第一篇：霍金的宇宙哲學(xué)

霍金的宇宙哲學(xué) 【內(nèi)容提要】著名物理學(xué)家霍金以他那樂觀而頑強(qiáng)的精神活躍在宇宙學(xué)的最前沿，他的宇宙哲學(xué)思想十分豐富。本文剖析了霍金的無邊界宇宙思想和虛時間概念，介紹了他對違背因果律的時間機(jī)器的有力而幽默的批評和他的時序保護(hù)猜想，評述了他的時間箭頭、概率論、實(shí)證論、宇宙終極理論等哲學(xué)思想。

【關(guān)鍵詞】霍金/無邊界宇宙/虛時間/時間機(jī)器/概率論/實(shí)證論

一、無邊界宇宙和虛時間

大爆炸宇宙論已經(jīng)取得了非常重大的成果，對大爆炸后百分之一秒直到今天的宇宙演化情況論述得已經(jīng)十分清楚，并且得到了微波背景輻射等實(shí)際觀測的強(qiáng)有力的支持。然而，在宇宙極早期遇到了極大困難。霍金(S.W.Hawking)和彭羅斯(R.Penrose)于1970年證明了“宇宙奇性定理”[1]：在極一般的條件下，按照廣義相對論，宇宙大爆炸必然從一個奇點(diǎn)開始。由此，他們共同獲得1988年的沃爾夫物理獎。然而宇宙在大爆炸奇點(diǎn)處，一切科學(xué)定律包括廣義相對論本身都失效了，連時空概念也失效了。所以奇點(diǎn)是不可能真實(shí)存在的，是非物理的。這就構(gòu)成宇宙學(xué)最大的疑難：奇性疑難。因此，奇性定理也表明，廣義相對論是不完備的，它無法告訴我們宇宙是如何開始的。霍金說：“廣義相對論導(dǎo)致了自身的失效：它預(yù)言它不能預(yù)言宇宙?！盵2]在宇宙極早期，整個宇宙非常微小，必須考慮量子效應(yīng)。所以，對于宇宙奇性疑難，必須用量子引力論才能解決。

1983年霍金和哈特爾(J.B.Hartle)發(fā)表論文“宇宙的波函數(shù)”[3]，開創(chuàng)了量子宇宙學(xué)的研究。他們認(rèn)為，宇宙的量子狀態(tài)由波函數(shù)來描述，而這宇宙的波函數(shù)是惠勒－德威特(Wheeler-DeWitt)方程的解。這個波函數(shù)給出宇宙按照特征量分布的概率幅。他們創(chuàng)造性地建立了量子宇宙“微超空間模型”，正式提出“無邊界宇宙”設(shè)想，即“宇宙的邊界條件就是沒有邊界”。他們引入了“虛時間”（t→iτ）（這里i[2]=-1，即用虛數(shù)表示的時間）概念。因?yàn)槲镔|(zhì)和能量會使時空向其自身彎曲，在實(shí)時間方向就不可避免地導(dǎo)致奇性，時空在奇性處到達(dá)盡頭。而虛時間方向與實(shí)時間方向成直角，空間的三個方向也都和實(shí)時間方向成直角，這表明虛時間的行為和在空間中的三個方向相類似。宇宙中物質(zhì)引起的時空曲率就使三個空間方向和這個虛時間方向繞到后面再相遇到一起，形成一個閉合面。它們像是地球的表面，只不過多了兩維。地球的表面具有有限的面積，但是它沒有任何奇性、邊界或邊緣?；艚鹩哪卣f：“我曾環(huán)球旅行過，而沒有落到外面去?！敝挥挟?dāng)宇宙處于這種無邊界狀態(tài)時，科學(xué)定律才能確定每種可能歷史的概率，才能確定宇宙應(yīng)該如何運(yùn)行。在虛時間里，沒有使科學(xué)定律在該處失效的奇點(diǎn)，也沒有需要乞求上帝的宇宙邊緣。宇宙在虛時間中既沒有創(chuàng)生也沒有終結(jié)，它就是存在。量子力學(xué)中的奇特效應(yīng)（例如隧道效應(yīng)）可以看作是在“虛時間”中發(fā)生的。實(shí)時間中的演化是因果性的，而虛時間中的演化是隨機(jī)的。人們甚至可以進(jìn)一步猜測，宇宙中的一切隨機(jī)行為都是起因于和虛時間相關(guān)的行為。如果你用虛時間來測量時間方向，你就會得到空間和時間之間的完全對稱性，這在數(shù)學(xué)上是非常美妙和自然的觀念。無邊界假設(shè)就是利用這個數(shù)學(xué)的單純化，導(dǎo)致所有可能的宇宙的初始條件中的最簡單的理論。宇宙的量子態(tài)由對所有緊致的歐氏度規(guī)的歷史在“虛時間”中求和的路徑積分所定義。這歷史是沒有任何奇性或者任何開端或終結(jié)的，它由具有有限尺度卻沒有邊界的彎曲空間組成。在其中發(fā)生的一切可完全由物理學(xué)定律所確定。于是在虛時間中出現(xiàn)的東西可被計算出來，而如果你知道宇宙在虛時間里的歷史，你就能計算出它在實(shí)時間中的行為。用這種方法，我們可望得到一個完整的統(tǒng)一理論，它能預(yù)言宇宙的一切。這宇宙是有限的無邊界的閉合宇宙模型。由此，我們得到一個“自含”的而且“自足”的宇宙。即宇宙是包容一切的，在它之

外不存在任何東西。而且這宇宙不是可以任意賦予初始條件和邊界條件的一般系統(tǒng)?；艚鹫f：“有一次愛因斯坦問道：?在建造宇宙時，上帝有多少選擇呢？?如果無邊界假設(shè)是正確的，在選取初始條件上，它就根本沒有自由。它只有選擇宇宙要服從的定律的自由。”[4]宇宙的演化服從科學(xué)定律表明理論的自治性，而宇宙的無邊界性表明宇宙的自足性。量子宇宙學(xué)必須是自洽的和自足的，因此無邊界宇宙是科學(xué)上的一種非常漂亮的理論?；艚鸷退笇?dǎo)的博士吳忠超先生證明了在無邊界假設(shè)條件下，宇宙必須從零動量態(tài)向三維幾何態(tài)演化，于是經(jīng)典奇性被量子效應(yīng)所抹平[5]。由此，奇性疑難得到解決。

