2010-05-09 15:37:30 來自: 肥嘟嘟左衛(wèi)門
時(shí)間簡史普及版的評論
學(xué)地理，可以讓你了解這個(gè)世界的多彩多姿，從感性的體驗(yàn)中感受萬物的廣博和世界的美好；
讀歷史，可以讓你在一個(gè)個(gè)蕩氣回腸的人物和歲月中，得知?dú)v史和人類的規(guī)律，從而站在一個(gè)獨(dú)具的高度來審視這個(gè)世界和自己的人生觀；
我認(rèn)為這兩門學(xué)科（或許還應(yīng)包括更感性的文學(xué)，但我還沒能真正領(lǐng)悟其美）能讓一個(gè)人在人文方面得到最充分的熏陶，以形成獨(dú)立、成熟的世界觀和人生觀。這樣的世界觀能幫助你發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界中許多無謂的事情，也能幫助你容忍許多無謂的事情，讓你從容地獨(dú)立的沿著自己的人生軌跡前行。
但是，最近我才發(fā)現(xiàn)，除此之外的自然科學(xué)，它不僅僅是貢獻(xiàn)于我們?nèi)粘Ｉ畹谋憷?，也不僅僅能幫助你仰望星空時(shí)的思考和幻想，它的目的是解釋我們周圍的世界運(yùn)轉(zhuǎn)的原理和規(guī)律，直至我們和宇宙為什么存在這樣的終極問題。然而也許上帝并非如人文那樣平易近人，人類已探知的自然科學(xué)的規(guī)律都并非那么容易為我們所理解。好在有史蒂芬·霍金的《時(shí)間簡史》，他用所能用的最淺顯和易懂的語言（只用了愛因斯坦質(zhì)能方程一個(gè)公式），給我們初步解釋了人類已掌握的原理，不得不說是一部迷人而清澈，光輝四射的巨著。雖然它并不厚。讀歷史，你會(huì)慨嘆和崇拜一個(gè)個(gè)叱咤風(fēng)云的人物；而讀這本書，你會(huì)驚嘆人類是如此的聰明，有如此巧妙的思考方式，總結(jié)出了如此光輝的成果。
由于怕自己讀不懂，我讀的是普及版，好在霍金想要在普及版中表達(dá)的我都接受了。我在閱讀的過程中記下了一些讀書筆記，附在本文的后面，歡迎有興趣的同學(xué)探討。這里先摘錄幾條最令我耳目一新，感受到人類智慧的魅力的：（可能斷章取義的不好理解，推薦還是看原書品味）
牛頓力學(xué)的參照系：缺乏靜止的絕對標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上。
狹義相對論：1.時(shí)間和空間不可分，相對運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步，但科學(xué)定律相同。2.質(zhì)量和能量等效。
宇宙有限而無邊界（彎曲空間）
以太理論被證偽：拋棄絕對時(shí)間的觀念
廣義相對論：引力不是力，是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)存在使四維空間畸變，使物體在三維空間中的路徑彎曲。
紅移（多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長變長，光譜缺失往紅端移動(dòng)）證明宇宙膨脹，且紅移大小和距離成正比。
黑洞，光速小于其逃逸速度。
海森伯不確定性原理：不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念，其實(shí)是統(tǒng)一的。
時(shí)間旅行佯謬的解決：協(xié)調(diào)歷史，即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒有自由意志。回到過去不能改變歷史，否則會(huì)不符合物理定律；出發(fā)前就已返回，所有的未來行為已被記載。
19世紀(jì)以前，人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天，上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡單，上帝其實(shí)也沒有多少選擇性。19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論，廣泛而讓所有人理解，所有人（包括哲學(xué)家）能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問題，這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。
附：讀書筆記
第1章-第3章
科學(xué)理論的本性：精確描述大量觀測，而且能明確預(yù)言未來的觀測結(jié)果
