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《時(shí)間簡(jiǎn)史》高中讀書(shū)筆記范文
拜讀《時(shí)間簡(jiǎn)史》是我多年前計(jì)劃之一，我臆想自己看完之后會(huì)這樣，酷酷的還有一點(diǎn)小性感。實(shí)際是看中、完、看又一遍、查資料時(shí)，心情如下，這篇文章寫(xiě)了快1個(gè)月，我真心覺(jué)得立FLAG寫(xiě)這種東西真找抽。
碎碎念結(jié)束，讀書(shū)筆記正式開(kāi)始發(fā)射凸凸凸凸：霍金是當(dāng)代最知名的活躍的物理學(xué)家。他在時(shí)間簡(jiǎn)史中介紹了20世紀(jì)物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋范圍從相對(duì)輪到量子力學(xué)，從宇宙膨脹到基本粒子，從黑洞到蟲(chóng)洞等，并用“奇點(diǎn)理論”和“霍金輻射“試圖解決宇宙起源的”無(wú)邊界宇宙模型“問(wèn)題。
霍金在學(xué)術(shù)上有很多重要的貢獻(xiàn)，但是最重要的是奇點(diǎn)和黑洞的研究，具體：
一、證明奇點(diǎn)定理
奇點(diǎn)是霍金與數(shù)學(xué)家彭羅斯研究證明了奇點(diǎn)定理。
二、提出了無(wú)邊界宇宙模型
認(rèn)為宇宙即沒(méi)有邊界，也沒(méi)有起始和終點(diǎn)，是對(duì)上帝、宗教的一次徹底挑戰(zhàn)。
三、黑洞相關(guān)
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(lái)看：
1、證明奇點(diǎn)定理
奇點(diǎn)是什么呢？想象把宇宙擠壓成一個(gè)小點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是奇點(diǎn)，它是宇宙時(shí)空的開(kāi)端。
前提鋪墊：20世紀(jì)之前人們認(rèn)為宇宙是靜止不動(dòng)的。雖然萬(wàn)有引力證明物體之間是相互吸引的，但是科學(xué)家們還是發(fā)明出來(lái)各種“證據(jù)”來(lái)證明維護(hù)宇宙是靜止不動(dòng)的，比如愛(ài)因斯坦在1915年發(fā)布廣義相對(duì)論提出“時(shí)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(gè)“宇宙常數(shù)”來(lái)看起來(lái)像靜止的，咳咳。
到20世紀(jì)20年代，科學(xué)家用哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)在觀測(cè)恒星的時(shí)候，大部分恒星都在遠(yuǎn)離地球，特別是恒星離開(kāi)的越遠(yuǎn)，離開(kāi)的速度也就越快。這個(gè)怎么理解呢？
拿一個(gè)氣球，然后在氣球上標(biāo)上許多點(diǎn)，然后給氣球吹氣，氣球越來(lái)越大。氣球上相臨的兩個(gè)點(diǎn)距離會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)，這個(gè)氣球就相當(dāng)于宇宙。氣球上的點(diǎn)就相當(dāng)于恒星。
當(dāng)科學(xué)家們證明了宇宙不是靜止的，確實(shí)是變化的，發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹之后，又基于愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論為基礎(chǔ)，找出來(lái)一個(gè)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(shí)間可以往前推，宇宙就會(huì)收縮。比如推到150億年前，那么所有的星系之前的距離就會(huì)變成0，就像是整個(gè)宇宙被擠壓成一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是奇點(diǎn)。
奇點(diǎn)的性質(zhì)跟其他牛逼的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣，我們沒(méi)有辦法直觀的去想這是個(gè)什么東西。但是科學(xué)家們通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，奇點(diǎn)的體積無(wú)限小，彎曲程度、密度、引力無(wú)限大。
霍金和彭羅斯的貢獻(xiàn)在于，他們用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方法證明了宇宙必然誕生于這樣一個(gè)奇點(diǎn)。這就是宇宙的開(kāi)端。
2、無(wú)邊界宇宙模型
前提鋪墊：20世紀(jì)，物理學(xué)兩個(gè)最重要的發(fā)現(xiàn)相對(duì)論和量子力學(xué)，也是當(dāng)代物理學(xué)最核心的兩大基礎(chǔ)理論。其中：相對(duì)論是主要負(fù)責(zé)宏觀領(lǐng)域比如星際運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)主要負(fù)責(zé)微觀領(lǐng)域，比如粒子運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。在研究一般問(wèn)題是兩者互相獨(dú)立，互不干擾。
科學(xué)家們都認(rèn)為宇宙是誕生于一個(gè)奇點(diǎn)之中，誕生著一刻被稱為“大爆炸”。這個(gè)奇點(diǎn)就是宇宙大爆炸奇點(diǎn)。但是后來(lái)霍金改變了自己的想法，提出了無(wú)邊界宇宙模型，認(rèn)為宇宙不需要誕生于奇點(diǎn)之中（這點(diǎn)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(shí)間、空間包括一切物質(zhì)括都是大爆炸之后出現(xiàn)的。對(duì)于大爆炸之前的任何事情，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)都是沒(méi)有任何意義的，或者是不存在的。
奇點(diǎn)定理以及宇宙大爆炸模型一直有一個(gè)前提，就是廣義相對(duì)論是正確的，需要和量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)。大爆炸奇點(diǎn)是一個(gè)特別的存在，因?yàn)橐磺形锢矶ɡ碓谒媲岸际Я恕?/p>
有限無(wú)界的宇宙是什么意思呢？（再談開(kāi)始）
霍金舉個(gè)栗子，比如地球是個(gè)有限的球體，但是地球表面沒(méi)有邊界和開(kāi)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(wú)邊界宇宙模型里的宇宙是一個(gè)四維宇宙，空間和時(shí)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(méi)有邊界，也沒(méi)有形成奇點(diǎn)。宇宙時(shí)空中的每一個(gè)點(diǎn)都和地球上的點(diǎn)是一樣的，即宇宙的時(shí)空并不是無(wú)限的，而是一個(gè)很特別的邊界和開(kāi)端。追加：無(wú)邊界宇宙仍然需要被驗(yàn)證，不是主流。
3、黑洞相關(guān)
黑洞是什么呢？黑洞最大的特點(diǎn)是具有極強(qiáng)的引力，任何物質(zhì)只要進(jìn)入某個(gè)臨界領(lǐng)域就永遠(yuǎn)無(wú)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(xué)第二定律產(chǎn)生了沖突，根據(jù)熱力學(xué)第二定律的話黑洞就是有溫度的，有溫度的物體就會(huì)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(huì)有粒子從黑洞中跑出來(lái)�；ハ嗝�？！霍金發(fā)現(xiàn)黑洞的確會(huì)發(fā)射出粒子，但是這些粒子不是從黑洞中跑出來(lái)的，而是從黑洞邊緣空虛的空間里“變”出來(lái)的。其中的負(fù)離子會(huì)被吸到黑洞，但是一些帶正能量的粒子會(huì)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(duì)論、量子力學(xué)、熱力學(xué)結(jié)合起來(lái)的一次城市。雖然一直沒(méi)有被觀測(cè)到，也是具有極高的理論價(jià)值。
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