無邊界宇宙思想可以解釋我們生活于其中的宇宙。這是一個各向同性的均勻的具有微小擾動的膨脹宇宙，它是具有一維時間和三維空間的洛倫茲時空，霍金認(rèn)為它在其誕生時刻由一個四維的歐幾里得空間進(jìn)行解析延拓而來。1985年，霍金根據(jù)無邊界假設(shè)，導(dǎo)出了宇宙在普朗克極早期的暴脹行為以及由量子漲落導(dǎo)致的宇宙結(jié)構(gòu)的譜[6]。我們可以在微波背景輻射的漲落中觀察到宇宙中那些微擾的譜。這些結(jié)果迄今與無邊界假設(shè)相一致。在宇宙中的任何測量都可以按照宇宙的波函數(shù)來表述。這樣，無邊界假設(shè)使宇宙學(xué)成為真正的科學(xué)，因?yàn)槿藗兛梢灶A(yù)言任何觀察的結(jié)果。

在這之前的1981年，霍金應(yīng)梵蒂岡教廷科學(xué)院之邀，在宇宙學(xué)會議上首次發(fā)表了“無邊界宇宙”的思想。會議之后，教皇接見與會者。按照西方的傳統(tǒng)，教徒在此時必須在教皇前行跪禮。但是當(dāng)霍金驅(qū)動輪椅來到教皇前時，歷史上奇異的一幕出現(xiàn)了，教皇離開其座位并跪下，使他便于臉對臉和霍金會晤。這使得四周的教徒們目瞪口呆，且不說霍金自己所深愛的無邊界宇宙理論正是無神論的徹底體現(xiàn)（[2],譯者序）?；艚鹫f：“教皇告訴我們，在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但不應(yīng)該去過問大爆炸本身，因?yàn)槟鞘莿?chuàng)生的時刻因而是上帝的事務(wù)。那時我心中暗喜，他并不知道我剛剛在會議上作過的演講主題——時空是有限而無界的可能性，就表明著沒有開端、沒有創(chuàng)生的時刻。”([4],p.110)

無邊界宇宙理論原來只能處理閉合宇宙的問題。但是，我們的宇宙究竟是閉合的還是開放的，這取決于現(xiàn)今宇宙的物質(zhì)密度。ρ與臨界密度ρ[,c]的比值，我們稱這比值為宇宙學(xué)密度Ω＝ρ／ρ[,c]。當(dāng)Ω＞1，引力場足夠強(qiáng)，宇宙膨脹到某時將會收縮，它的曲率是正的，這就是閉合宇宙；當(dāng)Ω＜1，曲率為負(fù)，就是開放宇宙，它將永遠(yuǎn)膨脹下去；當(dāng)Ω＝1，曲率為零，是平直的臨界情況，它也將膨脹下去。按照暴脹模型原來的理論，我們的宇宙恰好是Ω＝1的臨界情況，這很不自然。我們的宇宙到底是什么情況？這有賴于對宇宙的實(shí)際觀測，現(xiàn)在人們還說不清楚。因此，開放宇宙的可能性是存在的。1998年，霍金和圖魯克(N.Turok)發(fā)表論文“無假真空的開放暴脹”[7]，將霍金原來的閉合宇宙的量子論推廣到開放情況。他們利用無邊界假設(shè)，在一個最簡單的暴脹模型中，經(jīng)過路徑積分的計算，導(dǎo)致現(xiàn)今的宇宙學(xué)密度Ω≈0.01。這樣，他們修改了原暴脹模型關(guān)于Ω＝1的臨界預(yù)言，論證了開放暴脹宇宙的可能性。

現(xiàn)在霍金正繼續(xù)發(fā)展他這美妙的無邊界宇宙思想和虛時間概念[8-9]。

二、時序保護(hù)猜想——物理學(xué)定律嚴(yán)禁時間機(jī)器

1992年，霍金提出一個能維護(hù)時間次序的“時序保護(hù)猜想”[10]：物理學(xué)定律嚴(yán)禁時間機(jī)器。所謂“時間機(jī)器”，就是違背因果律而能將時間倒轉(zhuǎn)回到過去的旅行機(jī)制。許多科幻小說都描寫了這一神奇現(xiàn)象。最早于1937年，司托庫姆(J.van Stockum)發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦場方程的一個解，它描述一個快速旋轉(zhuǎn)的無限長柱體起著時間機(jī)器的作用。但是人們認(rèn)為實(shí)際上不存在任何“無限長”的物體而否定了它的真實(shí)性。后來人們又通過蟲洞、宇宙弦等奇異物制造了時間機(jī)器。但是物理學(xué)家已經(jīng)證明，與實(shí)驗(yàn)吻合的物理學(xué)理論絕對不會違背因果律。1988年，霍金的好朋友索恩(K.S.Thorne)和他的學(xué)生們的文章“蟲洞、時間機(jī)器和弱能量條件”[11]發(fā)表，引起了很多評論和誤解。一些報刊上出現(xiàn)標(biāo)題為“物理學(xué)家發(fā)明時間機(jī)器”的文章。索思本人說：“就算物理學(xué)定律允許時間機(jī)器（事實(shí)上，我懷疑這一點(diǎn)），人類現(xiàn)在的技術(shù)能力離

這時間機(jī)器的實(shí)現(xiàn)還遠(yuǎn)得很，比洞穴野人離太空旅行還要遙遠(yuǎn)?！盵12]霍金對時間機(jī)器提出了嚴(yán)厲的批評。他幽默地說：“我們還不清楚在一個黑洞中究竟會發(fā)生什么。廣義相對論的方程允許這樣的解，允許人們進(jìn)入一個黑洞并從其它地方的一個白洞里出來。白洞是黑洞的時間反演。這似乎為星際的快速旅行提供了可能性。麻煩在于這種旅行的速度太快了，以致于如果通過黑洞的旅行成為可能，則似乎無法阻攔你在出發(fā)之前已經(jīng)返回。那時你可以做一些事，比如殺死你的母親，因?yàn)樗婚_始就反對你進(jìn)入黑洞?？磥砦锢韺W(xué)定律嚴(yán)禁這種時間旅行，這也許對于我們（以及我們的母親們）的存活是個幸事。似乎有一種時序保護(hù)機(jī)構(gòu)，不允許向過去旅行，這使得這世界對于歷史學(xué)家是安全的。如果一個人向過去旅行，將會發(fā)生的是不確定原理的效應(yīng)在那里產(chǎn)生大量的輻射，這輻射要么把時空卷曲得太厲害以致不可能在時間中倒退回去，要么使時空在類似于大爆炸和大擠壓的奇性處終結(jié)。不管哪種情況，我們的過去都不會受到居心叵測之徒的威脅。最近我進(jìn)行的一些計算支持這個時序保護(hù)假設(shè)。其實(shí)，我們不能進(jìn)行時間旅行的最好證據(jù)是，我們從來沒有遭受到從未來來的游客的侵犯?！盵13]霍金認(rèn)為，大自然憎惡時間機(jī)器。大自然是通過真空漲落束的生長來維護(hù)時間順序的。他指出：“當(dāng)我們想做時間機(jī)器時，不論用什么樣的事物（例如蟲洞、旋轉(zhuǎn)柱、宇宙弦或其它什么東西），在它成為時間機(jī)器前，總會有一束真空漲落穿過它，并破壞它?！彼€說：“自由意志的概念和科學(xué)定律屬于不同的范疇。如果人們想從科學(xué)定律推出人類行為的話，他就會在自參考系統(tǒng)的邏輯二律背反中陷入困境。這正如時間旅行若可能的話人們會遇到的麻煩，我認(rèn)為永遠(yuǎn)不可能作時間旅行?！?[13],p.97)

