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霍金的《时间简史》，可谓纯科学追求者的《圣经》，霍金本人和他的治学精神，成为一个时尚的符号，这也使艰深晦涩，十分难懂的《时间简史》成为一部风靡中国的畅销读物

《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作，是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。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。书的名字就告诉了我们，时间的基本性质。从有人类科学到现在，人类基本还没有能力去证明时间的开端与终点，而且现在我们所使用的时间概念只是针对个别的事物而言。还有就是到现在人类对于宇宙它的开始与终结也没有相关数理根据。只能还在百家争鸣地去概括一些现象。

五方面:

我们的宇宙

宇宙和时间

量子物理与相对论

黑洞

时间箭头与时间膨胀

我们的宇宙：

宇宙是最大的物理实验场，对它的观测是我们了解未知世界的一个巨大的窗口。它的起源、命运、运动、大小都是我们最常见的问题，前些时候听说宇宙的年龄有了一个较为准确的数值（约为137亿年），

宇宙的起点——思维的奇点，由于宇宙现在处于不断的膨胀运动中，所以宇宙起源应是一点，在大约137亿年左右宇宙开始膨胀，这个时刻就是我们现在所说的大爆炸时刻，由于大爆炸是过去发生的，我们是不可能回到过去，去 直接或间接观测来断定我们现有的理论对宇宙的起点是否正确，只能通过现在的一些空间、时间残留的信息和现有的物理理论去推导宇宙的起点应该具有的形态，但这是基本上是现代物理的一种推测而已。

宇宙和时间：

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宇宙是对我们生活的三维空间的称呼，它和时间的关系需从光速不变说起，发现光速不变是近代物理学的起点之一，也是它把空间与时间联系在一起，使时间摆脱了早先与空间相对独立的状态，形成我们现有的四维空间。由于我们一般认为的四维空间就是三维空间在加上一维垂直空间的时间，四维空间的形态是三维空间的推广，但事实上空间与时间并不是简单的维数累加关系，这是由于我们生活在三维空间中，具有三维空间的实践经验，能识别直线和曲线（一维空间）、平面和曲面（二维空间）的形状，但是，我们没有第四维空间的生活经验，因而对于三维弯曲空间的形象，即使将它们嵌入四维空间还是不能够想出它们具体的形象的，因为它们超越了我们的经验认识和直觉感觉，因此只能凭借数学的抽象思维和逻辑推理去认识。狭义相对论是把三维平直空间扭曲成球面空间，求得的是三维平直空间在三维球面空间（二维空间与一维时间）上的投影形象；而广义相对论是把三维弯曲空间中的问题嵌入到假想的四维平直空间中去进行数学处理，或给出它们在某一维空间中的投影形象。但这些都不能简单地、明确地给出四维空间的形象。

量子物理与相对论：

量子物理是一门以研究微观的物体运动和物质特性为目标，反映微观运动客观规律的学说。它与经典物理学本质的区别，在于在宏观领域能量与质量可以分离开来考虑，不必考虑物质所拥有质能转换，而微观的量子空间里，物质即可表现成波动的能量波形式，又可表现成聚合的质点形式，并存在E=mc2的质能转换关系。我认为量子空间所体现的质能特性正是我们所在空间的一个重要的特性，即质能同价，能质体现出的空间不同，是因为物质在我们空间的投影表现不同，就是说在我们的空间中质量与能量分别是物质在不同两个方向上的投影量。由于光量子在我们所在的三维空间的投影是电磁波的形式，我们不可能直接地观测它的物质形式，所以它存在不确定性。

量子物理与相对论一直是相对独立的两个物理学理论，它们一个适用于极小的空间，而另一个用于大尺度的空间中，它们都在各自的领域取得了卓越的成就，但从它们诞生以来其间的思想冲突就没有终止过，“上帝不玩弄骰子”就是量子物理对我们思维冲突的写照，由于微粒子存在波粒二象性，使我们不得不从新考虑以前对物质的认识，以前我们所认识的物质是有着质量、形态的，但现在它竟是能量波的一种形式，我们所看到的微观世界中的物质是那样忽隐忽现、不可捉摸。我们不能同时准确的得到粒子的位置和速度，只能通过波动学预测出粒子出现的概率。就像我们玩骰子一样，我们知道每一个点数出现的概率都是1/6，但我们却不可能说出将要出现的点数，而上帝也许所看到的骰子只是一个波包，而通过波的变化或许可以得出将要出现的情况，但这一切只有上帝他自己知道。这就像两个完全隔离的人对同一件事物的认识，他们谁都不知道对方的认识，更不知自

