《時(shí)間簡史》讀書感悟 本文簡介:
《時(shí)間簡史》讀書感悟曹娟小時(shí)候,夜晚看著滿天的星星總有一種向往,幻想著能有來自哪顆星星的神秘物種賜予我超能力;后來,當(dāng)我知道大部分的星星都是太陽,更加堅(jiān)定有存在地外生命的星球。我們看到的星星是幾億或幾萬年前的星星,也給宇宙涂上了神秘的色彩。正是由于童年對宇宙的好奇,所以我毫不猶豫地選擇了一本久仰其大
《時(shí)間簡史》讀書感悟 本文內(nèi)容:
《時(shí)間簡史》讀書感悟
曹娟
小時(shí)候,夜晚看著滿天的星星總有一種向往,幻想著能有來自哪顆星星的神秘物種賜予我超能力;后來,當(dāng)我知道大部分的星星都是太陽,更加堅(jiān)定有存在地外生命的星球。我們看到的星星是幾億或幾萬年前的星星,也給宇宙涂上了神秘的色彩。正是由于童年對宇宙的好奇,所以我毫不猶豫地選擇了一本久仰其大名的宇宙科普讀物——《時(shí)間簡史》。
《時(shí)間簡史》是著名的英國理論物理學(xué)家、宇宙學(xué)家斯蒂芬·威廉·霍金所著。然而在2018年3月14日的早晨,史蒂芬·霍金教授卻在劍橋的家中平靜地離開了這個(gè)世界。不得不說霍金教授的離去是全人類的損失,幾乎所有人都對這樣一位偉大的物理學(xué)家的離去致以自己最高的敬意與哀思,他就像是群星的斗士,先我們一步去往遼闊無垠的宇宙世界,成為我們仰望的星空。霍金教授曾經(jīng)說過,能夠讀懂這本書中每一句的人就夠資格攻讀引力物理博士了,這給了我一些安慰和繼續(xù)讀下去的勇氣。
這本書在開頭部分講述了我們宇宙的圖像。早在公元前340年,人們就知道了我們的地球是圓球而不是平板。人們對真實(shí)世界逐漸地了解,從地心說到日心說;從靜止的宇宙到膨脹的宇宙。牛頓提出的萬有引力定律解釋了為什么各個(gè)行星繞著其他星球轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)萬有引力定律,所有物體都被另外的物體吸引,物體質(zhì)量越大,距離越近,相互吸引力也越大。但是如果空間有限,由于星體之間的相互作用,最終會(huì)使所有星球都被吸引而坍縮,而事實(shí)上宇宙并不如此,所以應(yīng)該有無限多星體均勻地分布在無限空間中使這種情形不至于發(fā)生。如果從另一方面考慮,一定區(qū)域的星體會(huì)坍縮在一起,再在其外面均勻地加上無限多的星體對原先的星體是沒有影響的,所以這些星體還是會(huì)坍縮在一起。牛頓引力理論必然會(huì)導(dǎo)致宇宙不可能靜止。
關(guān)于宇宙的產(chǎn)生,現(xiàn)在比較為大家接受的說法是大爆炸,而在宇宙開端之前,時(shí)間是沒有意義的。奧古斯丁曾經(jīng)說過:時(shí)間是上帝所創(chuàng)造的宇宙的一個(gè)性質(zhì),在宇宙開端之前不存在。對于普通人來說,這種說法聽起來很荒謬,也很難理解。事實(shí)上,時(shí)間并不是像我們想象的那么簡單,我們必須改變對時(shí)間的理解。大部分人包括亞里士多德和牛頓都相信絕對時(shí)間。他們相信兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔是不可改變的,時(shí)間和空間之間是獨(dú)立的。愛因斯坦提出的狹義相對論解釋了:對于所有觀察者而言,光速都是一樣的,而且當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量會(huì)變得很大,要加速將變得更困難,所以它永遠(yuǎn)達(dá)不到光速,因?yàn)槟菚r(shí)它的質(zhì)量就會(huì)無限大。然而這種理論和牛頓引力理論不是很協(xié)調(diào)。