三、時間箭頭

霍金論述了科學(xué)定律不能區(qū)分前進(jìn)和后退的時間方向。這是因?yàn)榱Ｗ游锢韺W(xué)中的CPT定理指出：科學(xué)定律在C、P、T聯(lián)合變換下保持不變。（這里C是正、反粒子變換；P是宇稱變換；T是時間反演變換。）而在正常情況下，科學(xué)定律在CP聯(lián)合變換下不變，于是在T變換下也必然不變?；艚鸾又赋觯辽俅嬖谌N“時間箭頭”將過去與將來區(qū)分開來：第一，熱力學(xué)時間箭頭：無序度或熵增加的時間方向，這正是熱力學(xué)第二定律所指明的時間方向；第二，心理學(xué)時間箭頭：我們心理感覺時間流逝的方向，在這個方向上我們只能記住過去而不是未來；第三，宇宙學(xué)時間箭頭：即宇宙在膨脹而不是收縮的方向。

霍金論證了心理學(xué)時間箭頭與熱力學(xué)時間箭頭本質(zhì)上是一致的。又通過無邊界假設(shè)論證了在宇宙膨脹時，三種時間箭頭是一致的。因?yàn)榘凑諢o邊界假設(shè)，宇宙沒有邊界、邊緣或奇點(diǎn)，所以時間的開端必須是光滑而有序的時空點(diǎn)。這就要求宇宙必然從一個非常光滑而有序的狀態(tài)開始膨脹，隨時間逐漸演化成無序的狀態(tài)，于是就與熱力學(xué)時間箭頭一致?；艚疬€進(jìn)一步論證了只有在膨脹相中才有適合智慧生命的條件。

然而，當(dāng)宇宙將來可能坍縮時，情況如何呢？霍金曾經(jīng)錯誤地認(rèn)為，宇宙坍縮時，無序度會減小。即宇宙學(xué)時間箭頭反向時，熱力學(xué)時間箭頭和心理學(xué)時間箭頭也會跟著反向?；艚鹩哪卣f：“處在收縮相的人們將以倒退的方式生活：他們在出生之前已經(jīng)死去，并且隨著宇宙收縮變得更年輕?！边@實(shí)際上就等于承認(rèn)了時間機(jī)器。這也就導(dǎo)致無論什么情況下，三種時間箭頭都保持一致。后來在裴志(D.Page)等人的啟發(fā)下，霍金認(rèn)識到自己犯了一個大錯誤。而導(dǎo)致他出錯的原因是，他原以為收縮相僅僅是膨脹相的時間反演。那樣，宇宙收縮變小時，應(yīng)該回到光滑而有序的狀態(tài)。但是裴志指出，無邊界條件沒有要求收縮相必須是膨脹相的時間反演。而且在一個稍微復(fù)雜的模型中，宇宙的坍縮與膨脹非常不同。實(shí)際上，無邊界條件意味著宇宙在坍縮時無序度繼續(xù)增加。即當(dāng)宇宙時間箭頭反向時，熱力學(xué)時間箭頭和心理學(xué)時間箭頭并不會跟著反向。([4],pp.131-139)這實(shí)際上也進(jìn)一步否定了時間機(jī)器的可能性。物理學(xué)決不會違背因果律。

四、實(shí)證論與實(shí)在論

1992年，霍金在劍橋凱爾斯學(xué)院作了關(guān)于科學(xué)哲學(xué)的講演。他說：“在我認(rèn)為存在一個有待于人們?nèi)パ芯亢屠斫獾挠钪娴囊饬x上，我愿承認(rèn)自己是個實(shí)在主義者。但是沒有理論，我們關(guān)于宇宙就不能說什么是實(shí)在的。因此，我認(rèn)為物理理論不過是我們用以描寫觀察結(jié)果的數(shù)學(xué)模型。如果該理論是優(yōu)雅的模型，它能描寫大量的觀測，并能預(yù)言新觀測的結(jié)果，則它就是一個好理論。除此之外，問它是否和實(shí)在相對應(yīng)就沒有任何意義，因?yàn)槲覀儾恢朗裁磁c理論無關(guān)的實(shí)在。這種科學(xué)理論的觀點(diǎn)可能使我成為一個實(shí)證主義者。然而我所說的實(shí)證主義似乎是人們?yōu)槊鑼懹钪娑鴮ふ倚露尚路椒▋H有的可能的立場。因?yàn)槲覀儧]有和實(shí)在概念無關(guān)的模型。如果某物與我們用以解釋它的理論或模型無關(guān)，何以知道它是實(shí)在的？而如果我們認(rèn)為，實(shí)在依我們的理論而定，又怎么可以用實(shí)在來作為我們哲學(xué)的基礎(chǔ)

呢？”([13],p.30-34)這里，霍金明確指出了所謂“實(shí)在”的相對性、任意性和不確定性。因此科學(xué)哲學(xué)不能以此為基礎(chǔ)。

霍金以相對論和量子力學(xué)以及宇宙大爆炸奇點(diǎn)和虛時間為例指出：“在科學(xué)的哲學(xué)方面很難成為實(shí)在主義者，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為的實(shí)在是以我們所采用的理論為前提。我能肯定，洛倫茲和費(fèi)茲杰朗德在按照牛頓的絕對時空觀來解釋光速實(shí)驗(yàn)時都認(rèn)為自己是實(shí)在主義者，因?yàn)檫@種時空觀似乎和常識以及實(shí)驗(yàn)相對應(yīng)?！腋覕喽?，愛因斯坦、海森伯和狄拉克對于他們是否為實(shí)在主義者或者工具主義者根本不在乎。他們只是關(guān)心現(xiàn)存的理論不能相互協(xié)調(diào)。在發(fā)展理論物理中，尋求邏輯自洽總比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更重要。我想強(qiáng)調(diào)的是，至少對于一名理論物理學(xué)家而言，把理論視作一種模型的實(shí)證主義方法，是理解宇宙的僅有手段。”([13],p.34)因此，科學(xué)哲學(xué)的根基必須是也只能是邏輯自洽的理性的實(shí)證論。