理論分成兩部分：初始狀態(tài)和變化規(guī)律。如果初始狀態(tài)由上帝隨意決定，那么上帝也能隨意的改變變化發(fā)展，因此初始狀態(tài)也存在定律
廣義相對論和量子力學(xué)不能相互協(xié)調(diào)
統(tǒng)一理論和人類認(rèn)知的矛盾---用進(jìn)化論解釋
第4章
亞里士多德、托勒密-->牛頓（三定律）、伽利略（觀測驗(yàn)證）->麥克斯韋->愛因斯坦
缺乏靜止的絕對標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上
第5章
光速的有限及測量：木星衛(wèi)星月食并非等間隔時(shí)間（因?yàn)榕c地球距離在變化并且光的速度有限）
麥克斯韋電磁方程（電磁統(tǒng)一，場的概念）
麥克斯韋理論：光速恒定，與牛頓理論不存在靜止絕對標(biāo)準(zhǔn)矛盾
以太（光波的介質(zhì)，我們和以太存在相對速度，光在以太中保持同一速度）理論被證偽：拋棄絕對時(shí)間的觀念
狹義相對論：1.時(shí)間和空間不可分，相對運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步，但科學(xué)定律相同。相對論時(shí)空：用4個(gè)坐標(biāo)指定特定時(shí)刻在特定空間點(diǎn)發(fā)生的任何事 2.質(zhì)量和能量等效：能量（例如動(dòng)能）越大，質(zhì)量越大
和牛頓引力理論不協(xié)調(diào)：太陽突然消失
第6章
彎曲空間：地球表面就是一個(gè)二維彎曲空間：飛機(jī)航線
廣義相對論：引力不是力，是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)存在使四維空間畸變，使物體在三維空間中的路徑彎曲。驗(yàn)證：水星軌道偏移。光也一樣：太陽使其他恒星光線彎曲。
等效原理：不能區(qū)分勻加速運(yùn)動(dòng)和靜止在引力場中---> 引力和勻加速運(yùn)動(dòng)一樣能改變時(shí)間。引力場的不同位置讓時(shí)間推移不一樣，引力使時(shí)間變慢
第7章
視差：運(yùn)動(dòng)中遠(yuǎn)處和近處物體的相對位置變化--->可用于測量恒星的距離。
遠(yuǎn)距離星系的測量：同類恒星有相同的光度，通過視亮度來測量距離。光度可通過近距離恒星取得
黑體輻射：被加熱物體的輻射
通過恒星光譜的缺失可知該恒星大氣含有什么元素
紅移（多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長變長，光譜缺失往紅端移動(dòng)）證明宇宙膨脹，且紅移大小和距離成正比
宇宙在每個(gè)方向都是相同的，宇宙膨脹沒有中心，任意兩點(diǎn)的離開速度都與距離成正比
第8章
正反物質(zhì)的湮滅。由仍存的中微子來推知宇宙爆炸時(shí)的情況，宇宙有開端和奇點(diǎn)-->廣義相對論不完備
恒星靠核聚變釋放能量增加氣壓平衡引力，燃料耗盡坍縮直至黑洞。外層會(huì)拋離成為超新星爆發(fā)，是下一代恒星和行星的原料
黑洞，光速小于其逃逸速度
宇宙有限而無邊界（彎曲空間）
第9章
拉普拉斯決定論+黑體輻射問題-->普朗克量子論（電磁波發(fā)出的波包，即量子，光的量子叫光子）。頻率越高的量子能量越大，大到超越本身能量的頻率就不輻射。
海森伯不確定性原理：不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。要越精確的測量一個(gè)粒子，就要用越短波長（越高頻率，越大能量）的量子來射它，以測量光波散射。然后大能量量子會(huì)擾動(dòng)粒子本身，因此測不準(zhǔn)。折衷點(diǎn)是普朗克常數(shù)。由此發(fā)展出了量子理論
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念，其實(shí)是統(tǒng)一的
第10章
時(shí)間旅行：高速飛船讓時(shí)間變慢->去往未來（雙生子佯謬）；回到過去（時(shí)間逆轉(zhuǎn)）需要超光速飛行或蟲洞
蟲洞需要負(fù)能量密度--透支其他區(qū)域的能量，只要總能量為正即可
由于過去并沒有發(fā)生逆時(shí)旅行所需的時(shí)空卷曲，因此時(shí)間旅行只限于未來
時(shí)間旅行佯謬的解決：協(xié)調(diào)歷史，即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒有自由意志?；氐竭^去不能改變歷史，否則會(huì)不符合物理定律；出發(fā)前就已返回，所有的未來行為已被記載。