于是愛因斯坦又提出了革命性的廣義相對論。他認(rèn)為引力不像其他種類的力,它只不過是空間——時(shí)間不是平坦的這一事實(shí)的后果。大質(zhì)量的物體會(huì)使空間——時(shí)間彎曲,地球圍繞著太陽轉(zhuǎn)的時(shí)候雖然沿著彎曲的軌道做圓周運(yùn)動(dòng),但是它事實(shí)上是沿著空間中最接近于直線的軌跡運(yùn)動(dòng)。這就像一架飛機(jī)在多山的地面上飛行,它在三維空間是沿著直線走的,但是在地面上的影子卻是彎曲的,因?yàn)榈孛娌黄教。在太陽周圍的空間——時(shí)間由于其質(zhì)量而彎曲,所以光線在太陽周圍就不能沿著直線走。在正常情況下很難觀察到這個(gè)效應(yīng),但是在日食時(shí)就可能觀察到,這正好驗(yàn)證了廣義相對論的正確性。大質(zhì)量的物體可以讓時(shí)間變得慢一些。因?yàn)楣獾哪芰亢皖l率相關(guān):能量越大,頻率越高。當(dāng)光經(jīng)過大質(zhì)量的物體會(huì)失去能量而頻率下降,光速恒定,必然導(dǎo)致時(shí)間變慢。在1962年,驗(yàn)證到水塔頂上和底部的精確的鐘時(shí)間不同步,接近地球的鐘走得更慢。這種現(xiàn)象可能讓人大跌眼鏡了,以我們以前所知道的,時(shí)間是絕對的。如果時(shí)間可以不同步的話,那么我們想像的時(shí)空隧道就可能由于某種原因而真實(shí)存在了。
事實(shí)上,歷史上的確多次存在穿越時(shí)空事件。1954年,在一次熱氣球比賽中,哈里·洛根和德里克·諾頓乘做的熱氣球在魔鬼三角地帶神秘地失蹤,經(jīng)多方查找,仍無下落。在1990年春天古巴的春季熱氣球比賽中的那只失蹤了36年的熱氣球,在原來失蹤的地方又突然出現(xiàn)。洛根和諾頓仍然和當(dāng)年一樣年輕,在他們看來只有幾秒鐘的時(shí)間,對地球來說卻已經(jīng)有36年。這讓我想到了馬航MH370。馬航已經(jīng)失蹤半年了,至今仍然沒有找到,不排除進(jìn)入時(shí)空隧道的可能。也許過個(gè)幾年,十幾年,甚至幾十年后,飛機(jī)或許真的會(huì)再次出現(xiàn),讓我們?yōu)轳R航MH370默默祈禱。
1924年,我們現(xiàn)代的宇宙圖象才被奠定。美國天文學(xué)家埃得溫·哈勃證明了,我們的星系不是唯一的星系,并且他用絕對光度計(jì)算出了我們與其他星系的距離。那么那些星球離我們那么遠(yuǎn),我們怎么區(qū)分它們的種類呢?不同恒星的光譜不同,而且某些顏色在光譜里找不到。因?yàn)槊恳环N化學(xué)元素都會(huì)吸收獨(dú)特的光譜線組,根據(jù)失去的譜線能確定恒星大氣中存在的元素。20年代天文學(xué)家觀察光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種奇異的現(xiàn)象,所有星系的線光譜和銀河系一樣具有吸收的特征線組,但是這些線組都會(huì)出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,即向光譜的紅端移動(dòng)。人的眼睛看不同頻率的光顏色不同,人眼睛能看到的頻率最低的光是紅色,頻率最高的光是藍(lán)色。如果星系離我們遠(yuǎn)去,由多普勒效應(yīng)我們可以知道眼睛看到的光的頻率會(huì)減小,即出現(xiàn)紅移現(xiàn)象;而如果星系靠近我們,眼睛看到的光的頻率會(huì)增大,則出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象。那么如果星系運(yùn)動(dòng)是紊亂的,紅移光譜和藍(lán)移光譜會(huì)一樣多,但是事實(shí)卻是大部分星系出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,這意味著星系都在離我們遠(yuǎn)去,宇宙在膨脹!而我們在宇宙中的位置并不特殊,只有所有星系都相互離開才能出現(xiàn)我們所看到的現(xiàn)象。我們可以想象這樣一種情形:一個(gè)氣球上畫了很多斑點(diǎn),當(dāng)氣球膨脹時(shí)任何兩點(diǎn)的距離都在增大。類似的,這樣就可以任何兩個(gè)星系都在相互遠(yuǎn)離。