五、確定論和概率論

霍金利用“虛時間”概念對史瓦西黑洞度規(guī)進(jìn)行坐標(biāo)變換，研究了相應(yīng)的量子場論。利用在虛時間方向具有溫度倒數(shù)的周期的歐氏時空上的所有場求和的路徑積分，求出了相應(yīng)溫度下的熱力學(xué)配分函數(shù)。從而得到黑洞具有的極其獨(dú)特的內(nèi)秉引力熵，它恰好是黑洞視界面積的四分之一。黑洞熵的存在，說明引力場不同于其它相互作用場，它使黑洞時空具有獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這引力熵說明黑洞引起信息喪失。由此，霍金指出存在一種新的不確定性：“信息喪失意味著，在黑洞消失之后，原來處于量子純態(tài)的系統(tǒng)演化的終態(tài)就變成混合量子態(tài)，即不同純態(tài)的一個系綜。每一個純態(tài)具有各自的概率。但是因?yàn)槿魏我环N狀態(tài)都不確定，不能利用和任何量子態(tài)干涉的辦法把這終態(tài)的概率減小到零。這表明引力在物理中，引進(jìn)了一種新水平的不確定性，這種不確定性超越于通常和量子理論相關(guān)的不確定性之上。在某種意義上，我們已經(jīng)在微波背景輻射的漲落中觀測到這種額外的不確定性。這表示科學(xué)決定論的終結(jié)，我們不能確定地預(yù)言未來?？磥砩系墼谒男渥永锶杂幸恍┝钊藷o法捉摸的詭

計?！?[2],pp.55-56)“這樣當(dāng)愛因斯坦講?上帝不擲骰子?時，他錯了。對黑洞的思索向人們提示，上帝不僅擲骰子，而且有時還把骰子擲到人們看不到的地方去，使人們迷惑不已。”([2],p.23)

六、宇宙終極理論

霍金相信宇宙是可以認(rèn)識的，是可以完全理解的。他希望存在宇宙終極理論，并樂觀地追求這理論。他說：“我不同意這樣的觀點(diǎn)，說宇宙是神秘的，是某種人們可有直覺但卻永遠(yuǎn)不能完全分析和理解的東西?！覀儗τ谟钪孢€有大量無知和不解之處。但是我們過去尤其是一百年內(nèi)所取得的進(jìn)步，足以使人相信，我們能夠完全理解宇宙。我們不會永遠(yuǎn)在黑暗中摸索。我們會在宇宙的完整理論上取得突破。在那種情形下，我們就真正成為宇宙的主宰?！保╗12]，序言）“如果我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一套完整的理論，它應(yīng)該在一般的原理上及時讓所有人（而不僅僅是少數(shù)科學(xué)家）所理解。那時，我們所有人，包括哲學(xué)家、科學(xué)家以及普普通

通的人，都能夠參加為何我們和宇宙存在問題的討論。如果我們對此找到了答案，則將是人類理智的最終勝利——因?yàn)槟菚r我們知道了上帝的精神。”([4],p.156)他又說：“也許這種希望只不過是海市蜃樓；也許根本就沒有終極理論，而且即便有我們也找不到。但是努力尋求完整的理解總比對人類精神的絕望要好得多。”（[13]，序言）

霍金在追求宇宙終極理論的同時，又冷靜地認(rèn)識到，我們不可能窮盡對宇宙的完全認(rèn)識。其實(shí)，人類的認(rèn)識只能是相對真理，人類在無窮的相對真理的長河中不斷探索，不斷進(jìn)步，不斷逼近終極的絕對真理，但是不會走到盡頭，也不可能預(yù)言宇宙的一切?；艚鹫f：“即使我們發(fā)現(xiàn)了一套完整的統(tǒng)一理論，這并不表明我們能夠一般地預(yù)言事件。因?yàn)榈谝晃覀儫o法避免不確定原理給我們的預(yù)言能力設(shè)立的極限。第二除了非常簡單的情況，我們無法準(zhǔn)確解出這理論的方程。在牛頓引力論中，我們甚至連三體運(yùn)動問題都不能準(zhǔn)確解出。我們在從數(shù)學(xué)方程來預(yù)言人類行為上只取得了很少的成功！所以，即使我們確實(shí)找到了基本定律的完整集合，在未來的歲月里，仍然存在發(fā)展得更好的近似方法，使我們在復(fù)雜而現(xiàn)實(shí)的情形下，能夠完成對可能結(jié)果的有用預(yù)言的智慧的富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)?！?[4],p.152)又說：“即使存在一個可能的統(tǒng)一理論，那只不過是一組規(guī)則或方程。是什么賦予這些方程以生命去制造一個為它們所描述的宇宙？通常建立一個數(shù)學(xué)模型的科學(xué)方法無法回答，為什么必須存在一個為此模型所描述的宇宙？”([4],p.156)這里霍金提出了宇宙學(xué)的最大問題，即宇宙的存在性問題。他強(qiáng)調(diào)：“一個完全的、協(xié)調(diào)的統(tǒng)一理論只是第一步，我們的目標(biāo)是完全理解宇宙和我們自身的存在?！?[4],p.152)

【參考文獻(xiàn)】

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第二篇：從愛因斯坦到霍金的宇宙哲學(xué)觀后感

從愛因斯坦到霍金的宇宙哲學(xué)

題目：觀后感系(部)：電子與信息工程系班級：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2011級（1）班 姓名：陳 莊 柱學(xué)號：2011222236

2013年1月10日

一、學(xué)習(xí)歷程

從我第一次聽到要網(wǎng)上學(xué)限制性選修，我就既開心有擔(dān)憂，開心是學(xué)校開始重視體育學(xué)科以外的學(xué)科教學(xué)，而且這課的內(nèi)容非常符合我的興趣取向，擔(dān)憂也在學(xué)校，因?yàn)閷W(xué)校的網(wǎng)絡(luò)有點(diǎn)不給力，平常打開網(wǎng)頁都有困難，更何況是網(wǎng)上看視頻這么奢侈呢。

百度一下《從愛因斯坦到霍金的宇宙》才知道這是北京師范大學(xué)趙崢教授講的課。順帶地看了一下網(wǎng)友的評論，網(wǎng)友都說老教授講課很有趣、很給力??帶著無比激動的心情點(diǎn)擊視頻open，哇！學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)還行，難道學(xué)校就是只適合做學(xué)習(xí)的事情？對學(xué)習(xí)特別有勁的網(wǎng)絡(luò)！看視頻課程本來就很酷，因?yàn)椤翱梢月牽梢圆宦牎?，開心時認(rèn)真聽，不開心時就暫停去聽音樂舒緩一下，精彩時就熱烈鼓掌、吶喊，這些在現(xiàn)實(shí)課堂都很難滿足，特別就是視頻的暫停、回播和重播是現(xiàn)實(shí)課堂沒有，做筆記時先思考再同化在筆記本里，不需要在課后整理像現(xiàn)實(shí)課堂中草書般的筆記。

