聊聊霍金三部曲中的第二部《果殼中的宇宙》

2020-12-06 星弦科學

前面我已經介紹過霍金的第一部著作《時間簡史》,這也是霍金的成名之作,銷量最好的作品,當然也被人們譽為最難懂的暢銷書。簡單來說,如果上一本是霍金對時間的獨特理解,那這本則就是對空間的獨特理解。就如這本書的封面一樣,霍金提出的無邊界宇宙模型並不是均勻光滑的,而是像核桃殼一樣充滿了起伏和溝壑,這是高維時空能量的痕跡。雖然他的身體禁錮在了輪椅上,但是他強大的精神早已遊遍宇宙。

現在我就來說說這本書最精華的地方

本書的前半部分重要思想

1. 在四維時空裡,必定存在奇點,正因為必定存在奇點。霍金所做的消除奇點的努力才是必要的。

2. 在宇宙大爆炸的初期不能不考慮量子效應。

3. 量子領域很重要的一條原則是不確定性原理,你不可能同時測準一個粒子的位置與動量,一個測準了,另一個必定測不準。

4. 由不確定性原理推導出真空不空,真空是沸騰的量子海洋

5. 卡西米爾效應1948年被荷蘭的萊頓實驗室觀察到了,間接證明了真空不空。真空是具有能量的。

6. 真空具有的能量會引起時空蜷縮到一個點上,但是事實並不是這樣。

7.利用超對稱可以消除真空能量造成的引力。而且需要引入額外的格拉斯曼維度。和時空彎曲想結合,則可以推導出超引力理論。

8. 超弦理論開始變得流形,這是一個有萬有理論潛質的體系,保羅·湯森提出了P膜理論,5種版本的超弦理論就可以統一成M理論。

9. 超弦理論和超引力是等效的。但是解釋大爆炸和奇點用超引力更合適。

本書後半部分重要思想

霍金引入了虛時間軸,可以解釋宇宙膨脹,而且不存在物理法則失效的奇點。

1. 在四維時空裡,必定存在奇點,正因為必定存在奇點。霍金所做的消除奇點的努力才是必要的。

2. 在宇宙大爆炸的初期不能不考慮量子效應。

3. 量子領域很重要的一條原則是不確定性原理,你不可能同時測準一個粒子的位置與動量,一個測準了,另一個必定測不準。

4. 由不確定性原理推導出真空不空,真空是沸騰的量子海洋

5. 卡西米爾效應1948年被荷蘭的萊頓實驗室觀察到了,間接證明了真空不空。真空是具有能量的。

6. 真空具有的能量會引起時空蜷縮到一個點上,但是事實並不是這樣。

7.利用超對稱可以消除真空能量造成的引力。而且需要引入額外的格拉斯曼維度。和時空彎曲想結合,則可以推導出超引力理論。

8. 超弦理論開始變得流形,這是一個有萬有理論潛質的體系,保羅·湯森提出了P膜理論,5種版本的超弦理論就可以統一成M理論。

9. 超弦理論和超引力是等效的。但是解釋大爆炸和奇點用超引力更合適。

霍金引入了虛時間軸,可以解釋宇宙膨脹,而且不存在物理法則失效的奇點。

1. 我們的宇宙是個高維的超球面,但是這個球面長得並不標準,是個表面有微小起伏的果殼。

2. 我們所在宇宙是無數種高維果殼中的一個,為什麼我們的宇宙是這個樣子,可以用人擇原理來解釋。

3. 果殼理論可以完美的兼容暴脹學說,暴脹學說可以用來解釋為什麼我們觀測到的宇宙如此的平坦,四面八方如此的一致等等一系列的現象。

4. 要精確預言未來是不可能的。因為量子具有不確定性,你只能退而求其次,計算出波函數的演化。

5. 遇到黑洞輻射,連波函數的演化都沒法計算。

6. 哥德爾計算出了時間環,這會引起因果律被破壞,任何穿越回過去都是被物理規律禁止的,這就是時序防衛假說。

7. 大型強子對撞機沒能驗證M理論,也沒能力驗證M理論。

8. 我們自以為生活在四維時空裡,很可能是高維時空在泡泡膜邊界上的投影。

9. 最後想告訴大家,嚴格說來,以上這些都還只是處在假說階段,並沒有得到實驗的驗證,類似的理論也不止一個。

相關焦點

  • 霍金三部曲|回答物理學的終極問題
    或許你能在《霍金三部曲》(時間簡史、果殼中的宇宙、大設計)中找到答案。霍金把我們廣闊的宇宙隱喻成一顆果殼,果殼上的量子皺紋包含著宇宙中的所有密碼。認為在廣義上,粒子、生命和星體的處境都和果殼相似。伽利略望遠鏡也不過400年,牛頓用他創立的微積分,說明了天體的運行,因此我們去了月球,也去了火星......那宇宙會為什麼會膨脹呢?
