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《时间简史》摘抄

时间简史》由霍金所著。

1.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。即使在爱因斯坦的广义相对论中,情况也好不到哪儿去,为了得到一个稳定的宇宙模型,他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见,宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。

2.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。

3.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。

4.霍金认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。

5.光以有限但非常高的速度传播的这一事实,由丹麦的天文学家欧尔·克里斯琴森·罗麦于1676年第一次发现。

6.相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的观念。我们必须接受的观念是:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在一起形成所谓的时空的客体。

7.在相对论中并没有一个唯一的绝对时间,相反地,每个人都有他自己的时间测度,这依赖于他在何处并如何运动。

8.警察就是利用多普勒效应的原理,以无线电波脉冲从车上反射回来的频率来测量车速。

9.海森堡指出,粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量——普郎克常数。并且,这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法,也不依赖于粒子的种类。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

10.奇点定理指出,至少在两种情形下引力场会变得非常强——黑洞和大爆炸。在这样强的场里,量子力学效应应该是非常重要的。因此,在某种意义上,经典广义相对论由于预言无限大密度的点而预示了自身的垮台,正如同经典(也就是非量子)力学由于隐含着原子必须坍缩成无限的密度,而预言自身的垮台一样。

11.泡利不相容原理是说,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,它们不能同时具有相同的位置和速度。不相容原理是非常关键的,因为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:如果物质粒子几乎在相同位置,则它们必须有不同的速度,这意味着它们不会长时间存在于同一处。如果世界创生时不相容原理不起作用,夸克将不会形成不相连的、很好定义的质子和中子,进而这些也不可能和电子形成不相连的、很好定义的原子。所有它们都会坍缩形成大致均匀的稠密的“汤”

12.温伯格——萨拉姆理论认为,除了光子,还存在其他3个自旋为1的被统称作重矢量玻色子的粒子,它们携带弱力。它们叫W+(W正)、W-(W负)和Z0(Z零),每一个具有大约100吉电子伏的质量(1吉电子伏为10亿电子伏)。上述理论展现了称作自发对称破缺的性质。它表明在低能量下一些看起来完全不同的粒子,事实上只是同一类型粒子的不同状态。在高能量下所有这些粒子都有相似的行为。这个效应和轮赌盘上的轮赌球的行为相类似。

13.任何抛进黑洞的东西都会在奇点处被毁灭,只有它的质量的引力效应能继续在外面被感觉得到。另一方面,当计入量子效应时,物体的质量和能量会最终回到宇宙的其余部分,黑洞和在它当中的任何奇点一道被蒸发掉并最终消失。

14.1984年,因为两个明显的原因,人们对弦理论的兴趣突然复活。一个原因是,在证明超引力是有限的,以及解释我们观察到的粒子的种类方面,人们未能真正取得进展。另一个原因是,约翰·施瓦兹和伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林发表的一篇论文指出,弦理论可以解释内禀的左旋性的粒子存在,正如我们观察到的一些粒子那样。不管是什么原因,大量的人很快开始作弦理论的研究,而且发展了称之为异形弦的新形式,这种形式似乎能够解释我们观测到的粒子类型。

15.人择原理:我们之所以看到宇宙是这个样子,只是因为如果它不是这样,我们就不会在这里去观察它。

16.大爆炸:宇宙开端的奇点。大挤压:宇宙终结的奇点。事件视界:黑洞的边界。

17.广义相对论:爱因斯坦的基于科学定律对所有的观察者(而不管他们如何运动的)必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间-时间的曲率来解释。

18.裸奇点:不被黑洞围绕的空间-时间奇点。红移:由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线的红化。

19.狭义相对论:爱因斯坦的基于科学定律对所有进行自由运动的观察者(不论他们的运动速度)必须相同的观念。

20.不确定性原理:人们永远不能同时准确知道粒子的位置和速度;对其中一个知道得越精确,则对另一个就知道得越不准确。

21.虫洞:连接宇宙遥远区域间的时空细管。虫洞也可以把平行的宇宙或者婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。

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