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读时间简史的感悟
自人类诞生以来，我们从未放弃过对于宇宙的思考。法国思想家帕斯卡尔有一句名言：“人是一支有思想的芦苇。”康德也说，世界上只有两样东西让我敬畏，一个是我头顶的灿烂星空，一个是我心中永恒的道德法则。当我们仰望天空，白云之上是我们对于神秘宇宙的无限渴求。
时间简史，它从我们的宇宙图像出发，从基础的地球是圆的问题开始，带我们去寻找消解内心疑惑的一些可能答案。其间包含宇宙的奇点、空间与时间、不确定性原理、基本粒子和自然的力、黑洞、虫洞和时间旅行等诸多有趣的内容探讨。在短短的一书里，涉及了诸如相对论、量子力学等的相关知识，让我深切感到宇宙的深奥与人类的智慧。
首先给我巨大冲击的是时间与空间的定义。时间相对于空间是完全分开并且独立的，这是我们大部分人的常识观点。然而，这个常识在处理以光速或接近光速运动的物体时却根本无效。光以有限但非常高的速度传播。爱因斯坦提出了相对论，相对论一个卓越的成果是，它变革了我们对空间和时间的观念。在牛顿理论中，如果有一光脉冲从一处发到另一处，（由于时间是绝对的）不同的观测者对这个过程所花的时间不会有异议，但是他们不会在光走的距离这一点上取得一致的意见（因为空间不是绝对的）。另一方面，在相对论中，所有的观察者必须在光是以多快的速度运动上取得一致意见，然而，他们在光走过多远的距离上不能取得一致意见。相对论终结了绝对时间的观 念。我们通常的经验是可以用三个数或坐标去描述空间中的一点的位置。比如人们可以用纬度、经度和海拔来指定一个地点。事实上，我们可以用一族互相交迭的坐标碎片来描写整个宇宙。一个事件是发生在特定时刻和空间中特定的一点的某种东西。在相对论中，时间和空间坐标没有真正的差别。从一个事件散开的光在四维的时空里形成了一个三维的圆锥，称为事件的未来光锥。与此对应的还有过去光锥。而不处于P的未来和P的过去的事件称之为处于P的他处。这些对于我来说崭新的观点让我对绝对将来、现在、绝对过去产生了深刻的遐想，也开始学着像霍金一样思考时空这个问题。虽然最后没有得到好的结论，但这个过程还是让我受益匪浅。
我们始终对于宇宙的开端与终结怀有深深的兴趣。正如人类执着于“我是谁”、“我从哪里来”、“我将往哪里去”这三个哲学问题。直到1924年，美国天文学家哈勃证明了我们的星系不是唯一的星系，我们才真正开始打开眼睛。事实上，还存在许多其他的星系，在它们之间是巨大的空虚的太空。哈勃发现大部分星系是红移的，而且红移的大小与星系离开我们的距离成正比。这表明宇宙不可能像原先人们所想象的那样处于静态，而是在膨胀，不同星系之间的距离一直在增加着。宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。其实人们早在19、18甚至17世纪晚期就能够从牛顿的引力论预言出宇宙的这个行为。然而，静态宇宙的信念是如此之强，以至于一直维持到了20世纪的早期。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时，还如此之肯定宇宙是静态的。他们想方设法避免广义相对论的非静态宇宙 的预言。这不得不让我们惋惜，人类的进步历史总是曲折的，一方面有着无知反派对于科学真理的扼杀，如教皇对于伽利略等人的迫害；另一方面，哪怕是伟大的学者，也会故步自封由于一些认知观的局限而固步自封，就像伟大的牛顿，发表了运动学三大定律，却在晚年沉溺于教皇的上帝论中。不过还好，依旧有无数的科学巨人，前赴后继，始终处于观察、思考、实验、探求的第一线上。从在大尺度上宇宙是各向同性的，到弗利德曼模型，再到霍金和彭罗斯通过论文指出过去必须有一大爆炸奇点，一切总是在向前发展。
对于不确定性原理，让我很有感触。尽管世界上有很多不确定性存在，但我们总是相信，如果我们知道的足够多，那么我们可以明确下一时刻发生的事情。科学理论，特别是牛顿引力论的成功，使得法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初论断，宇宙是完全被决定的。他认为存在一组科学定律，只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态，我们便能依据此预言宇宙中将会发生的任一事件。例如，假定我们知道某一时刻的太阳和行星的位置和速度，则可用牛顿定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。