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读霍金的《时间简史》有感(上)

已有 1564 次阅读 2022-7-16 12:45 |系统分类:观点评述

        史蒂芬•霍金的《时间简史》无疑是一本物理学与天文学领域中的经典名著,也是当代最畅销的科普书。霍金被誉为“爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家之一”,生前曾担任英国皇家学会会员,剑桥大学卢卡斯数学教授(这是艾萨克•牛顿和保罗•狄拉克曾担任过的教职),还被英国女王封为爵士。2020年的诺贝尔物理学奖颁给了与黑洞研究相关三位物理学家或天文学家,其中霍金的合作者罗杰•分享了奖金的一半,相比于彭罗斯对于黑洞的研究,霍金的研究领域更加宽泛,他不但和彭罗斯合作证明了广义相对论中的奇点定理(其中大爆炸奇点可看作时间的开端,而黑洞的奇点可看作时间的终结),还对黑洞热力学(黑洞视界面积不减定理、霍金辐射)、无边界宇宙模型、弯曲时空的量子场论做出了重要贡献。尤其令人敬佩的是,这些成果大多数是在霍金患上了卢伽雷病(渐冻人症)之后,在轮椅上做出来的。霍金的科学贡献和传奇经历使得他在科学界与非科学界都享有崇高的威望,如果他能活到2020年的话,应该可以和彭罗斯分享诺贝尔物理学奖。

        华大基因的CEO尹烨先生曾说过,如果要效仿20世纪物理学天空的两朵乌云,展望一下21世纪科学问题的话,那么“两暗一黑三起源”无疑是很恰当的表述。“两暗”指的是暗物质和暗能量的本质,“一黑”是关于黑洞的研究,而“三起源”指的宇宙的起源、生命的起源和意识的起源。这与《时间简史》有什么关系呢?事实上,《时间简史》可不都是在讲时间的故事,还有个副标题是“从大爆炸到黑洞”。大爆炸讲的即为宇宙的起源,而黑洞正是霍金主要的研究领域,他被誉为“黑洞之王”。同时暗物质和暗能量在书中也有所涉及。因此您如果对现代科学持有浓厚的兴趣,那读一读霍金这位顶尖物理学家从他的视角对“两暗一黑一起源”问题的看法,绝对会使您受益匪浅的。

        由于霍金本人是理论物理学家,所以他可以绕过纷繁复杂的物理学实验和海量的天文观测数据,从最底层的物理规律去思考宇宙和黑洞的本质。在《时间简史》中他首先铺垫了现代物理学的两大支柱——广义相对论和量子力学,以此为基础介绍了粒子物理的标准模型和大爆炸宇宙模型(即现代宇宙学的标准模型),同时他还探讨了将海森堡不确定性原理应用于大爆炸奇点而导出的无边界宇宙模型,利用爱因斯坦-罗森桥(虫洞)进行时空旅行,以及弦理论M理论对于物理学大统一的尝试。



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