冯天魁书香有约|《时间简史》—给岁月以文明-长理电气1701班
冯天魁
《时间简史》读后感
阳臻龙
给岁月以文明，而不是给文明以岁月。
《三体Ⅱ·黑暗森林》
读过《三体Ⅱ》的人应该都知道在书的时间顺序表上有一段时间被称为“大低谷”时期，书中并未直接的描写过这一段时间，但从书中的表达来看便也可知其惨烈的程度，特别是当我读到在这个时期地球人口减少了一半以上，我便不寒而栗。度过这一惨烈时期的人们便总结出了文章开头的这句话——给岁月以文明，而不是给文明以岁月。第一次读到这句话时，我当时并未给予太多的关注，可当我在这个假期拜读完斯蒂芬·霍金所写的《时间简史》我才领悟到这句话的真谛。
对于斯蒂芬·霍金无需多做介绍，每个人都知道他在物理学上的地位。《时间简史》又是一本蜚声世界的著作，在这部书中，霍金带领读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍，并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述，使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙，虽然人们习惯将其称作科普性读物，但对于大部分人来说，读这本书依旧十分吃力。现在我尝试着避开那些晦涩公式和繁杂数据来谈谈我读完这本书后的一些感想。
读完这本书后，我想的第一个问题是——时间究竟是什么？我们每时每刻都与时间相伴，我们用钟表来衡量时间，但却不能说钟表就是时间，正如我们用天平来衡量质量，但却不能说天平就是质量一样。
我们在描述一件物品时，会描述这件物品的长、宽、高等空间尺寸。但不知道大家发现没有，我们在描述时间的时候，除了会描述空间的信息外，往往还会加上时间这一信息，于是，时间就成为了三维之外的第四维度。也就是说，时间和空间并不是相互独立的，他们紧密联系在一起就成为了“时空”，即四维空间。时间和长宽高一起组成了一个事物在四维空间中的坐标。
然后书中讲述的第二个概念——时空穿越，这是一个十分抽象的概念，首先，我们知道我们在空间中的位置是相对的，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，最经典的例子就是电影《星际穿越》中男主人公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。
实际上，时间的流逝快慢与物体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。
接下来就是我个人认为的《时间简史》这本书的重头戏——宇宙的起源和归宿。宇宙论是一门既古老又年轻的学科。所以作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延，还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是，人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从“亚里士多德”到“托勒密的地心说”到“哥白尼的日心说”的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动，只是到了20世纪20年代因哈勃发现了红移定律后，宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明，宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中，情况也好不到哪儿去，为了得到一个稳定的宇宙模型，他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见，宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。
将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现，从星系光谱的红移可以推断，越远的星系以越快的速度离开我们而去，这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去，估计在100亿到200亿年前，曾经发生过一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言，早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围，不过由于宇宙膨胀引起的红移，其绝对温度只余下几度左右，在这种温度下，辐射是处于微波的波段。但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前，人们并不认真对待此预言。
一般认为，爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里，霍金和彭罗斯证明了，在很一般的条件下，空间－时间一定存在奇点，最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处，所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件，才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给 定，所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。
如果空间－时间没有边界，则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态，空间－时间可看成一有限无界的四维面，正如地球的表面一样，只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论，如星系、恒星等等的成团结构，大尺度的各向同性和均匀性，空间－时间的平性，即空间－时间基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能，还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学，它是一个自足的理论，即在原则上，单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。
上面一大段论述是我从查阅的资料中摘录下来的一部分，从我个人的观点来看关于宇宙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。
整本书中最让我感兴趣的地方是关于“黑洞”的解释，说白了黑洞就是宇宙中一些质量极大，因而引力极大最后导致光都无法逃离的星团，在《三体》中我们知道，黑洞之中是全宇宙最为安全的地方，可实际上这些黑洞是由恒星坍塌而成，在宇宙爆炸初期就形成的黑洞被称为“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。
《时间简史》中还有一个重要的概念便是16年使世界为之振奋的引力波。何为引力波？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。
书中还有一个概念也让人感到颇为有趣，那就是“时间的箭头”，书中说，时间的箭头永远指向于未来，这是为什么呢？这就要运用到高中物理中我们所掌握的一个概念——熵。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。
最后，书中关于量子物理学和弦理论部分我也不是看得特别的懂所以也就不再发表自己的看法，免得曲解了文章的意思。
读《时间简史》这本书，花去了我整整一周的时间，但在这一周当中，我的收获是巨大的，它使我对物理学有了更加全面的认识，大大增加了我对物理的兴趣，虽然很多内容还是看的一知半解，但我仍旧对它爱不释手，这样的一本书，看一遍是绝对不会够的，正如文章开头的那句话——给岁月与文明，而不是给文明与岁月。我们要努力的让自己走在时间的前头。
本期编辑：陈禹妍
素材提供：阳臻龙
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