《時間簡史》高中讀書筆記范文

　　拜讀《時間簡史》是我多年前計劃之一，我臆想自己看完之后會這樣，酷酷的還有一點小性感。實際是看中、完、看又一遍、查資料時，心情如下，這篇文章寫了快1個月，我真心覺得立FLAG寫這種東西真找抽。

　　碎碎念結束，讀書筆記正式開始發(fā)射凸凸凸凸：霍金是當代最知名的活躍的物理學家。他在時間簡史中介紹了20世紀物理學的基礎知識，涵蓋范圍從相對輪到量子力學，從宇宙膨脹到基本粒子，從黑洞到蟲洞等，并用“奇點理論”和“霍金輻射“試圖解決宇宙起源的”無邊界宇宙模型“問題。

　　霍金在學術上有很多重要的貢獻，但是最重要的是奇點和黑洞的研究，具體：

　　一、證明奇點定理

　　奇點是霍金與數(shù)學家彭羅斯研究證明了奇點定理。

　　二、提出了無邊界宇宙模型

　　認為宇宙即沒有邊界，也沒有起始和終點，是對上帝、宗教的一次徹底挑戰(zhàn)。

　　三、黑洞相關

　　霍金證明了黑洞也能發(fā)出輻射，即霍金輻射。我們一條一條來看：

　　1、證明奇點定理

　　奇點是什么呢？想象把宇宙擠壓成一個小點，這個點就是奇點，它是宇宙時空的開端。

　　前提鋪墊：20世紀之前人們認為宇宙是靜止不動的。雖然萬有引力證明物體之間是相互吸引的，但是科學家們還是發(fā)明出來各種“證據(jù)”來證明維護宇宙是靜止不動的，比如愛因斯坦在1915年發(fā)布廣義相對論提出“時間是可以彎曲的，宇宙不是靜止的”，他在自己的方程中編了一個“宇宙常數(shù)”來看起來像靜止的，咳咳。

　　到20世紀20年代，科學家用哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)在觀測恒星的時候，大部分恒星都在遠離地球，特別是恒星離開的越遠，離開的速度也就越快。這個怎么理解呢？

　　拿一個氣球，然后在氣球上標上許多點，然后給氣球吹氣，氣球越來越大。氣球上相臨的兩個點距離會越來越遠，這個氣球就相當于宇宙。氣球上的點就相當于恒星。

　　當科學家們證明了宇宙不是靜止的，確實是變化的，發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹之后，又基于愛因斯坦的廣義相對論為基礎，找出來一個新模型描述宇宙膨脹，即弗里德曼模型。在弗里德曼德模型中，時間可以往前推，宇宙就會收縮。比如推到150億年前，那么所有的星系之前的距離就會變成0，就像是整個宇宙被擠壓成一個點，這個點就是奇點。

　　奇點的性質(zhì)跟其他牛逼的物理學發(fā)現(xiàn)一樣，我們沒有辦法直觀的去想這是個什么東西。但是科學家們通過數(shù)學計算可以發(fā)現(xiàn)，奇點的體積無限小，彎曲程度、密度、引力無限大。

　　霍金和彭羅斯的貢獻在于，他們用嚴謹?shù)臄?shù)學方法證明了宇宙必然誕生于這樣一個奇點。這就是宇宙的開端。

　　2、無邊界宇宙模型

　　前提鋪墊：20世紀，物理學兩個最重要的發(fā)現(xiàn)相對論和量子力學，也是當代物理學最核心的兩大基礎理論。其中：相對論是主要負責宏觀領域比如星際運動，量子力學主要負責微觀領域，比如粒子運動的問題。在研究一般問題是兩者互相獨立，互不干擾。

　　科學家們都認為宇宙是誕生于一個奇點之中，誕生著一刻被稱為“大爆炸”。這個奇點就是宇宙大爆炸奇點。但是后來霍金改變了自己的想法，提出了無邊界宇宙模型，認為宇宙不需要誕生于奇點之中（這點稍后再詳談）。

　　宇宙大爆炸理論是目前最主流的描述宇宙起源的模型，時間、空間包括一切物質(zhì)括都是大爆炸之后出現(xiàn)的。對于大爆炸之前的任何事情，對于我們來說都是沒有任何意義的，或者是不存在的。

　　奇點定理以及宇宙大爆炸模型一直有一個前提，就是廣義相對論是正確的，需要和量子力學結合起來。大爆炸奇點是一個特別的存在，因為一切物理定理在它面前都失效了。

　　有限無界的宇宙是什么意思呢？（再談開始）

　　霍金舉個栗子，比如地球是個有限的球體，但是地球表面沒有邊界和開端，你可以在地球上一直走但是找不到邊界也不可能跑到氣球以外的地方去。

　　霍金的無邊界宇宙模型里的宇宙是一個四維宇宙，空間和時間交叉在一體的四維宇宙�？臻g就像是地球的表面，范圍上有限的，但是卻沒有邊界，也沒有形成奇點。宇宙時空中的每一個點都和地球上的點是一樣的，即宇宙的時空并不是無限的，而是一個很特別的邊界和開端。追加：無邊界宇宙仍然需要被驗證，不是主流。

　　3、黑洞相關

　　黑洞是什么呢？黑洞最大的特點是具有極強的引力，任何物質(zhì)只要進入某個臨界領域就永遠無法逃出黑洞包括光。

　　但是黑洞吸引一切東西的特性與熱力學第二定律產(chǎn)生了沖突，根據(jù)熱力學第二定律的話黑洞就是有溫度的，有溫度的物體就會向外發(fā)射輻射和粒子。

　　但是光都逃不出黑洞的引力，不可能還會有粒子從黑洞中跑出來�；ハ嗝�盾？！霍金發(fā)現(xiàn)黑洞的確會發(fā)射出粒子，但是這些粒子不是從黑洞中跑出來的，而是從黑洞邊緣空虛的空間里“變”出來的。其中的負離子會被吸到黑洞，但是一些帶正能量的粒子會從黑洞邊緣逃脫，好像是向外發(fā)射粒子。這就是黑洞輻射，也叫做霍金輻射。

　　霍金輻射是霍金把廣義相對論、量子力學、熱力學結合起來的一次城市。雖然一直沒有被觀測到，也是具有極高的理論價值。

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