《果壳的宇宙》读后感

寒假有幸拜读霍金教授的《果壳中的宇宙》，大师之作，获益匪浅。之前曾懵懵懂懂地读过《时间简史》，两书内容有相似之处，可以说《果》是《时》的延展。虽说《果》读起来磕磕绊绊，几遍下来，涨了不少知识，在领略霍金宇宙的迷人时，也为他童真好奇与天才智慧结合的独特魅力深深折服。读书的同时正在申请大创项目，书中的创新与科研精神，便成了我们大创起步的精神动力。

读这本书前，平日的一些思考让我疑惑不已。我们为什么生活在三维空间中的三维的生物，而不是生活在书页中的纸片人？引力究竟是怎样引起的一种力？我们可以进行时间穿梭，可以去到未来，回到过去吗？让我深感“思而不学”之苦。此书在开阔眼界的同时，也给了我惊喜，他用最生动易懂的语言，解开了我长久以来的困惑，或者说，给了我思考的方向。

我将结合书中我认为比较有趣的内容，来谈谈我的理解和感悟。

对于我们生活的维度的解释，霍金教授给出了明晰的讲述。M理论作为物理专业顶级的研究领域，普通人，尤其是我们其他专业的门外汉，理解起来确实刁难晦涩。霍金教授出版此书，就是让这些顶尖物理理论，变成一个个生动活泼的比喻，深入浅出，达到科普的目的。对于M理论，他是这样讲述的：M理论像一个拼图玩具。容易辨认围绕着拼图边缘的小片并将其嵌在一起，但是我们对在中央会发生什么知道很少，在那里我们不能作这样的近似，使其总有一个量是很小的。书中还有精美的拼图插画，拼好的地图边缘中间，是大片的空白，是人类认知的空缺，正待我们将其填满。我们就像在那些未探险的土地的老地图上一样发现“龙”，“M理论的中心”。

令人激动的是，书中写到，最新的研究发现了M理论的某些“龙”。在M理论中的数学模型网格中，时空具有十维或十一维，6个或7个全都非常小，被卷曲到一个小尺度的空间中，余下四维几乎是平坦的。它就像人的一根头发，如果你从远处看它，它就显得像是一维的线。但是如果你在放大镜下看它，你就看到了它的粗细，头发的的确确是三维的。在时空的情形下，足够高倍数的放大镜应能揭示出弯卷的额外维数，如果它存在的话。如果用能量非常高的粒子探测时空，就呈现出十维或十一维。

大的额外维是我们寻求终极模型或者理论中的激动人心的新进展，它们意味着我们生活在一个膜世界中，一个在高维时空中的四维面或膜。我的理解是把我们生活的四维空间降维成二维的面或膜，而把高维空间想像成膜外未知的广阔世界，便于我们理解高维时空。

此处补充一个概念，人存原理：我们之所以看到的宇宙是这个样子， 是因为如果它不是这样的话，我们就不会在这里去观察它  。人存原理告诉我们，我们对宇宙的认识和描述，都带有我们人类特有的认识能力。我们之所以看到宇宙是这个样子。是因为它如果不是这样的话，我们就不会在这里去观察它，也就不会提出这个问题。即宇宙必须适合于智慧生命。

我们可以用膜和人存原理来解释我们为什么生活在四维空间中。一方面，非引力被限制在我们生活的膜世界中，电子可以恰好稳定的围绕原子核公转，而不会落入核中；当引力发散到额外的维中，它随距离衰减的比在四维快，原子不能稳定存在。如果原子不稳定，我们便不能在此观察宇宙并诘问为何它显得是四维的。

对于引力效应，霍金教授的解释也是令人拍案叫绝。想象一张橡皮膜，人们可以把一个大球放在膜上，它代表太阳，球的质量把膜压陷下去，使之在太阳临近弯曲。现在如果在膜上滚动小滚珠，它不会直接滚到对面去，而是围绕着该重物运动，正如行星绕日公转一样。相比于引力效应的一般表达（宇宙中物质和能量的分布引起时空弯曲和变性，使之不再平坦，这个时空中物体的运动犹如受到引力场的影响被弯折），更易让人接受。恍然间，我们便站在一个全新的角度理解引力。

一些科学家认为，实际物体在自身引力下坍缩时，其压力或者斜方向的速度会阻止所有物质一道落向同一点，使那一点的密度变得无限大。类似的，如果人们在时间的相反方向将宇宙膨胀倒溯回去，会发现宇宙的全部物质并非都从具有无限密度的一点涌现，这样无限密度的点称为奇点，并且是时间的开端或终结。