二、本課程中三大道理

這個視頻主要講述的是對宇宙探索的過程和經(jīng)驗(yàn)的積累。主要介紹和講敘愛因斯坦和霍金對宇宙的貢獻(xiàn)。

第一部分是講愛因斯坦的生平和物理學(xué)的革命。從愛因斯坦對自己只讀過一年的阿勞中學(xué)的評價“這個中學(xué)用它的自由精神和那些不仗外界機(jī)勢的教師純樸熱情，培養(yǎng)了我的獨(dú)立精神和創(chuàng)造精神。正是阿勞中學(xué)，成為了孕育相對論的土壤”我們懂得了，學(xué)校對學(xué)生的成才有多么重要，學(xué)校的制度和管理對人類人才培養(yǎng)的地位是多么的崇高。正如趙崢教授總結(jié)的“寬容與空閑——科研成功”沒有阿勞中學(xué)的思想自由，就沒有愛因斯坦的追光遐想，更沒有后來的相對論。想想，小時候我們都有這樣的“幻想”吧，我們現(xiàn)在卻平平凡凡，為什么呢？堅持，對！就是堅持，偉人都為他們的想法付出自己畢生的精力，他們忠誠“不是有希望才去堅持，而是堅持就有希望”的道理。高中生物書上的醫(yī)生富蘭克林她首先發(fā)現(xiàn)了DNA的螺旋結(jié)構(gòu)，但就是因?yàn)樗轻t(yī)生不是科學(xué)家她受到更多抨擊，她沒有堅持而放棄了研究。后面的就是克里克和沃森經(jīng)過不懈的堅持研究成功揭開DNA的神秘面紗——雙螺旋結(jié)構(gòu)，他們還獲得1962年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。堅持的品質(zhì)在愛因斯坦身上都是顯示得淋漓盡致，他不管世人對相對論的不理解和反對，他一方面自己研究，一方面請教其他領(lǐng)域的學(xué)科，他從狹義相對論發(fā)展到廣義相對論，孤獨(dú)幾年后到光線偏折實(shí)驗(yàn)證實(shí)相對論是正確的，世人才開始相信他的相對論。就是愛因斯坦的偉大物理貢獻(xiàn)改良了牛頓的物理學(xué)不足，把物理學(xué)提升另一高度！

第二部分是講彎曲的時空——廣義相對論。這一部分比較難去分析，就我現(xiàn)在理解就是“有質(zhì)量的物體在空間里，它會壓垮那個空間使時空彎曲，自由落體運(yùn)動是慣性運(yùn)動、引力質(zhì)量等于慣性質(zhì)量、萬有引力和慣性力在時空點(diǎn)領(lǐng)域是等效的，所以相對論有相對性原理和光速不變原理”。趙崢教授總結(jié)的“創(chuàng)新=猜想+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”，當(dāng)愛因斯坦遇到狹義相對論慣性系（慣性系是相對絕對空間是靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系就是慣性系；狹義相對論否定絕對空間）沒法定義時，他想到的不是去定義這事，而是猜想“慣性系困難、萬有引力困難和廣義相對原理（慣性力困難）——可能是同一個困難，而且是一種幾何關(guān)系。這個猜想打破了人類的慣性思維，的確，符合邏輯思維的事情就不是創(chuàng)新而是事情發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)時數(shù)學(xué)界也發(fā)生了一場革命，鮑耶、羅巴切夫斯基、高斯和黎曼創(chuàng)立非歐幾里得幾何，加上歐幾里得幾何的《幾何原本》中第五公設(shè)（平行原理）——彎曲的幾何學(xué)，還發(fā)展了黎氏幾何——球面幾何（正曲率）和羅氏幾何——馬鞍面上的幾何（負(fù)曲率）。最終得出廣義方程Ruv-1/2*R*guv=κ*Tuv（Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c）-gμν）其中 G 為牛頓萬有引力常數(shù)。方程左邊是時空曲率、右邊是物質(zhì)，這是由十二條帶有橢圓型約束的二階雙曲型偏微分方程整合的。最后用三個實(shí)驗(yàn)證明廣義相對論是正確的；一是水星近日點(diǎn)的進(jìn)動，二是光線在引力場中的彎曲，三是光譜線的引力紅移。成功真的不簡單，要得天時得地利還要得人和，但機(jī)會是留給有準(zhǔn)備的人，你不準(zhǔn)備好你又怎么能捉住機(jī)會呢，機(jī)會一逝即去?? 第三部分講得是從白矮星、中子星到黑洞。提到黑洞我們最熟悉不過的就是霍金，可能在我們現(xiàn)實(shí)生活中首先聽到或看到黑洞就是聽《時間簡史》介紹或看《時間簡史》。其實(shí)不然，黑洞在拿破侖時代就已經(jīng)討論，當(dāng)時提出叫這種星名為暗星——不發(fā)、不反光，米歇爾（178

3年）在《宇宙體系論》和拉普拉斯（1796年）在《天體力學(xué)》都提到暗星。一般認(rèn)為黑洞的密度都很巨大達(dá)100億噸/立方厘米，后來發(fā)現(xiàn)如果質(zhì)量有10的8次方個太陽質(zhì)量那么重的黑洞密度和水一般。天文科學(xué)家把主序星光譜型為O、B、A、F、G、K、M(oh be a fine girl,kiss me!)。恒星的演變是主序星內(nèi)部核聚變到外部核聚變（膨脹）形成紅巨星，如果恒星質(zhì)量小于1.4倍太陽質(zhì)量會形成白矮星而終止生命；如果恒星質(zhì)量達(dá)到錢德拉塞卡極限（1.4倍太陽質(zhì)量）會經(jīng)過超新星爆發(fā)形成中子星才終止生命，恒星質(zhì)量達(dá)到奧本海默極限（2~3倍太陽質(zhì)量）會經(jīng)過超新星爆發(fā)形成黑洞終止一切。黑洞中t是空間，r是時間，時間朝里面。r=0——時間的終點(diǎn)，它被稱為奇點(diǎn)（曲率發(fā)散）；黑洞有一個大小，邊界叫視界（曲率不發(fā)散）。有一個很有趣的實(shí)驗(yàn)“火箭飛向黑洞時宇航員和無窮遠(yuǎn)觀測者看到什么”，結(jié)果是宇航員就會穿過視界進(jìn)入黑洞并且潮汐力不斷增大到奇點(diǎn)會被撕裂；觀測者看到火箭越來越慢、越來越紅（紅移）、越來越暗并且看不到火箭進(jìn)入黑洞，因?yàn)楣庾油Ａ粼谝暯?、光子慢慢往外跑。潮汐力是萬有引力差的表現(xiàn)，如地球上的潮汐是月球和地球球心連線上地球兩點(diǎn)有萬有引力差，帶動地球海水運(yùn)動形成潮汐。我們知道牛頓和愛因斯坦不是神童，或者他們小時候還有點(diǎn)笨，但他們成就還是那么大。正如趙崢教授說的“老師既要照顧優(yōu)秀學(xué)生，也要照顧看起來功課好像很一般的學(xué)生”。因?yàn)殡S時你都會教出一個“愛因斯坦”或者“牛頓”??

