《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書是探索宇宙起源的啟迪性科學(xué)力作。正如霍金在文章最后說(shuō)到的話：如果我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)完備的宇宙理論，它應(yīng)該及時(shí)讓所有人理解，而不僅僅是讓幾個(gè)科學(xué)家理解，那時(shí)我們所有人都能參與討論我們和宇宙為什么存在的問題。如果我們對(duì)此找到了答案，則將是人類理性的終極勝利——因?yàn)槟菚r(shí)我們知道了上帝的精神。

什么是理論

關(guān)于宇宙關(guān)于科學(xué)，很多時(shí)候都是從一個(gè)理論開始的，一個(gè)好的理論必須滿足以下兩個(gè)要求：首先，這個(gè)理論必須能準(zhǔn)確地描述大量的科學(xué)觀測(cè)；其次，這個(gè)理論能對(duì)未來(lái)觀測(cè)的結(jié)果作出明確的預(yù)言。就像牛頓的引力理論，該理論是基于及其簡(jiǎn)單的模型，在模型中描述兩物體之間的吸引力，然后它卻以很高的精確性預(yù)言了太陽(yáng)、月亮和行星的運(yùn)動(dòng)。

人類求知的最深切的意愿足以為不斷探索提供充足的理由。而我們的目標(biāo)恰恰正是對(duì)于我們生存其中的宇宙作出完整的描述。

誰(shuí)推動(dòng)了宇宙

我們從小就學(xué)過(guò)，地球在太陽(yáng)系上，太陽(yáng)系在銀河系上，銀河系在宇宙上，那么宇宙又在哪里呢，它又是如何變化地呢。

答案是，宇宙在膨脹。這個(gè)推論是從何而來(lái)的呢，有一個(gè)現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)，日常生活中，有一輛小汽車在路上駛過(guò)：當(dāng)它趨近時(shí)，它的發(fā)動(dòng)機(jī)的音調(diào)變高（對(duì)應(yīng)于聲波的短波長(zhǎng)和高頻率）；當(dāng)它經(jīng)過(guò)我們身邊而離開時(shí)，它的音調(diào)變低?？茖W(xué)家正是通過(guò)多普勒效應(yīng)，觀測(cè)到了所有的恒星都在離我們而去，從而得出了整個(gè)宇宙都在膨脹的推論（地球?yàn)橛钪嬷械娜我庖稽c(diǎn)，也就是說(shuō)從任意一點(diǎn)都能觀察到周圍的東西在擴(kuò)張，能產(chǎn)生這種現(xiàn)象的只有膨脹了）。

力量的本質(zhì)和暗物質(zhì)

力量的本質(zhì)從何而來(lái)呢？書中介紹了四種粒子間的力，引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力。物質(zhì)粒子之間的相互作用可以被描述成交換攜帶力的粒子。正是這幾種力，構(gòu)成了宇宙萬(wàn)物變化的發(fā)動(dòng)機(jī)。

什么是暗物質(zhì)呢？如果攜帶力的物質(zhì)本身質(zhì)量為零。它不像“實(shí)”物質(zhì)那樣可以用粒子探測(cè)器檢測(cè)到，所以稱為暗物質(zhì)。然而，因?yàn)樗忠鹆宋镔|(zhì)粒子之間的力，所以我們知道它們存在。

任何物質(zhì)都有會(huì)和它相湮滅的暗物質(zhì)。書中打趣道，也可能存在由暗物質(zhì)構(gòu)成的整個(gè)暗世界和暗人。然而，如果你遇到了暗自身，注意不要握手！否則，你們兩人都會(huì)在一個(gè)巨大的閃光中消失殆盡。

話又說(shuō)明來(lái)了，既然有暗物質(zhì)的存在，為何我們周圍的基本沒有呢？書中是這樣預(yù)言的，早期的宇宙應(yīng)該是實(shí)物質(zhì)和暗物質(zhì)都是存在的，但是數(shù)量不一樣，兩種物質(zhì)相互寂滅，剩下的那種那種物質(zhì)就是我們的宇宙萬(wàn)物。

宇宙的起源和造物主

我們的宇宙中，存在著光滑的區(qū)域，星系、恒星在這些區(qū)域內(nèi)形成，同時(shí)形成的還有包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的有機(jī)體（如果沒有這些真空的空間，我們都被壓成肉泥了，也不可能存在了）。

基于此，關(guān)于宇宙起源有兩種假設(shè)，一種是存在著無(wú)數(shù)多一個(gè)宇宙，而我們恰好生活在如此特殊的一個(gè)宇宙，因?yàn)橛钪娴臄?shù)量足夠多，我們就是那個(gè)必然存在的偶然。

另一種假設(shè)是，宇宙在膨脹過(guò)程中，階段性加速膨脹，當(dāng)它膨脹時(shí)，物質(zhì)粒子就越分越開，留下了一個(gè)幾乎不包含任何粒子的空間。這種膨脹抹平了任何不規(guī)則性，正如當(dāng)你吹脹氣球時(shí)，它上面的皺紋就被抹平了。

書中比較傾向于第二種說(shuō)法。

接下來(lái)的問題是，在沒有暴漲的情況下，宇宙又是如何的呢？書中把宇宙沒有暴脹時(shí)候的時(shí)間稱為虛時(shí)間；在宇宙暴脹了，產(chǎn)生了空間，產(chǎn)生了有機(jī)體的時(shí)候叫做實(shí)時(shí)間。