提到奇点，就不得不提另霍金名扬的黑洞。我们高中都学过逃逸速度。如果有人垂直向上射出一个炮弹，它的上升将被引力所减缓，最终停止上升并落下。然而，若它初始向上的速度超过逃逸速度的临界值，引力将不足以停止它飞离地球远去。对地球而言逃逸速度大约为每秒12千米，对太阳来说是每秒100千米，想像一个巨大的恒星，它的质量足够大，使逃逸速度超过每秒300000千米的光速，任何发出的光都会被它的引力拽回去，所以我们看不到它。这就是米歇尔暗星，我们所说的黑洞。

另一种解释，霍金教授的解释。恒星引力场影响从它发出的光线的途径，由于其质量引起恒星附近时空翘曲，这个是空的光线运动轨迹也随之翘起，与垂直方向夹角变小。当它达到一定的临界半径，光线垂直，意味着这束光将在恒星一定距离处逗留，永远不能离开。光线掠过的临界表面称为事件视界。如果恒星坍缩的厉害，时空被严重的翘起，临近表面的光线向内运动，一个黑洞就形成了，这是从那里光都不可以逃逸的时空的一个区域。当其坍缩成零尺度和无限密度，从而形成所谓奇点。

我们可以看出，对同一概念有着不同的解释，这些说法或是逐渐趋近真理，或是相互补充，但都是人类思想不断运动，不断进步的结果。不要因前人的结论而停止思考，不要畏惧权威而不敢前进。

这本书还有一个吸引我的话题，时间旅行。想象一个圆形的纸片，我们找到它的圆心，以圆心为顶点取走一个楔形，将剩余的部分立起来围成一个圆锥，现在圆锥的底也是一个圆形，它的周长比原来围绕圆心的圆的周长小了，而圆上各点到圆心的距离却没有变化。霍金教授总是很擅长深入浅出，用最明晰的生活中的例子引出高深的物理学知识。类似的，在宇宙弦的情形下，从平直时空取走楔形缩短了围绕弦的圆周，但不影响时间或者沿着弦的距离。这意味着围绕着一根单独的弦的时空不包括任何时间圈环，所以不可能旅行到过去。读到这里我不免有些失落，然而，后面又写到，如果还存在第二根相对于第一根运动的弦，其时间方向将是第一根弦的时间和空间的组合。这表明，从和第一根弦一道运动的人看来，由于第二根弦被且走的楔形缩短了空间距离和时间间隔。如果两根宇宙弦以近光速作相对运动，则围绕着两根弦运动的时间可被节省得这么厉害，使得一个人还未出发即已到达。换言之，存在时间圈环可以使人旅行到过去。

书中还有许多有趣的知识：事件的光锥、弦理论、虚时间等等，虽说有些对我来说，云山雾罩只知其皮毛，却不减其趣味性与文学性。比如对虚时间的介绍就充满了文艺浪漫主义色彩，霍金引用了莎士比亚的名句，“果壳”二字也构成本书的标题。

即使把我关在果壳之中，

仍然自以为无限空间之王。

——莎士比亚《哈姆雷特》第二幕第二场

“这个虚时间中的历史是个细小的略微平坦的球面。它酷似哈姆雷特的果壳，然而在实时间中发生的一切都作为密码被储存在这个果壳上面。这样，哈姆雷特是完全正确的。我们也许是被束缚在果壳之中，而仍然自以为无限空间之王”。

读此书时，我总会不觉想起《星际穿越》中的浩渺配乐，忆起古人“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟”的叹惋，也会在“Do not go gentle into that good night”的号角下想要怒斥这黑暗。

旅行者1号，经历36年，终于冲出了太阳系，在外太空的星际空间，孤独的漂流，只为去未知的世界看一眼；史蒂芬霍金，全身只有三根手指可以活动，僵冻的躯体却承载最自由的灵魂，指引人类望向未来的希望。如果不能肋下生翼，探索未知的世界，如果没有未来文明留给我们的捷径，穿越时空去旅行，我们也不应整日坐于窗下，漫无目的。我们还有健全的身体，有会质疑的头脑，我们有什么理由不去投入思维的风暴，不去探索，不去创造。大创是一个锻炼的机会，我们大学生正应借此把舵思流狂潮，去做有些真正有意义的事！

《果壳的宇宙》读后感