或選擇歷史（如同《回到未來》），但不符合目前的科學(xué)設(shè)想
第11章
各種常數(shù)的存在是沒建立宇宙統(tǒng)一理論的表現(xiàn)
量子力學(xué)中的力或相互作用都是由粒子攜帶的。人為的分為四種（期待統(tǒng)一理論解釋為一種力的不同方面）：引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力
將量子力學(xué)和廣義相對論統(tǒng)一成量子引力論的困難：根據(jù)不確定原理，場的值和變化率不能同時(shí)精確，還會(huì)導(dǎo)致數(shù)學(xué)上的無限大。
弦理論：弦是宇宙的基本對象，粒子是弦上的波。弦理論可用于統(tǒng)一引力和其他力，但在十維或二十六維才協(xié)調(diào)，四維以上的維都被高度卷曲了。
人存原理：我們之所以看到宇宙是這個(gè)樣子，是因?yàn)槿绻皇沁@個(gè)樣子，我們就不會(huì)在這里去觀察它。多于四維的平坦空間會(huì)導(dǎo)致行星軌道不穩(wěn)定，恒星分裂或坍縮。如果存在平坦的多維空間，也不存在智慧生命去觀測它。
多種理論的對偶性：各種理論在四維空間中得到同樣結(jié)果，似乎都是對更基本理論的不同近似。也許基本理論的單獨(dú)表述并不存在。
宇宙終極理論的三種可能性：的確存在并將被找到；不存在，僅存在越來越精密但不可能完全準(zhǔn)確描述的無限序列；不存在，事件在一定程度外是隨機(jī)的不可預(yù)言的。
統(tǒng)一理論的兩點(diǎn)限制：量子力學(xué)的不確定性原理。無法準(zhǔn)確解多于一個(gè)電子的原子的量子方程（牛頓理論也不能準(zhǔn)確解三體運(yùn)動(dòng)）
第12章
19世紀(jì)以前，人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天，上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡單，上帝其實(shí)也沒有多少選擇性。
19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論，廣泛而讓所有人理解，所有人（包括哲學(xué)家）能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問題，這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。
時(shí)間簡史普及版的評論
學(xué)地理，可以讓你了解這個(gè)世界的多彩多姿，從感性的體驗(yàn)中感受萬物的廣博和世界的美好；
讀歷史，可以讓你在一個(gè)個(gè)蕩氣回腸的人物和歲月中，得知?dú)v史和人類的規(guī)律，從而站在一個(gè)獨(dú)具的高度來審視這個(gè)世界和自己的人生觀；
我認(rèn)為這兩門學(xué)科（或許還應(yīng)包括更感性的文學(xué)，但我還沒能真正領(lǐng)悟其美）能讓一個(gè)人在人文方面得到最充分的熏陶，以形成獨(dú)立、成熟的世界觀和人生觀。這樣的世界觀能幫助你發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界中許多無謂的事情，也能幫助你容忍許多無謂的事情，讓你從容地獨(dú)立的沿著自己的人生軌跡前行。
但是，最近我才發(fā)現(xiàn)，除此之外的自然科學(xué)，它不僅僅是貢獻(xiàn)于我們?nèi)粘Ｉ畹谋憷?，也不僅僅能幫助你仰望星空時(shí)的思考和幻想，它的目的是解釋我們周圍的世界運(yùn)轉(zhuǎn)的原理和規(guī)律，直至我們和宇宙為什么存在這樣的終極問題。然而也許上帝并非如人文那樣平易近人，人類已探知的自然科學(xué)的規(guī)律都并非那么容易為我們所理解。好在有史蒂芬·霍金的《時(shí)間簡史》，他用所能用的最淺顯和易懂的語言（只用了愛因斯坦質(zhì)能方程一個(gè)公式），給我們初步解釋了人類已掌握的原理，不得不說是一部迷人而清澈，光輝四射的巨著。雖然它并不厚。讀歷史，你會(huì)慨嘆和崇拜一個(gè)個(gè)叱咤風(fēng)云的人物；而讀這本書，你會(huì)驚嘆人類是如此的聰明，有如此巧妙的思考方式，總結(jié)出了如此光輝的成果。
由于怕自己讀不懂，我讀的是普及版，好在霍金想要在普及版中表達(dá)的我都接受了。我在閱讀的過程中記下了一些讀書筆記，附在本文的后面，歡迎有興趣的同學(xué)探討。這里先摘錄幾條最令我耳目一新，感受到人類智慧的魅力的：（可能斷章取義的不好理解，推薦還是看原書品味）