在虛時(shí)間里，宇宙如圖從北極到赤道再到南極那樣收縮膨脹收縮，在實(shí)時(shí)間里，宇宙以非常大的暴漲率膨脹。如何所示：

有人可能會(huì)問，那么暴脹的能量從何而來(lái)呢，事實(shí)上，宙膨脹符合能量守恒，在各種力對(duì)稱的情況下可以一直膨脹。正如固斯說(shuō)過(guò)的：“都說(shuō)沒有免費(fèi)午餐這回事，但是宇宙卻是最徹底的免費(fèi)午餐?！保ㄖ辽佻F(xiàn)階段我們額觀測(cè)是如此）

只要宇宙有一個(gè)開端，我們就可以設(shè)想存在一個(gè)造物主。但是，如果宇宙的的確確是完全自足的，沒有邊界或邊緣，它就既沒有開端也沒有終結(jié)：它就是存在。那么，還會(huì)有造物主存身之處嗎？

黑洞

黑洞是如何形成的呢？當(dāng)恒星變得足夠密集之時(shí)，由不相容原理引起的排斥力就會(huì)比引力的作用小，這時(shí)恒星就會(huì)進(jìn)一步收縮。只有當(dāng)物質(zhì)由非常巨大的外界壓力壓縮成極端緊密的狀態(tài)時(shí)，才能形成極小的黑洞。光或任何東西都不可能從黑洞逃逸而被我們觀察到。

時(shí)間的箭頭

首先，科學(xué)定律并不能區(qū)分前進(jìn)和后退的時(shí)間方向，所有時(shí)間的流逝我們只能通過(guò)變化來(lái)表示，一點(diǎn)變化都沒有，當(dāng)然也沒有時(shí)間的存在了?？偨Y(jié)下來(lái)，至少存在三個(gè)時(shí)間箭頭，能將過(guò)去和將來(lái)的不同區(qū)別開來(lái)。

熱力學(xué)時(shí)間箭頭：隨著時(shí)間流逝，整體越來(lái)越無(wú)序，簡(jiǎn)而言之就是封閉的系統(tǒng)內(nèi)，隨著時(shí)間的推移，肯定越來(lái)越亂；

心理學(xué)時(shí)間箭頭：即是在這個(gè)時(shí)間方向上，我們能記住過(guò)去而不是將來(lái)；

宇宙學(xué)時(shí)間箭頭，也即宇宙是膨脹而不是收縮的方向。

對(duì)于智慧生命的行動(dòng)來(lái)說(shuō)，一個(gè)強(qiáng)的熱力學(xué)箭頭是必需的。為了生存下去，人類必須消耗能量的一種有序形式——食物，并將其轉(zhuǎn)化成能量的一種無(wú)序形式——熱量。因?yàn)橹腔凵荒茉诒┟浀挠钪嬷写嬖?，所以我們也必須在這樣的一種宇宙學(xué)時(shí)間箭頭下才能存在。

蟲洞和時(shí)間旅行：我們只能回到未來(lái)，而不能回到過(guò)去

首先是關(guān)于時(shí)間旅行，什么樣的狀態(tài)才能達(dá)到時(shí)空旅行呢，根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，只要速度超過(guò)光速，就可以回到過(guò)去了。這種狀態(tài)要怎么理解呢，其實(shí)我們世界萬(wàn)物傳播的本質(zhì)都是靠波動(dòng)來(lái)傳播，這其中最快的波動(dòng)就是光，如果你比光更快到達(dá)的話，你就能比別人提早知道要發(fā)生的事。這樣就形成了一種穿越時(shí)空的，回到過(guò)去的感覺。但是，根據(jù)目前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，無(wú)論怎么加速，都沒辦法達(dá)到光速，既然沒有辦法在速度上超越，就只能抄小路了，抄小路同樣可以在時(shí)空間中旅行，這條小路就叫做蟲洞。

蟲洞是時(shí)間旅行的關(guān)鍵。什么是蟲洞呢，蟲洞就是一個(gè)時(shí)空細(xì)管，當(dāng)一個(gè)時(shí)空間被折疊（從目前的實(shí)驗(yàn)室依據(jù)來(lái)看，時(shí)空確實(shí)可以被折疊）起來(lái)的時(shí)候，蟲洞負(fù)責(zé)把兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的幾乎平坦的區(qū)域連接起來(lái)。如圖所示：

但是目前關(guān)于時(shí)空旅行存在著一個(gè)問題，如果時(shí)空旅行真的存在，為什么我們從來(lái)沒有看到有人從未來(lái)回來(lái)給我們泄露天機(jī)呢。

所以文中有一個(gè)預(yù)言，時(shí)空旅行是單向的，只能到達(dá)未來(lái)，而不能回到過(guò)去。這個(gè)論斷是基于我們觀察過(guò)過(guò)去，如果有人通過(guò)折疊曲率到達(dá)過(guò)過(guò)去，那么會(huì)留下相應(yīng)的痕跡，但是過(guò)去并沒有適合時(shí)空旅行的曲率。但是未來(lái)一切都是未知的，未必不會(huì)發(fā)生。

也許到了今天，我們真的很接近了。

書中說(shuō)到，我們發(fā)現(xiàn)自己處在令人困惑的世界中，我們要理解周圍所看到的的一切意義，并且追問：宇宙的本質(zhì)是什么？我們?cè)谄渲械奈恢萌绾危恳约坝钪婧臀覀儚暮味鴣?lái)？我們?cè)噲D尋找一種統(tǒng)一的理論來(lái)解決這些困惑，也許到了今天，我們真的很接近了。