 ⭕️本书是霍金的代表作，被翻译成40多种文字。里面介绍了20世纪物理学的基础知识，涵盖相对论、量子力学、从宇宙膨胀到基本粒子、黑洞到虫洞，霍金都有介绍。但本书偏学术，很多读者表示看完本书，除了记住了开头的笑话，其他内容全忘了，所以后来又推出了插图版，便于读者理解。公认的霍金最最杰出的贡献，是他对奇点和黑洞的研究，那就一起来看看里面我们不知道的科学吧。 ⭕️ 奇点定理是什么？ 20世纪以前，人们认为宇宙是静止的，也就是宇宙是有边界的。直到科学家们发现了“红移现象”，就是几乎所有的可观测到的恒星都在离我们远去，也就是说宇宙是不断在膨胀的。那么根据宇宙膨胀的规律，科学家们反推宇宙缩小的过程。发现在150亿年前，宇宙可能就是一个无限小的点，这个点又有无限大的密度、引力以及弯曲程度，而这个点就被科学家们称为奇点。 起初大家都不相信奇点理论，然而在霍金和彭罗斯严谨的数学计算下，发现这是可以证明的，所以慢慢的科学家们开始认可宇宙诞生于一个奇点之中是一个事实。 ⭕️ 无边界宇宙模型有什么特别之处？ 20世纪最重的两个发现，一个是相对论、一个是量子力学。相对论管理宏观领域，比如星系运动；量子力学则管理的是微观领域，粒子的运动问题就在这个范畴。站在奇点理论之上，如果宇宙“爆炸”之前是一个无限小的点，那么把相对论和量子力学结合起来，其实会出现另一种可能，那就是宇宙是一个“有限无界”的空间，即奇点就宇宙本身，宇宙本身也是奇点。 霍金的无边界宇宙模型里的宇宙，是一个空间和时间交织在一起所组成的四维宇宙。在这个宇宙中，时空就像是地球的表面，在范围上是有限的，但却没有形成边界，也没有形成奇点。时空上的每一个点，就跟地球上的某个点一样，没什么特别的，科学规律在任何一个时空点上都适用，不会发生崩溃。 当然这个理论只是霍金的一家之言，并不是现在的主流认知，但它是一个待验证的科学理论。基于这个理论目前也拍了很多的科幻影视作品，就涉及到量子宇宙和平行宇宙这种观念，不用多说我们也知道是哪一系列的电影。也就是说霍金的理论支持者也很多。 ⭕️ 为什么霍金说黑洞并不是完全黑的？ 从力学的角度来看，物质之间会产生引力，而质量越大的物体具有的引力就越大。像太阳这样的恒星就具有巨大的引力，所以大质量的恒星自身就有向内坍缩的倾向，那么我们的太阳为何没有坍缩呢？是因为在太阳内部还存在一种支撑力，这种力源于太阳内部极高的温度，让原子数为1的氢元素发生激烈的碰撞，并结合在一起形成原子数为2的氦元素，同时释放巨大的能量。这样两种力相互发生了平衡，恒星就达到了一种稳定的状态。 但是释放能量的粒子总有耗尽的一天，一旦耗尽，恒星就会在自身引力的作用下不断坍缩形成黑洞。当然这个科学家还有一个头解释，那就是如果恒星质量较小，它内部的引力能和内部粒子的斥力达成平衡，那么它最终会变成中子星或白矮星。 黑洞具有极强的吸引力，任何物质，包括光进入特定区域后都会被它吸走。所以连光都被吸进去的地方，那里还看得见什么东西，所以科学家认为这个洞就是完全黑的，也就是它名字的来源。 但这又违背了热力学第二定律，因为既然黑洞能吸引一切物质，它就应该有温度，而有温度的物体是一定会向外发出辐射和粒子的，黑洞也不例外。这时霍金把量子力学、相对论、热力学结合在一起，做出了解释。 黑洞的确会发射出粒子，但这些粒子，并不是从黑洞里面跑出来的，而是从黑洞边缘的空虚的空间里，无中生有变出来的。量子理论中有个“不确定性原理”，当我们观测粒子的一个物理量的时候数据越准确，另一个相关的物理量就会越不准确。比如我们把粒子的速度测得越准确，那粒子的位置就会变得越模糊，我们不能同时抓取两个数据。所以黑洞外围所谓的“虚空空间”为了保持能量守恒，一定是有正能量粒子和负能量粒子成对存在的。负能量粒子被吸入黑洞，而正能量粒子则幸运地逃离了黑洞被辐射到了广袤的宇宙空间，所以这种辐射的存在，让霍金认为黑洞并不完全是黑的。 ⭕️看完解读，仿佛一点时间的东西我们都没有讲到，但是宇宙本就是时空的交错组成的无限域，理解一点跟宇宙诞生相关的知识，对于建立我们的世界观是很有价值的。起码让我们知道我们不是全知全能，这个世界还有很多我们自己解释不了，待我们去开发的无限空间。心存敬畏，怀着好奇，放下不必要的内耗（战争、种族争斗等）去探索和发现更多的意义吧。 |
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