牛頓力學(xué)的參照系：缺乏靜止的絕對標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上。
狹義相對論：1.時(shí)間和空間不可分，相對運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步，但科學(xué)定律相同。2.質(zhì)量和能量等效。
宇宙有限而無邊界（彎曲空間）
以太理論被證偽：拋棄絕對時(shí)間的觀念
廣義相對論：引力不是力，是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)存在使四維空間畸變，使物體在三維空間中的路徑彎曲。
紅移（多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長變長，光譜缺失往紅端移動(dòng)）證明宇宙膨脹，且紅移大小和距離成正比。
黑洞，光速小于其逃逸速度。
海森伯不確定性原理：不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念，其實(shí)是統(tǒng)一的。
時(shí)間旅行佯謬的解決：協(xié)調(diào)歷史，即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒有自由意志。回到過去不能改變歷史，否則會(huì)不符合物理定律；出發(fā)前就已返回，所有的未來行為已被記載。
19世紀(jì)以前，人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天，上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡單，上帝其實(shí)也沒有多少選擇性。19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論，廣泛而讓所有人理解，所有人（包括哲學(xué)家）能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問題，這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。
附：讀書筆記
第1章-第3章
科學(xué)理論的本性：精確描述大量觀測，而且能明確預(yù)言未來的觀測結(jié)果
理論分成兩部分：初始狀態(tài)和變化規(guī)律。如果初始狀態(tài)由上帝隨意決定，那么上帝也能隨意的改變變化發(fā)展，因此初始狀態(tài)也存在定律
廣義相對論和量子力學(xué)不能相互協(xié)調(diào)
統(tǒng)一理論和人類認(rèn)知的矛盾---用進(jìn)化論解釋
第4章
亞里士多德、托勒密-->牛頓（三定律）、伽利略（觀測驗(yàn)證）->麥克斯韋->愛因斯坦
缺乏靜止的絕對標(biāo)準(zhǔn)意味著不能確定發(fā)生在不同時(shí)間的兩個(gè)時(shí)間是否發(fā)生在空間中的相同位置上
第5章
光速的有限及測量：木星衛(wèi)星月食并非等間隔時(shí)間（因?yàn)榕c地球距離在變化并且光的速度有限）
麥克斯韋電磁方程（電磁統(tǒng)一，場的概念）
麥克斯韋理論：光速恒定，與牛頓理論不存在靜止絕對標(biāo)準(zhǔn)矛盾
以太（光波的介質(zhì)，我們和以太存在相對速度，光在以太中保持同一速度）理論被證偽：拋棄絕對時(shí)間的觀念
狹義相對論：1.時(shí)間和空間不可分，相對運(yùn)動(dòng)的觀察者的時(shí)間不同步，但科學(xué)定律相同。相對論時(shí)空：用4個(gè)坐標(biāo)指定特定時(shí)刻在特定空間點(diǎn)發(fā)生的任何事 2.質(zhì)量和能量等效：能量（例如動(dòng)能）越大，質(zhì)量越大
和牛頓引力理論不協(xié)調(diào)：太陽突然消失
第6章
彎曲空間：地球表面就是一個(gè)二維彎曲空間：飛機(jī)航線
廣義相對論：引力不是力，是時(shí)空并非平坦這一事實(shí)的結(jié)果。物體在四維空間中沿直線運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)存在使四維空間畸變，使物體在三維空間中的路徑彎曲。驗(yàn)證：水星軌道偏移。光也一樣：太陽使其他恒星光線彎曲。
等效原理：不能區(qū)分勻加速運(yùn)動(dòng)和靜止在引力場中---> 引力和勻加速運(yùn)動(dòng)一樣能改變時(shí)間。引力場的不同位置讓時(shí)間推移不一樣，引力使時(shí)間變慢