宇宙可能從大爆炸開始,并且到目前為止一直在膨脹,那么宇宙有沒有邊界呢?如果有,宇宙外又可能是什么呢?我曾經(jīng)非常愚蠢地做了一個(gè)簡單的推論。我先假設(shè)宇宙是有界的,如果有界,那邊界外必定存在,每個(gè)邊界都存在邊界外,這樣無限個(gè)邊界便是無限。而無限的宇宙意味著無限的物質(zhì),這樣很難讓自己接受,于是我覺得可能是人對無限的理解有錯(cuò)誤?墒呛髞,我發(fā)現(xiàn)我把問題引到死胡同,以人太低能無法理解結(jié)束了問題,這顯然是不合理的。關(guān)于宇宙的邊界的一系列問題,人們將廣義相對論和量子力學(xué)的測不準(zhǔn)原理結(jié)合在一起,就可能使空間和時(shí)間都是有限的,卻沒有任何邊界。這就類似于地球的表面,雖然地球的面積是有限的,但它卻沒有任何邊緣,只不過地球表面是二維的。而空間是三維的,第四維時(shí)間也是有限的。
將宇宙的內(nèi)容分割成物質(zhì)和力的這種做法一直沿襲至今。亞里士多德認(rèn)為物質(zhì)是連續(xù)的,人們可以將物質(zhì)一直分割下去。我本來也一直這樣覺得,可當(dāng)我知道光速是所有物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度的極限時(shí),我就不太相信物質(zhì)可以一直分割了。在狹義相對論發(fā)表時(shí),人們還認(rèn)為原子不可分割,后來湯姆遜證明了電子的存在,人們逐漸了解了原子的結(jié)構(gòu),質(zhì)子和中子被認(rèn)為是物質(zhì)的組成單位。事實(shí)上它們是由更小的粒子夸克組成的。當(dāng)然,現(xiàn)在還不能說是否有比夸克還小的粒子。任何粒子都有和它相湮滅的反粒子,也可能存在由整個(gè)反粒子構(gòu)成的反世界和反人。如果你遇到了反你和你握手,你們將會(huì)在一個(gè)巨大的閃光中消失。
黑洞是時(shí)空的一個(gè)區(qū)域,它由恒星衰老坍縮而形成,其引力非常強(qiáng),以至于任何東西甚至光都逃不出來。黑洞中存在時(shí)空曲率無窮大的奇點(diǎn),在那里任何定律都失去作用,時(shí)間也將終止。根據(jù)廣義相對論,宇宙必須有個(gè)開端,并且有個(gè)終結(jié),空間——時(shí)間在大爆炸奇點(diǎn)處開始,并會(huì)在大擠壓奇點(diǎn)或黑洞奇點(diǎn)處結(jié)束。當(dāng)然,這只是基于一定科學(xué)理論的猜想,包括大爆炸也是,宇宙的開始與結(jié)束是否真的如此,還是個(gè)未解的迷。
《時(shí)間簡史》這本書讓我站在霍金的肩膀上,對宇宙稍微多了那么一點(diǎn)點(diǎn)的了解。相對于宇宙,人類的力量是那樣的微不足道。如果宇宙注定要有終點(diǎn),生命的存在就會(huì)那么沒有意義。無論是小到地上的螞蟻,還是大到人類的文明都將會(huì)消失在茫茫世界中。而我自己的所遭受的苦與樂,成功與失敗都必然湮滅在時(shí)間里,想到這里,不免有一些傷感。
一切存在已經(jīng)是無法改變的事實(shí),每個(gè)生命都要繼續(xù)走下去。前面的路依然看不到盡頭,生命仍然因?yàn)楸灸,因(yàn)樾拍,因(yàn)樾撵`的滿足而活著,而這也就是宇宙之所以存在的意義。
那種對未知世界的好奇,對知識(shí)的渴望會(huì)指引每一個(gè)人去探索和發(fā)現(xiàn)屬于自己的星空,而人類就是這樣在仰望星空的過程中不斷前行。
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