读《时间简史》有感 己和对方的认识是否有差距。

相对论与量子物理之间的联系是它们对质能的认识，相对论可以通过空间变换得到能质转换的关系式，量子物理研究基本现象之一是微观物质存在波粒二象性现象，这是两种相对独立的物理学理论对质能统一认识的共同点，有这个共同点并不是巧合。正是由于相对论与量子物理存在着这样的内在联系，所以在遇到相对论与量子物理都无法解决的问题时，就出现了整和两种学说的量子引力学

黑洞：

在第七章，黑洞不是这么黑的开头说：“黑洞边界--即事件视界--是由刚好不能从黑洞逃逸而永远只在边缘上徘徊的光线在空间--时间里的路径所形成的。黑洞视界上的交错光波不断叠加、不断抵消，其结果就是黑洞视界上的光波只能是相互平行或散开。?如果从光的粒子性上考虑，光子虽没有内禀质量，却有运动质量。有质量有速度就必有动量，也就服从动量定理。两个光子相遇就有可能改变动量大小与方向，从而落入黑洞。?

引力的奇点——黑洞，广义相对论破灭而量子引力发生作用的曲率极大的时空区域。如果只用广义相对论来描写黑洞奇点，我们会（错误地）看到，那里的引力和时空曲率是无限大的。量子引力可能会以量子泡沫来取代这些无限。这说明任何理论都有一定的产生与使用范围，不论是经典的牛顿力学还是相对论。其实就现在而言广义相对论与量子引力都不能真正描述黑洞内部的情况，对其的研究现在还只限于黑洞周围空间，而对其内部更多的是科学家的设想。引力是黑洞存在的最基本特征，当然黑洞也存在较高频率的能量辐射，但它有着明显的特点，这就是辐射的总强度可能低于同质量的恒星，但它辐射出的单个量子能量较高，即它辐射的电磁发生频率较高。 根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时，同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。 但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很有可能对身体是有害的。而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿至200亿年，比我们宇宙的历史还长，而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间

时间箭头与时间膨胀：

以前我们谈论时间箭头时，会发现我们的物理学并不包含明确的时间箭头，它只存在于我们意识和隐藏在物理现象中。这是因为我们不可能直接的建立和观测时间坐标，对于时间坐标的变化只能通过空间坐标变化来间接推导出来，所以现有的科学定律并不能区分前进和后退的时间箭头，但这并不代表我们不能科学的解释与建立时间箭头。

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由于对整个宇宙能量的扩散运动及光速的认识，使我们可以对时间箭头得到一个比较合理的解释，由于光速不变可以得到我们整个宇宙是对于宇宙起点的一个同时球面，这就像一个光量子世界，它所能存在的空间对于光源来说，只是一个以光源为球心的球面，它的时间坐标是光传播的方向，而这个方向始终垂直与光源球面，所以在光量子的世界中不可能直接观测它的时间的箭头。

时间膨胀首先要知道什么是时间，就是要弄明白人们确立时间概念是作什么的？它的本质是什么？词典解释时间为：事物(如某些行动、过程或情况)存在或继续的期间。在物理学中的时间是牛顿为了以数学方式描述运动的概念而引入的；他把运动定义为位置随时间的变化，而时间是一个基本量，本身没有定义：运动是用时间来解释的，而不是时间用运动来解释。爱因斯坦的相对论中以光速不变确立了相对性原理，时间是一个主观概念，同样本身没有定义，所不同的是他把位置变化定义为与因相对运动或运动势发生扭曲变化的物理量，时间也有相应的扭曲变化。可以看出时间矢量是客观存在，但被人为的主观化了的物理量，它是为了定义物质运动而引入的。物质运动是位置的相对变化的结果，所以可以定义时间是人们为了观察相对位置变化的一个标准。如果有运动就需要有一个可以进行比较其位置变化的坐标，这个坐标的伸展速度只有大于等于运动速度才可以进行比较，这就是时间坐标。由于运动本质是一种能量传递的表现，所以时间矢量也必须是以能量变化运动为基础的。而由于广泛存在的电磁运动是具有最快性和不变性基本能量变化运动，所以可以认为人们在观察运动时都是以电磁运动作为衡量物质运动的时间标准。其中电磁波是能量发散的基本表现，所以也可以认为时间是能量以电磁波发散的一种体现，它的速度是光速，方向是垂直与我们的三维空间。