三、愛因斯坦和霍金的主要生平和成就

愛因斯坦1879年3月14日上午11時30分，愛因斯坦出生在德國烏爾姆市；對他比較重要的年份是1895年在阿勞中學(xué)學(xué)習(xí)；1902年6月16瑞士伯爾尼專利局雇傭；1905年發(fā)表量子論、提出光量子假說、解決光電效應(yīng)、4月向蘇黎世大學(xué)提出論文《分子大小的新測定法》取得博士學(xué)位、5月完成論文《論動體的電動力學(xué)》——狹義相對論；1915年11月提出廣義相對論引力方程的完整形式，并且成功地解釋了水星近日點(diǎn)運(yùn)動。

霍金1942年1月8日出生于英國的牛津；1974年 被選為英國皇家學(xué)會會員，他繼續(xù)證明，黑洞有溫度，黑洞發(fā)出熱輻射，以及氣化導(dǎo)致質(zhì)量減少；1975~1976年間 獲得倫敦皇家天文學(xué)會的埃丁頓勛章、梵蒂岡教皇科學(xué)學(xué)會十一世勛章、霍普金斯獎、美國丹尼歐海涅曼獎、馬克斯韋獎和英國皇家學(xué)會的休斯勛章6項(xiàng)大獎；1978年 獲物理界最有威望的大獎——阿爾伯特·愛因斯坦獎；1988年 出版《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，獲沃爾夫基金獎；2009年8月12日 獲得自由勛章。

看到最多的是這兩位科學(xué)家對宇宙學(xué)的貢獻(xiàn)、對物理學(xué)的深造和發(fā)展，并且他們都熱愛科學(xué)、熱愛和平和熱愛全世界的人類。他們都擁有思想的自由，身體的無驅(qū)無束。

四、感悟宇宙、感受科學(xué)，科學(xué)的無止境進(jìn)步

宇宙之博大，沒有人知道有多大，人類的發(fā)展前途也無極限?；艚鹱谳喴紊纤伎己诙矗沂竞诙矗ìF(xiàn)在叫霍金輻射）的射線輻射及黑洞的表面積永遠(yuǎn)也不會減少，這又是常人無法完成的，霍金的精神——人類的意志是多么堅毅和不屈。面對黑洞愛因斯坦的廣義相對論都有無足，還需要完善。就像美國有一位33歲的民間科學(xué)家提出的“超級極其簡單的科學(xué)定律”這是一個八維空間240種粒子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)，據(jù)稱就是時空的秘密，時空的穿梭的條件。我們的科學(xué)任務(wù)還沒完成，因?yàn)檫€有粒子沒發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)進(jìn)步靠什么？靠的就是對科學(xué)的執(zhí)著和耐得住孤獨(dú)。中山大學(xué)最年輕的教授中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院賀雄雷教授，他領(lǐng)導(dǎo)的課題組，在研究染色質(zhì)結(jié)構(gòu)如何調(diào)節(jié)DNA突變工作中取得重要進(jìn)展，其研究成果以論文形式發(fā)表在3月9日的《科學(xué)》雜志上。這是中大史上首篇以第一單位在《科學(xué)》雜志發(fā)表的論文。而他在中大實(shí)驗(yàn)室里自己做實(shí)驗(yàn)沒收入的兩年，誰理解他？只有他自己知道自己需要什么，那就是對科學(xué)的執(zhí)著！成功只留給付出過努力并堅持的人！

第三篇：《走進(jìn)霍金的宇宙世界》讀后感

《走進(jìn)霍金的宇宙世界》讀后感

時間在不停地流逝，我們卻似乎渾然不知。

也許，每天最大的謊言——今天要早睡，明天要早起。也許我們沒有背叛自己，但我們背叛了時間。

“上課睡覺覺，下課打鬧鬧，考試死翹翹?！?/p>

我們只有累了，才放慢腳步；錯了，才想到后悔；失去了，才懂得珍惜。

時間就像河流，一去不復(fù)返，無情地將一切裹挾而去。我們卻把一切都?xì)w罪于時間。時間究竟是什么？

時間，是指宏觀一切具有不停止的持續(xù)性和不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)的各種變化過程，其有共同性質(zhì)的連續(xù)事件的度量衡的總稱。這個概念可能有些復(fù)雜，但從物理學(xué)上講，時間其實(shí)存在于四維空間，它同現(xiàn)實(shí)世界的物體一樣，也有“長度，高度”。它是我們最熟悉的，也是最陌生的。

我們總有各種各樣的回憶，這些回憶，讓我們不禁想回到過去，逃避現(xiàn)在。

那么，在科學(xué)的眼里，這樣的時間旅行是否可行呢？通往過去或未來的“時空隧道”，是否真正存在？

讓我們從遠(yuǎn)一點(diǎn)想起。在物理學(xué)上，任何物體都不是絕對光滑平整的，它們的表面都會有許多裂紋和皺褶。這個定律同樣適用于四維空間，大大小小的時間裂痕就充斥在我們周圍，它們就是蟲洞。

蟲洞一直在我們周圍不斷變化著，這可能有些難以想象，但這是真的。這些蟲洞連接著兩個時間和空間，不幸的是，這些多如繁星的時間旅行的捷徑，只有幾千萬億分之一厘米寬。這顯然不足以讓一個人穿越。

如果我們造出一臺時間機(jī)器，把蟲洞放大，是不是就能回到過去了呢？

答案是否定的。設(shè)想一下，假如有一位科學(xué)家，真的通過某種方式造出了一個通往一分鐘前的蟲洞，他就可以回到一分鐘以前。

透過蟲洞，他看到了一分鐘前的自己。就在這時，他做出了一個瘋狂的舉動——他向?qū)γ娴淖约洪_了一槍。然后呢?