第7章
視差：運(yùn)動(dòng)中遠(yuǎn)處和近處物體的相對位置變化--->可用于測量恒星的距離。
遠(yuǎn)距離星系的測量：同類恒星有相同的光度，通過視亮度來測量距離。光度可通過近距離恒星取得
黑體輻射：被加熱物體的輻射
通過恒星光譜的缺失可知該恒星大氣含有什么元素
紅移（多普勒效應(yīng)使得遠(yuǎn)去的恒星發(fā)射的波長變長，光譜缺失往紅端移動(dòng)）證明宇宙膨脹，且紅移大小和距離成正比
宇宙在每個(gè)方向都是相同的，宇宙膨脹沒有中心，任意兩點(diǎn)的離開速度都與距離成正比
第8章
正反物質(zhì)的湮滅。由仍存的中微子來推知宇宙爆炸時(shí)的情況，宇宙有開端和奇點(diǎn)-->廣義相對論不完備
恒星靠核聚變釋放能量增加氣壓平衡引力，燃料耗盡坍縮直至黑洞。外層會(huì)拋離成為超新星爆發(fā)，是下一代恒星和行星的原料
黑洞，光速小于其逃逸速度
宇宙有限而無邊界（彎曲空間）
第9章
拉普拉斯決定論+黑體輻射問題-->普朗克量子論（電磁波發(fā)出的波包，即量子，光的量子叫光子）。頻率越高的量子能量越大，大到超越本身能量的頻率就不輻射。
海森伯不確定性原理：不能同時(shí)精確確定粒子的位置和速度。要越精確的測量一個(gè)粒子，就要用越短波長（越高頻率，越大能量）的量子來射它，以測量光波散射。然后大能量量子會(huì)擾動(dòng)粒子本身，因此測不準(zhǔn)。折衷點(diǎn)是普朗克常數(shù)。由此發(fā)展出了量子理論
粒子和波僅僅是人類為了方便而想出的概念，其實(shí)是統(tǒng)一的
第10章
時(shí)間旅行：高速飛船讓時(shí)間變慢->去往未來（雙生子佯謬）；回到過去（時(shí)間逆轉(zhuǎn)）需要超光速飛行或蟲洞
蟲洞需要負(fù)能量密度--透支其他區(qū)域的能量，只要總能量為正即可
由于過去并沒有發(fā)生逆時(shí)旅行所需的時(shí)空卷曲，因此時(shí)間旅行只限于未來
時(shí)間旅行佯謬的解決：協(xié)調(diào)歷史，即時(shí)間旅行者在任何意義上都沒有自由意志?；氐竭^去不能改變歷史，否則會(huì)不符合物理定律；出發(fā)前就已返回，所有的未來行為已被記載。
或選擇歷史（如同《回到未來》），但不符合目前的科學(xué)設(shè)想
第11章
各種常數(shù)的存在是沒建立宇宙統(tǒng)一理論的表現(xiàn)
量子力學(xué)中的力或相互作用都是由粒子攜帶的。人為的分為四種（期待統(tǒng)一理論解釋為一種力的不同方面）：引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力
將量子力學(xué)和廣義相對論統(tǒng)一成量子引力論的困難：根據(jù)不確定原理，場的值和變化率不能同時(shí)精確，還會(huì)導(dǎo)致數(shù)學(xué)上的無限大。
弦理論：弦是宇宙的基本對象，粒子是弦上的波。弦理論可用于統(tǒng)一引力和其他力，但在十維或二十六維才協(xié)調(diào)，四維以上的維都被高度卷曲了。
人存原理：我們之所以看到宇宙是這個(gè)樣子，是因?yàn)槿绻皇沁@個(gè)樣子，我們就不會(huì)在這里去觀察它。多于四維的平坦空間會(huì)導(dǎo)致行星軌道不穩(wěn)定，恒星分裂或坍縮。如果存在平坦的多維空間，也不存在智慧生命去觀測它。
多種理論的對偶性：各種理論在四維空間中得到同樣結(jié)果，似乎都是對更基本理論的不同近似。也許基本理論的單獨(dú)表述并不存在。
宇宙終極理論的三種可能性：的確存在并將被找到；不存在，僅存在越來越精密但不可能完全準(zhǔn)確描述的無限序列；不存在，事件在一定程度外是隨機(jī)的不可預(yù)言的。
統(tǒng)一理論的兩點(diǎn)限制：量子力學(xué)的不確定性原理。無法準(zhǔn)確解多于一個(gè)電子的原子的量子方程（牛頓理論也不能準(zhǔn)確解三體運(yùn)動(dòng)）
第12章
19世紀(jì)以前，人類把不能理解的領(lǐng)域歸結(jié)為上帝。今天，上帝只有選擇宇宙所服從的定律的自由。也許統(tǒng)一理論是如此簡單，上帝其實(shí)也沒有多少選擇性。
19世紀(jì)以后哲學(xué)家已跟不上科學(xué)理論的進(jìn)步。如果確實(shí)有完備的理論，廣泛而讓所有人理解，所有人（包括哲學(xué)家）能攢與討論我們和宇宙為什么存在的問題，這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。