2007-11-18 20:42

 

第二篇：时间简史 读书笔记

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《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作，是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。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。书的名字就告诉了我们，时间的基本性质。从有人类科学到现在，人类基本还没有能力去证明时间的开端与终点，而且现在我们所使用的时间概念只是针对个别的事物而言。还有就是到现在人类对于宇宙它的开始与终结也没有相关数理根据。只能还在百家争鸣地去概括一些现象。 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。 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。 宇宙论是一门既古老又年轻的学科。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—托勒密的地心说到哥白尼一伽利略的日心说的演化就花了20xx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。 尽管霍金教授的著述极为清晰而机智，有些读者仍然觉得难以掌握复杂的概念。为了使读者加深理解，《时间简史》还增加了240多幅彩色插图，包括卫星图像和照片。这些都应归功于诸如哈勃空间望远镜和电脑三维和四维实体成像等技术进步之赐。详细的插图说明使读者能体验到星系际太空的广漠、黑洞的奇妙性质以及物质和反物质碰撞的粒子物理的微观世界。作为一本飨以读者宇宙学的最新理解的经典著作，《时间简史》插图本是探索时间和空间核心秘密的引人入胜的故事。

看了霍金的书后，使我对于整个宇宙的基本组合有了最基本的认识，从开始的人类对于宇宙的看法的几个观点改变，证明了我们文明在不段地进步。由托勒密的地心说到哥白尼的日心说，到卢瑟福的原子构造图，再到爱恩斯坦的虫洞等都是由不同的人用不同的角度去看待这世界上所有的事物。他教会了我们如何正确地看待世界以及我们周围的许许多多的奇异的事情，任何事情的发生都是有一定的依据的，它让我们学会了用科学的眼光来看待事物，而不是遇到难懂的事物就盲目的相信迷信之类的歪理邪说。

就我而言，对于能用科学理论解释奇异事物的书刊杂志便很感兴趣。但是由于自己认知水平有限，对该书不得不一字一句地慢慢理解，可仍然还是有不少地方弄不明白。也难怪就连霍金先生在某一场合也曾说过，能够读懂全书的每一句话的人，就已经够格攻读引力物理博士学位了。虽说只学到了点皮毛，但对自己的知识面还是个很大的扩充并对自己发现问题、分析问题、解决问题的能力也有了不小的提高，这让我不觉得对霍金先生深厚的学术造诣敬佩不已。

“任何物理理论总是临时性的：你永远不可能将它证明。不管多少回实验的结果和某一理论相一致，你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。”是我看《时间简史》中最受启发的一句话了，这句话大概意思是，所有的物理理论，你永远不能说是真理，哪怕是准确推测了一千万次，只要下一次出现了不符合的推断。那么这个理论就错了。

正如马克思的座右铭，思考一切，换而言之也就是怀疑精神。怀疑精神是人类前进的动力，只有这样文明才会进步，不然，面临的结果只会是停滞不前。 以前，我从没有过这个观念。我总觉得老师讲的物理理论，比如牛顿定理，是像古代帝王欢呼的那样千秋万代，丝毫不用改变，行之四海而皆准的。反省才明白，所有的理论都不过是一时的，这还说的是适应的有效的理论，这些理论存在的目的，是更方便人的生活和思考，比如牛顿力学，用它可以建造很多东西，提高人类的生活质量。所有的理论都是为了更好的解放人，而不是用理论捆绑人。所有的理论的另一个意义就是台阶的意义，让人能踩着这个台阶向更高走去，能有一个起点，去发现新的东西。在爱因斯坦狭义相对论发展到广义相对论的中间，之所以要发展的原因就是狭义相对论很难解决引力问题。