結(jié)果當(dāng)然是他死了。

那么，開槍的又是誰呢？難道是已經(jīng)死去的、一分鐘以后的他？

一切完全不合邏輯，很明顯，這是個悖論。原因就在于循環(huán)效應(yīng)。

如果將麥克風(fēng)與音響放在一起，放出一點(diǎn)聲音，那么這些音波就會在麥克風(fēng)與音響之間無限地循環(huán)，假如聲音不在中途流失的話，音波就會越來越強(qiáng)，直到摧毀音響。這就是循環(huán)效應(yīng)。只不過對于蟲洞而言，循環(huán)并摧毀它的不是音波，而是宇宙射線罷了。所以，即使有這樣的蟲洞，也會在瞬間被摧毀。

也就是說，我們不可能回到過去。否則，悖論就會成立。

但是，并不是所有的時間旅行都沒有希望，至少，我們還有未來。

愛因斯坦曾發(fā)現(xiàn)，時間在有些地方會變慢，在有些地方則會加速，質(zhì)量越大的物體，越能拖住時間。物理學(xué)還有另一項(xiàng)自然法則：沒有物體能超過宇宙的極限速度，那就是每秒30萬千米的光速。這些就是我們進(jìn)行時間旅行的關(guān)鍵。

我們雖然不能超光速，但可以99.99%的接近光速。這時，神奇的現(xiàn)象就會發(fā)生，由于沒有物體能超光速，自然法則就會把我們的時間放慢，以維持這一法則。而在外界，時間的速度是不變的。所以，在“近光速列車”內(nèi)過去一分鐘，外界就有可能過去了一天，甚至一年。速度也高，反差也就越大。

想像一下，如果我們僅用5分鐘，就來到了2150年，我們會看到什么？

時間旅行，真的很神奇，很美妙。

然而我們旅程中真正美妙的地方，是它能向我們展示，宇宙有多么神奇，科學(xué)有多么巨大的魅力。

它也告訴我們，我們的回憶雖然很美好，但再美的云在空中都會被被微風(fēng)剪碎，再美好的回憶都抵不住時間。喜歡現(xiàn)在的自己，我懷念過去的我們。人生本就浮云一片，懷念過去的我們，不如喜歡現(xiàn)在的自己，讓科學(xué)的翅膀，帶自己翱翔。

珍惜了今天，你就擁有了明天。這，就是時間。

第四篇：從愛因斯坦到霍金的宇宙心得體會

從愛因斯坦到霍金的宇宙心得體會

在經(jīng)過這幾節(jié)課的學(xué)習(xí)后，我收獲很大，并對相關(guān)知識有了較為深入的了解。并對這門課產(chǎn)生了濃厚的興趣。趙崢教授以其廣博的知識和深入淺出、引人入勝的講解深深吸引了我。以下便是我在這門課中的學(xué)習(xí)與收獲：

這門講述的是前人對宇宙的探索，從物理學(xué)的發(fā)展出發(fā)，主要介紹和講敘愛因斯坦和霍金對宇宙的貢獻(xiàn)。使我對愛因斯坦這位天才式人物以及他的工作有了深入的了解。下面我就簡單說一下我的收獲：

這門課使我對愛因斯坦及他的相對論有了更深入的了解。早在16歲時，愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進(jìn)的電磁波，他產(chǎn)生了一個想法，如果一個人以光的速度運(yùn)動，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？愛因斯坦認(rèn)真研究了麥克斯韋電磁理論，特別是經(jīng)過赫茲和洛倫茲發(fā)展和闡述的電動力學(xué)。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的，經(jīng)過長期的努力，他終于創(chuàng)立了相對狹義相對論的有關(guān)原理：1．物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式。2．在所有的慣性系中，光在真空中的傳播速度中具有相同的值C。當(dāng)世人驚嘆于他的成就時，愛因斯坦并沒有放棄繼續(xù)深入研究，他發(fā)現(xiàn)了自己理論中的一些漏洞。比如引力問題，狹義相對論對于力學(xué)、熱力學(xué)和電動力學(xué)的物理規(guī)律是正確的，但是它不能解釋引力問題。于是，他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性，又利用在局部慣性系中萬有引力與慣性力等效的原理，建立了用彎曲時空的黎曼幾何描述引力的廣義相對論理論。至此，一套完整的體系呈現(xiàn)在人們面前。他的思想極大的推動了物理學(xué)的發(fā)展，給后人留下了寶貴的知識和精神財富。通過對他的了解，不但使我了解到了一套科學(xué)的研究方法，還讓我明白了做學(xué)問要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S，任勞任怨的精神以及刻苦的努力。一位偉人，就是一盞明燈，照亮了我們前進(jìn)的道路，我們要沿著他的腳步，探尋未知的世界。

與此同時，我還對霍金及其研究的黑洞產(chǎn)生了濃厚的興趣。在伽利略逝世三百周年之際，霍金出生了。他從小就擁有了對自然科學(xué)的強(qiáng)烈興趣。在他21歲得知自己患上了不治之癥后，他更加努力的去學(xué)習(xí)和研究。在1970年，他發(fā)現(xiàn)了奇性定理，在1972年，他發(fā)現(xiàn)了面積定理。兩年之后，他發(fā)現(xiàn)了霍金輻射現(xiàn)象。同年，他用彎曲時空量子場論證明了黑洞有熱輻射。黑洞的溫度是真溫度。面積的確是熵。之后，他還對宇宙航行等問題做了更加深入的研究。從他的身上，讓我們看到了信仰的力量，帶給我們前進(jìn)的動力……

在物理課上，我不僅收獲了許多知識，同時也認(rèn)識了許多偉大的人物，這對我產(chǎn)生了很大的影響，讓我收獲頗豐。我們大學(xué)生對天文、對相對論還是有很大的好奇心的，或許我們只能去圖書館查閱、在網(wǎng)上瀏覽，但通常都缺少一個學(xué)習(xí)途徑，趙老師的講解讓我學(xué)到很多知識，使抽象的理論知識真正得到理解，激發(fā)我們的創(chuàng)新能力和興趣。趙老師教學(xué)也很深入淺出，講課過程中避開繁雜的數(shù)學(xué)計算，在輕松愉快的氛圍下掌握深奧理論的主要思想，了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的曲折歷程, 學(xué)到科學(xué)研究的方法。通過這門課的學(xué)習(xí)，我不僅對科學(xué)的發(fā)展歷程有了更加清楚的認(rèn)識，同時開闊了視野，活躍了思維，使我真正領(lǐng)略了科研的真諦，也被趙老師淵博的知識所吸引。不過我覺得，短短的這幾節(jié)課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。今后，我一定會利用圖書館的資源，滿足自己在這方面的興趣，不斷增長自己的見識，為自己將來的發(fā)展鋪路！

第五篇：聽《從愛因斯坦到霍金的宇宙》有感

從愛因斯坦到霍金的宇宙——學(xué)習(xí)心得

在經(jīng)過這幾節(jié)課的學(xué)習(xí)后，我收獲頗豐，并對趙崢教授的課程有了較為深刻的認(rèn)識，對這門課產(chǎn)生了濃厚的興趣。趙崢教授以其幽默的風(fēng)格和四射的人格魅力深深感染了我。以下便是我在這門課中的學(xué)習(xí)與收獲：