  • 《霍金三部曲》:你是誰? 你從哪裡來? 你要到哪裡去?
    這是物理學和哲學的終極問題是上帝創造了宇宙還是大爆炸?我們真的能回到過去嗎?你知道為什麼世界是十一維嗎?宇宙是否需要一個創造者?......或許你能在《霍金三部曲》(時間簡史、果殼中的宇宙、大設計)中找到答案。
  • 《果殼中的宇宙》,霍金眼中的世界是這樣的
    《果殼中的宇宙》書名出自於莎士比亞名劇《哈姆雷特》。其隱喻來源於「復仇王子」哈姆雷特認為,即便把他關在果殼中,仍然自以為是無限空間之王。細心想像,哈姆雷特幾百年前所吟唱的處境,其實和人類的宇宙觀完全相符。這不僅是莎士比亞敏銳的洞察力,也說明藝術和科學其實是相通的。
  • 三分鐘讀懂霍金的《時間簡史》和《果殼中的宇宙》
    是什麼使霍金這個被盧伽雷病禁錮在輪椅上達20年之久的科學家受到全世界人們的欽佩?是宇宙的神奇?還是時空的微妙?或者說是《時間簡史》中所蘊涵的神秘與力量?英國《星期日時報》稱霍金為「童真好奇與天才智慧的結合,當我們領略霍金宇宙之際,為他精神的瑰麗所驚異」。
  • 時間簡史、果殼中的宇宙、大設計,你讀不懂卻不得不看的霍金
    史蒂芬·霍金,享譽全球的偉大物理學家,他的一生充滿了命運賦予的苦難,由於患上肌肉萎縮性側索硬化症(盧伽雷氏症),全身癱瘓,不能言語,手部只有三根手指可以活動。雖然命運禁錮了他的軀體,但是他的思想卻衝破了自然的束縛,自由地翱翔在浩瀚星空中,探索宇宙,解密黑洞,他帶給人類的是突破想像上的認知。
  • 《果殼中的宇宙》
    《果殼中的宇宙》是一本圖文並茂的科普著作。它的書名頗有「來頭」,源自莎士比亞戲劇《哈姆雷特》的臺詞:「我即使被關在果殼之中,仍自以為無限空間之王。」  霍金把廣闊的宇宙隱喻成一顆果殼,果殼上的量子皺紋包含著宇宙中的所有密碼。他認為,在廣義上,粒子、生命和星體的處境都和果殼相似。與此同時,對於因疾病被困於輪椅,依然思考宇宙學前沿問題的他來說,這書名也很貼切。
  • 霍金眼中的宇宙為什麼是果殼狀?科學家認為人存原理起決定性作用
    《時間簡史》是霍金的第一部科普類的著作,其實他還有另外一本科普性更強的書籍,就是《果殼中的宇宙》。為什麼霍金眼中的宇宙是果殼狀的?書中利用通俗易懂的口吻解釋了其中的原因。霍金利用數學模型建立了一個無邊宇宙模型,也就是虛時間和實時間。這兩個時間是相互垂直,相互聯繫,彼此互相影響。另外,霍金在愛因斯坦廣義相對論和費恩曼多重歷史思想的影響下,提出了宇宙也具備有多重歷史的概念。而關於費恩曼的多重歷史思想的解釋,主要來源於量子力學。
  • 身處果殼之中,仍是宇宙之王——再見,霍金!
    專題:身處果殼之中,仍是宇宙之王——再見,霍金!霍金繼續著他的科研工作並積極地生活,結過兩次婚,並育有三個孩子。在與疾病抗爭之外,霍金的科研成果更加耀眼。他的主要研究領域是宇宙論和黑洞,他證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。霍金因此被譽為愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家。
  • 我們的宇宙是處於一個氣泡中嗎?萊瑟塔檔案-第二部
    萊瑟塔檔案-第二部我們所處的宇宙是什麼樣的存在?宇宙是否存在著邊界?宇宙是有歷史的還是已經以現在的狀態存在了無限長的時間?我們以現今主流科學的觀點來看這些問題,首先,我們所處的銀河系的直徑大約是190萬光年,僅在銀河系中就存在著1000億~4000億顆類似於我們的太陽系中的太陽一樣的恆星,而目前人類觀測到的最遠的銀河系是MACS0647JD,距離地球133億光年。
  • 回顧霍金一生中的重要時刻
    霍金患病後,全身逐漸癱瘓,不能言語,手部只有三根手機可以活動。但在此期間,霍金證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型。在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。憑藉其成就,霍金當選為英國皇家學會最年輕的會員。
  • 果殼中的宇宙之王——紀念霍金先生
