇点,这就为上帝的存在留下了空间。
2. 在“无边界宇宙模型”中,宇宙没有起源和开端
在“无边界宇宙模型”中,宇宙是“有限无界”的,没有边界和奇点。霍金认为,这个宇宙是完全自给自足的,不受任何外来事物影响,没有创生和消灭的时刻,它就是存在本身,不需要上帝来创造它。
三、霍金辐射
“霍金辐射”也就是“黑洞辐射”。霍金利用量子力学中的“不确定性原理”提出,黑洞也会发出辐射,并不是完全黑的。
1. 黑洞引力极大,连光都不可能逃出黑洞
当恒星的内部燃料耗尽之后,在自身的引力作用下,就可能坍塌成黑洞。黑洞质量大,体积小,引力极高,任何物质,包括光在内,只要进入某个临界区域,就永远不可能逃出黑洞。
2. 霍金利用“不确定性”原理提出了“黑洞辐射”
霍金提出,黑洞的边缘在一刻不停地产生成对的粒子,其中带有负能量的粒子会被吸到黑洞里去,但还有一些带正能量的粒子,可以从黑洞的边缘逃脱。在外界看来,就好像是黑洞在不断地向外发射粒子,这就是黑洞辐射,也叫“霍金辐射”。
关于霍金,和孩子的教育问题,我们大家主动地讨论了一翻。
“不要和孩子说霍金有多神。他的成就并不来自于所谓的“天赋”,一定意义上说是来自自由空间的狭小,使他在深度上超越了同辈。试想,如果一个人的肢体完全被困住,只有思想是自由的。如果在这之前他在人类知识的最前沿浏览过,也知道空白点在哪里,如果他的社会和家庭没有把他看做废人,给他充分的爱和足够体面的生活,每个人都离霍金不远。因为追求个人实现的勇气还在,好奇心没有磨灭,大胆地想象,深刻地追问,严谨的思辨和持续深度的思考,是他不被限制的自由,只有在这个时候,他才是一个完整的人格,是自己的主人。”
“从总体上来说,科学家群体的最一致特征是揪住一件事没完没了地折腾,剩下的就是机遇。天才,有,但极少,像特斯拉,达芬奇可以算是天才,其他很多所谓天才都是普通人自我安慰的说辞。努力,只是顺带着的条件。我们从小教育的“学海无涯苦作舟”之类的说法都是外观描述,解决不了根本问题。”
我很欣赏霍金,他有不懈追求自己兴趣的内在动力,他成为真正“自由”的人!
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