這門主要講述的是對宇宙探索的過程和經(jīng)驗(yàn)的積累，主要介紹和講敘愛因斯坦和霍金對宇宙的貢獻(xiàn)。

首先，教授講了愛因斯坦的生平和物理學(xué)的革命。從愛因斯坦對自己只讀過一年的阿勞中學(xué)的評價“這個中學(xué)用它的自由精神和那些不仗外界機(jī)勢的教師純樸熱情，培養(yǎng)了我的獨(dú)立精神和創(chuàng)造精神。正是阿勞中學(xué)，成為了孕育相對論的土壤”中我們懂得了，學(xué)校對學(xué)生的成才有多么的重要。正如趙崢教授總結(jié)的“寬容與空閑——科研成功”沒有阿勞中學(xué)的思想自由，就沒有愛因斯坦的追光遐想，更沒有后來的相對論。想想，小時候我們都有這樣的“幻想”吧，我們現(xiàn)在卻平平凡凡，為什么呢？堅持，對！就是堅持，偉人都為他們的想法付出自己畢生的精力，他們忠誠“不是有希望才去堅持，而是堅持就有希望”的道理。高中生物書上的醫(yī)生富蘭克林她首先發(fā)現(xiàn)了DNA的螺旋結(jié)構(gòu)，但就是因?yàn)樗轻t(yī)生不是科學(xué)家她受到更多抨擊，她沒有堅持而放棄了研究。后面的就是克里克和沃森經(jīng)過不懈的堅持研究成功揭開DNA的神秘面紗——雙螺旋結(jié)構(gòu)，他們還獲得1962年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。堅持的品質(zhì)在愛因斯坦身上都是顯示得淋漓盡致，他不管世人對相對論的不理解和反對，他一方面自己研究，一方面請教其他領(lǐng)域的學(xué)科，他從狹義相對論發(fā)展到廣義相對論，孤獨(dú)幾年后到光線偏折實(shí)驗(yàn)證實(shí)相對論是正確的，世人才開始相信他的相對論。就是愛因斯坦的偉大物理貢獻(xiàn)改良了牛頓的物理學(xué)不足，把物理學(xué)提升另一高度！

后來，教授講了彎曲的時空——廣義相對論。這一部分比較難去分析，就我現(xiàn)在理解就是“有質(zhì)量的物體在空間里，它會壓垮那個空間使時空彎曲，自由落體運(yùn)動是慣性運(yùn)動、引力質(zhì)量等于慣性質(zhì)量、萬有引力和慣性力在時空點(diǎn)領(lǐng)域是等效的，所以相對論有相對性原理和光速不變原理”。趙崢教授總結(jié)的“創(chuàng)新=猜想+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”，當(dāng)愛因斯坦遇到狹義相對論慣性系（慣性系是相對絕對空間是靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系就是慣性系；狹義相對論否定絕對空間）沒法定義時，他想到的不是去定義這事，而是猜想“慣性系困難、萬有引力困難和廣義相對原理（慣性力困難）——可能是同一個困難，而且是一種幾何關(guān)系。這個猜想打破了人類的慣性思維，的確，符合邏輯思維的事情就不是創(chuàng)新而是事情發(fā)展的必然趨勢。

當(dāng)時數(shù)學(xué)界也發(fā)生了一場革命，鮑耶、羅巴切夫斯基、高斯和黎曼創(chuàng)立非歐幾里得幾何，加上歐幾里得幾何的《幾何原本》中第五公設(shè)（平行原理）——彎曲的幾何學(xué)，還發(fā)展了黎氏幾何——球面幾何（正曲率）和羅氏幾何——馬鞍面上的幾何（負(fù)曲率）。最終得出廣義方程Ruv-1/2*R*guv=κ*Tuv（Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c）-gμν）其中 G 為牛頓萬有引力常數(shù)。方程左邊是時空曲率、右邊是物質(zhì)，這是由十二條帶有橢圓型約束的二階雙曲型偏微分方程整合的。最后用三個實(shí)驗(yàn)證明廣義相對論是正確的；一是水星近日點(diǎn)的進(jìn)動，二是光線在引力場中的彎曲，三是光譜線的引力紅移。成功真的不簡單，要得天時得地利還要得人和，但機(jī)會是留給有準(zhǔn)備的人，你不準(zhǔn)備好你又怎么能捉住機(jī)會呢，機(jī)會一逝即去??

第三部分講得是從白矮星、中子星到黑洞。提到黑洞我們最熟悉不過的就是霍金，可能在我們現(xiàn)實(shí)生活中首先聽到或看到黑洞就是聽《時間簡史》介紹或看《時間簡史》。其實(shí)不然，黑洞在拿破侖時代就已經(jīng)討論，當(dāng)時提出叫這種星名為暗星——不發(fā)、不反光，米歇爾（1783年）在《宇宙體系論》和拉普拉斯（1796年）在《天體力學(xué)》都提到暗星。一般認(rèn)為黑洞的密度都很巨大達(dá)100億噸/立方厘米，后來發(fā)現(xiàn)如果質(zhì)量有10的8次方個太陽質(zhì)量那么重的黑洞密度和水一般。天文科學(xué)家把主序星光譜型為O、B、A、F、G、K、M(oh be a

fine girl,kiss me!)。恒星的演變是主序星內(nèi)部核聚變到外部核聚變（膨脹）形成紅巨星，如果恒星質(zhì)量小于1.4倍太陽質(zhì)量會形成白矮星而終止生命；如果恒星質(zhì)量達(dá)到錢德拉塞卡極限（1.4倍太陽質(zhì)量）會經(jīng)過超新星爆發(fā)形成中子星才終止生命，恒星質(zhì)量達(dá)到奧本海默極限（2~3倍太陽質(zhì)量）會經(jīng)過超新星爆發(fā)形成黑洞終止一切。黑洞中t是空間，r是時間，時間朝里面。r=0——時間的終點(diǎn)，它被稱為奇點(diǎn)（曲率發(fā)散）；黑洞有一個大小，邊界叫視界（曲率不發(fā)散）。有一個很有趣的實(shí)驗(yàn)“火箭飛向黑洞時宇航員和無窮遠(yuǎn)觀測者看到什么”，結(jié)果是宇航員就會穿過視界進(jìn)入黑洞并且潮汐力不斷增大到奇點(diǎn)會被撕裂；觀測者看到火箭越來越慢、越來越紅（紅移）、越來越暗并且看不到火箭進(jìn)入黑洞，因?yàn)楣庾油Ａ粼谝暯?、光子慢慢往外跑。潮汐力是萬有引力差的表現(xiàn)，如地球上的潮汐是月球和地球球心連線上地球兩點(diǎn)有萬有引力差，帶動地球海水運(yùn)動形成潮汐。我們知道牛頓和愛因斯坦不是神童，或者他們小時候還有點(diǎn)笨，但他們成就還是那么大。正如趙崢教授說的“老師既要照顧優(yōu)秀學(xué)生，也要照顧看起來功課好像很一般的學(xué)生”。因?yàn)殡S時你都會教出一個“愛因斯坦”或者“牛頓”??

總之，機(jī)會總是垂青那些有準(zhǔn)備的人，只要你勤于鉆研，不懈追求，就一定能擁有屬于你自己的明天