    在這喧譁散去、塵埃落定的時刻,讓我們沉下心來,靜靜品味霍金留下的吉光片羽,以「繼承」——這一最符合他生前期望的方式,祭奠那從未離我們遠去的傳奇。一、符號中的黑洞不論一生何等傳奇,史蒂芬·威廉·霍金首先是一名科學家。作為一名物理學家,霍金先生在科學上的主要貢獻,就是對「黑洞」這一宇宙中最為神秘的天體進行的理論研究。
  • 霍金自傳電影《萬物理論》劇本
    如果說首推最能反映霍金一生的電影,小編我力推這部由小雀斑埃迪·雷德梅恩主演的電影《萬物理論》。導演: 詹姆斯·馬什編劇: 安東尼·麥卡滕 / 簡·霍金主演: 埃迪·雷德梅恩 / 菲麗希緹·瓊斯 / 艾米麗·沃森 / 大衛·休裡斯 / 查理·考克斯 / 更多...
  • 道教宇宙觀:混沌宇宙與果殼宇宙
    我們先來看一下關於這兩個詞:混沌宇宙、果殼宇宙,的解釋混沌古代傳說中指世界開闢前元氣未分、模糊一團的狀態。《天殼》:「渾天之說:天地如雞卵,卵中之黃白未分,是混沌也。卵中之黃白既分,是開闢也。」果殼宇宙「果殼中的宇宙」典出莎士比亞的《哈姆雷特》。哈姆雷特在劇中吟唱道:即便把他關在果殼中,他仍然是無限空間之王。藝術和科學是息息相通的,莎翁和霍金本就是他們各自領域中的無限空間之王。
  • 了解宇宙 | 霍金留給我們的三本著作
    第一版中的許多理論預言,後來在對微觀或宏觀宇宙世界觀測中得到證實。評價:宇宙學科的入門經典讀物。從此書可以輻射出整個宇宙觀點的歷史沿革。如果中國學校能用它作為物理教材,善莫大焉。終於明白霍金如此身殘缺志堅的原因了,敢去探究浩瀚時空的人,內心已足夠強大到不畏懼任何苦難。
  • 世界唏噓聲中送別霍金——「他回到了星辰宇宙」
    14日,美國國家航空航天局在推特上寫道:「悼念霍金,著名的物理學家及科學大使。他解鎖了充滿可能性的宇宙,讓我們和全世界得以進一步探索。望你繼續在微重力世界中像超人般飛翔。」就在本月初,國家地理雜誌節目《Star Talk》還找到霍金談論宇宙大爆炸,這可能是霍金生前最後一次公開受訪。霍金在節目上說:「我們所經歷的真實時間,是在宇宙大爆炸後才出現的。」
  • 霍金新作《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》中文版首發
    世界著名科學家霍金首次為少年兒童撰寫的作品《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》中文版,4月27日在鄭州召開的第十八屆全國圖書交易博覽會上首發,它將帶領中國的孩子們進入探索時間和神秘宇宙的奇幻旅程。
  • 除了《時間簡史》三部曲,霍金另一個三部曲也值得科學家們取鑑
    大部分公眾知道《霍金三部曲》,從《時間簡史》、《果殼中的宇宙》到《大設計》;但只有相對少的人知道霍金主創的另一個三部曲——兒童科普三部曲。 後者似乎並未全部寫就,其首部曲《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》十年前先在法國出版。
  • 回到星辰宇宙的霍金經歷了怎樣的一生?
    除了音樂,據統計,他在 14 部影視劇中出演過他本人,包括《生活大爆炸》、《星際旅行》、《紅色侏儒》等。同時,霍金也是卡通劇中的常客,僅僅在美國最知名的動畫片《辛普森一家》中,他就出現過五次。《星際迷航:下一代》中扮演自己,和牛頓,愛因斯坦一起在宇宙飛船中打橋牌。
  • 霍金七句解密宇宙的語錄配宇宙精彩大圖
    再次回味霍金關於宇宙的經典語錄,聆聽來自宇宙的聲音!(漩渦星系NGC 3521位於約2600萬光年之外的獅子座星系,星盤外圍很遠處有大量宇宙塵埃以及流浪的行星。)一,永恆是很長的時間,特別是對盡頭而言。
  • 中高考必備:霍金的名言和事例素材
    有人說,廣袤的宇宙裡有夢幻的星雲,有正在飛向地球的小行星,有吞噬一切的黑洞……霍金沒有死,他只是終於擺脫了束縛著自己的肉體。從輪椅上一躍而起,飛向了那個他一直憧憬的地方。如今,他也終成時間中的一段簡史。 大師已逝,精神長存。下面,讓我們一起來看看跟霍金有關言論事跡。這些,都是很經典的作文素材哦。