这看上去是很合理的。然而，当英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯通过计算指出，一个热的物体——例如恒星——必须以无限大的速率辐射出能量，这种观念才开始面对挑战。直到1926年德国科学家海森堡提出著名的不确定性原理，一切才显得豁然开朗。为了预言一个粒子未来的位置和速度，人们必须能准确地测量它现在的位置和速度。现在，由普朗克的量子假设，人们不能用任意少的光的数量，至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子，并一 种不能预见的方式改变粒子的速度。而且，位置测量得越准确，所需的波长就越短，单独量子的能量就越大，这样粒子的速度就被扰动得越厉害。海森堡不确定性原理是世界的一个基本的不可回避的性质。他对我们的世界观有非常深远的影响。由于不可避免的偶然性，我们无法明确下一刻的事件，即我们无法准确的预见未来。其实，换一个思路，在这个时代，我们唯一可以确定不变的是变化将会不断发生。当然，人类、自然、宇宙、文化的基本框架不会产生大的迁移，所以我们也不会为之手无足措，但也唯有认清环境并抓住机遇的人，才能取得最后的成功。
基本粒子，从最初认为原子是不可分割的最小微粒，到原子核是由电子、中子、质子组成的。再到更小的粒子——夸克。一种新的分类方法，宇宙间所有已知的粒子可以分成两组：组成宇宙中的物质的自旋为1/2的粒子；在物质粒子之间引起力的自旋为0、1、2的粒子。物质粒子服从所谓的泡利不相容原理。两个类似的粒子不能存在于同一个态中，即是说，在不确定性原理给出的限制内，他们不能同时具有相同的位置和速度。它解释了为何物质粒子在自旋为0、1和2的粒子产生的力的影响下不会坍缩成密度非常之高的状态的原因。现在我们知道，任何粒子都会有和它相湮灭的反粒子，对于携带力的粒子，反粒子为其自身。在这里，一正一反，一黑一白，犹如太极一般，很有趣味。携带力的粒子按照其携带力的强度以及与其相互作用的粒子可以分成四种。第一种力是引力，每一粒子都因它的质量或能量而感受到引力。另一种力是电磁力，它作用于带电荷的粒子之间。第三种 力称为 弱核力，它制约着放射性现象。第四种力是强作用力，它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。而在非常高的叫做大统一能量的能量下，后面三种力都有同样的强度，可看成一个单独的力的不同方面。尽管我们无法在实验室里直接证实大统一理论，然而我们可以检测它在低能量下的推论。就像伽利略通过斜面模拟自由落体运动，很多时候，我们必须放开想象的翅膀，用手边能够得到的微小的支持去获得巨大的发现。科学上很多著名定理、理论都是先提出来而后得以证实的，所以我们要发散思维，勇于创新，敢于做第一个吃螃蟹的人。
黑洞是霍金的一个重要研究项目。从一个恒星的生命周期，到宇宙的诞生，从中子星、白矮星再到黑洞，我不得不说，由于缺乏科学积累，读到这里，有些深奥和难懂。存在一个事件的集合或空间——时间区域，光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。这个区域就是黑洞。黑洞不是这么黑的，它可以“辐射”出热量，有些黑洞温度甚至极高。关于宇宙的起源和命运，在书中也有精彩的描述。爱因斯坦广义相对论本身预言了：时空在大爆炸奇点处或在黑洞中的一个奇点结束。后面霍金的关于虫洞和时间旅行的话题也让人新奇不已。很多幻想中的东西也许在不久的未来就能够得以实现。
人类进化的过程是一个不断发现和探索的过程，迄今为止，人类的智慧也在诸多方面得以体现。然而，很多未知的事物仍旧摆在我们的面前，等待我们去探索。浩瀚的星空，深邃的宇宙，蓝色的海洋，浓厚的火山，世界是如此广大，如此奇妙，如此诱人。也许我终究不 能像牛顿、爱因斯坦、霍金等伟人一般，得出诸如运动三大定律、相对论这样科学的定律，收获伟大的丰碑。但我一样可以思考，想象，探索，收获知识，收获喜悦，收获精彩。
《时间简史》读后感时间有初始么？它又将在何处终结呢？宇宙是无限的还是有限的？这只是在没有深入探寻太空和时间的奥秘前，在一部受到国际赞誉的著作中回顾牛顿和爱因斯坦关于宇宙......
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