读了这本书之后，脑中一直萦绕着许许多多的问题。宇宙到底有没有过大爆炸？宇宙到底是否曾经是一个无限小的点？宇宙到底是不是在无限的膨胀还是最后会坍缩，还是最后趋于稳定？宇宙到底在时间上要不要有个开端？宇宙是无限的还是有尽头？人类能否发明出时光机回到过去或是来到未来？??所有的问题接踵而来，让人应接不暇。但是这种种的问号又是那么的有趣，那么的吸引我们的目光，让人浮想联翩。可能这一切一切的问题，你或许现在就能给出一个“满意”的答案，可是谁又能知道，你给出的答案或许就像是从比萨斜塔上落下的那两个不等重的铁球不同时落地的“真理”呢？可能仅仅在当时的情景下被人们所认可，但是随着科技的发展和人类的进步，将会有更多的伽利略站出来，告诉你不是这样的；也会有更多的哈勃望远镜向你展示，原来宇宙真的并不像你想象中的那样，而是真真切切的正如你眼前所视，此时你可能会有所迷惑，到底什么才是真理？没有人能给你一个满意的答案，正如没有人能预测你的未来会怎么，一切都要交给时间。或许在不久的将来，人类就能进行太空旅行，或许仍然在浩瀚的宇宙面前无所适从??

在《时间简史》中霍金所有理论公式都弃置不用，因为别人告诫他，放在书中的每一个方程都会使本书的销售量减半。霍金成功了，此书自经问世，已售出1000万册。霍金曾戏称，写此书的目的是为了给女儿挣学费，结果是，他女儿得到了丰足的学费，而读者获得了丰富的知识。

人们对于霍金的景仰，还来自于霍金对科学的执著精神和对生活的勇气。霍金20岁时被诊断出患有肌萎缩性侧索硬化，该病将导致瘫痪，医生甚至预言他还只有两年的寿命，然而霍金却创造了奇迹。尽管如今他只能坐在装有马达的轮椅里，依靠一个电脑发声合成器，以正常人十分之一的速度与人“交谈”，生理上他寸步难行，智慧上却一跃千年，跑到几十亿光年之外，那宇宙的边缘。他同其他科学家一样，用自己的经历告诉世人：执著的探索精神是生命的最大动力。 霍金所说的一切不可能都是绝对真理，他是一个探索者，在不断探索新的事物。他不仅推崇数学作为最严谨的形式逻辑的威力，更处处引证实际观测结果作为理论可信的基本条件。正如作者在书中指出的：“无论如何，科学的力量在于凡是未经实验验证的东西就不能被认为是真实的存在。”所以，在任何一种理论被实验或观测事实多次重复地证明之前，它是不可能为科学界所承认和接受为一种科学理论的，不管提出这种理论的是何许人。就宇宙学来说，说“宇宙在空间和时间上是无限的”，这对哲学家们来说可能一般地是正确的，但在现代自然科学中，科学家们往往避免使用或者根本就不使用这种说法。因为任何科学理论只能以实验和观测证据为基础，而任何实验和观测只能作用于有限的客体。所以对于现代天文学家、宇宙学家，他们所能研究和讨论的只能是可实验、可观测的具体而有限的宇宙，而对于望远镜看不到的更遥远的宇宙深处，他们将会老老实实地告诉你“这还是一个未解之谜”。这就是科学。科学永远不会标榜自己“无所不知”。重要的是，人类必须思考，必须继续不停地思考。人类必须努力拓展知识领域，但有时人们确实不知道从何处入手。我们不知道知识的边界在哪儿，是不是？因为你不知道起点在哪里。

如果我们发现了完整的宇宙理论，我们应当及时地让所有的人都能理解它的基本原理， 而不仅仅只限于少数科学家。到那时， 我们所有的人——— 哲学家、科学家，以及普通大众，都能够参与关于我们和宇宙为什么存在的问题的讨论。如果我们找到了这一问题的答案，人类理智将奏起终极胜利的凯歌，因为人

类获得了最后的胜利。

最后，从这本著作中，我深深的了解到科学上的很多重大的进展都是许多伟大的科学家们不盲目的追随权威，而是有自己的思想和见解，有时甚至冒着生命的危险，提出自己的理论，这样的事例不胜枚举。对于现今这样一个日新月异的社会，大学被赋予的历史使命将不同于往，它肩负着培养出下一代有着卓越创新能力的复合型人才，作为 一21世纪的大学生，应庆幸我们有一个好的环境来进一步求学，拓展自己的知识、开阔自己的眼界、活跃自己的思维、培养自己的能力，所以，我们更应该充分利用这样一个好的条件来努力学习，在学习方面我们也不应该盲目相信课本上的条条框框，而是带着自己的思想、自己的见解来求知问道。