宇宙其實就是這樣

2021-01-19 有書

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文|有書共讀書友  董士強




每個孩童都有仰望星空而無限神往的好奇,宇宙什麼形狀,宇宙起源於哪裡,宇宙未來會怎樣?


因為參加了有書召集的共讀活動,才有機會和決心看這本書。如果自己選擇看一本科普讀物,必然會選擇霍金老先生的《時間簡史》,而不是這一本《果殼中的宇宙》。從噹噹購書時,因沒有單獨這本《果殼中的宇宙》銷售,只能一氣把霍金四本書都買了,不看則已,看則要痛下苦工。


讀科普著作的難度,一是概念的晦澀,二是公式的難懂,三是想像的匱乏。在有書上,大家感覺三月上來就看本書難度太大,有點發憷,其實讀科普著作,只要把基本的知識看懂即可,不要想著搞懂每個概念,那是科學家的事情。對普通人來說,我們應該刪繁就簡,不要在公式中頭疼,而應找到自己的興趣點,明白事情的大體真相。


我是這樣讀本書的,大體瀏覽了一下目錄,思索每章節能寫什麼知識。第一章,愛因斯坦的成就是什麼;第二章,時間是無限的嗎;第三章,宇宙是什麼形狀的,有沒有邊緣;第四章,人類真的能預言未來嗎;第五章,人類能實現穿越嗎;第六章,星際航行是否可行;第七章,為什麼突然說到了膜?帶著這些疑問,我就開始了著作的閱讀。


讀後,這些疑惑我也基本得到了解答。


第一章,愛因斯坦的成就是推翻了絕對靜止和絕對時間,所有事物都是相對的。那相對論對宇宙的研究有什麼促進作用呢?書中有句話,廣義相對論徹底地改變了有關宇宙起源和命運的討論。一個靜態的宇宙可以存在無限長時間,或者以它目前的狀態在過去的某個瞬間創生。然而,如果現在星系正在相互分開,表明他們過去曾經更加靠近。宇宙最開始可能就是一個原子,喬治·拉馬特稱之為「太初原子」。廣義相對論預言宇宙從大爆炸開始。這隱含著時間有一個開端,愛因斯坦自己都不喜歡這個思想。本章最後一段如此寫到,世界在上一世紀的改變超過了以往的任一世紀。其原因並非新的政治或經濟的教義,而是由於基礎科學的進步導致了技術的巨大發展。還有何人比阿爾伯特·愛因斯坦更能代表這些進步呢?是啊 ,暫時無人能比啊!


第二章,時間是無限的嗎?愛因斯坦的廣義相對論隱含著時間是有開端的,那麼是否實際就是如此呢?這個問題不但困擾了科學家,就連哲學家都在憂慮。通過本章的閱讀我了解了科學家對該方面的研究。牛頓對這個問題進行了研究,但得到了錯誤的結論。在《數學原理》一書中,時間在牛頓模型中是一根無限的線,它獨立於在宇宙中發生的東西,時間本身被認為是永恆的。愛因斯坦廣義相對論中時間和空間的存在不僅不能獨立於宇宙,而且不能相互獨立。時間具有開端或者終結是愛因斯坦方程的解,但他自己卻認為時間在兩個方向都必須是無限的。在時間有限無限的探索中,蘇聯科學家也發表過自己的觀點,在宇宙膨脹時期之前一定有過一個預先的收縮相。時間會從無限過去向無限將來永遠流逝。但這樣的結論沒有使所有人信服。作者自己也深入研究了這個問題,他用廣義相對論的數學模型證明了時間必須具有稱為大爆炸的開端,恆星或星系塌縮成黑洞後,時間會有一個終點。


第三章,宇宙是什麼形狀的,有沒有邊緣?如題,宇宙應該是近似於果殼形狀的。早期,人們認為宇宙本質上是時間不變的,它也許存在了無限長的時間。無限長時間前和現在宇宙都是一樣的摸樣。但如果恆星已經照射了無限長時間,那麼他們就會把宇宙加溫到和他們相同的溫度。事實卻不是如此。哈勃發現了幾乎所有星球都運動離去,也就是說宇宙正在膨脹,它無限地向外延伸。作者研究宇宙時引入了虛時間,它與我們感覺到的實時間相對,宇宙在虛時間中被認為是一張曲面,像一個球面,一個平面或者一個馬鞍面,只不過是四維而不是二維的。通過現有技術,人類可以觀察到星系的形狀,有的橢圓形,有的螺旋狀,就像我們自身銀河系一樣。其實,這一章講的是宇宙的歷史,宇宙起源於哪裡,有沒有開端,大爆炸的力量來源於哪裡,宇宙的形狀描述反而是很少的。


第四章人類真的能預言未來嗎?人類總想控制未來,或者至少要預言點什麼,佔星術從古到今都是流行的。但依靠科學規律是否可以預言到一些事項呢?如世界末日何時來臨。但霍金明確說了,這是不可能的。他用了兩個原理來說明此事,不確定性原理和薛丁格方程。如果時間在所有地方永遠光滑的流逝,它是平坦的,我們就能預知很多事情,但時空是彎曲的,在宇宙中的物質和能量使它變形。霍金在本章中,又舉出了黑洞理論來說明預言的不可能性,如果一個粒子落入黑洞,那麼我們就不能對餘下的粒子作確定的預言,黑洞讓預言的能力被減低至零。


第五章,人類能實現穿越嗎?要想實現穿越,僅有航天飛船是不夠的,還必須要有一個連接空間和時間的不同區域的時空管道,就是蟲洞。穿過蟲洞是不需要時間,可以利用蟲洞在你出發之前既已返回。通俗理解,在蟲洞裡面行走基本不需要時間。但時間旅行時,你也許會落入其中的一個僅有有限持續時間的重複歷史的陷阱中去,這樣你就永遠也出不來了。時間機器還有一個問題,某人穿過視界進入該時間機器,可能激活了循環的虛粒子並引發閃電,也就是遭雷劈了。所以,時間旅行是不可能的。


第六章,《星際航行》是否可行?電影《星際航行》是船長和隊員乘著星際飛船,以比光速快得多的翹曲速度飛行在星球之間。但現有條件來說,我們依靠火箭推進的航天飛船來探索宇宙,它比光速慢太多,這樣的方式是緩慢和冗長乏味的。那麼,翹曲飛行是否可行呢?至少現在來看是不符合科學的。同時,作者做了兩個推測,一是人類如果100年內沒把自己毀滅,將很可能分散到太陽系的臨近行星上。二是就算人類能以翹曲速度實現星際航行,人類見到其他行星生命體的機會非常小,更別說是見到像人類一樣的生物了,這是因為生物進化是非常複雜和不同步的。


第七章為什麼突然說到了膜?本章節的標題是膜的新奇世界,副標題是我們生活在一張膜上,或者我們只不過是張全息圖?正文上來就大講M理論,讀來後發現,原來作者是在講宇宙的未來,作者預言我們的星球如果是一張膜的話,可能在離我們不遠處還有一張膜,讓星球能夠保持穩定,不會掉到太陽中去,或者逃逸到寒冷的黑暗的星際空間中去。


以上即是我對本書的淺顯理解。


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