时间简史

读《时间简史》有感
霍金的《时间简史》，可谓纯科学追求者的《圣经》，霍金本人和他的治学精神，成为一个时尚的符号，这也使艰深晦涩，十分难懂的《时间简史》成为一部风靡中国的畅销读物
《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作，是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。

在这部书中，霍金带领读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍，并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述，使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。

书的名字就告诉了我们，时间的基本性质。

从有人类科学到现在，人类基本还没有能力去证明时间的开端与终点，而且现在我们所使用的时间概念只是针对个别的事物而言。

还有就是到现在人类对于宇宙它的开始与终结也没有相关数理根据。

只能还在百家争鸣地去概括一些现象。

五方面: 我们的宇宙宇宙和时间量子物理与相对论黑洞时间箭头与时间膨胀
我们的宇宙：宇宙是最大的物理实验场，对它的观测是我们了解未知世界的一个巨大的窗口。

它的起源、命运、运动、大小都是我们最常见的问题，前些时候听说宇宙的年龄有了一个较为准确的数值（约为137亿年），宇宙的起点——思维的奇点，由于宇宙现在处于不断的膨胀运动中，所以宇宙起源应是一点，在大约137亿年左右宇宙开始膨胀，这个时刻就是我们现在所说的大爆炸时刻，由于大爆炸是过去发生的，我们是不可能回到过去，去直接或间接观测来断定我们现有的理论对宇宙的起点是否正确，只能通过现在的一些空间、时间残留的信息和现有的物理理论去推导宇宙的起点应该具有的形态，但这是基本上是现代物理的一种推测而已。

宇宙和时间:宇宙是对我们生活的三维空间的称呼，它和时间的关系需从光速不变说起，发现光速不变是近代物理学的起点之一，也是它把空间与时间联系在一起，使时间摆脱了早先与空间相对独立的状态，形成我们现有的四维空间。

由于我们一般认为的四维空间就是三维空间在加上一维垂直空间的时间，四维空间的形态是三维空间的推广，但事实上空间与时间并不是简单的维数累加关系，这是由于我们生活在三维空间中，具有三维空间的实践经验，能识别直线和曲线（一维空间）、平面和曲面（二维空间）的形状，但是，我们没有第四维空间的生活经验，因而对于三维弯曲空间的形象，即使将它们嵌入四维空间还是不能够想出它们具体的形象的，因为它们超越了我们的经验认识和直觉感觉，因此只能凭借数学的抽象思维和逻辑推理去认识。

狭义相对论是把三维平直空间扭曲成球面空间，求得的是三维平直空间在三维球面空间（二维空间与一维时间）上的投影形象；而广义相对论是把三维弯曲空间中的问题嵌入到假想的四维平直空间中去进行数学处理，或给出它们在某一维空间中的投影形象。

但这些都不能简单地、明确地给出四维空间的形象.
量子物理与相对论:量子物理是一门以研究微观的物体运动和物质特性为目标，反映微观运动客观规律的学说。

它与经典物理学本质的区别，在于在宏观领域能量与质量可以分离开来考虑，不必考虑物质所拥有质能转换，而微观的量子空间里，物质即可表现成波动的能量波形式，又可表现成聚合的质点形式，并存在E=mc2的质能转换关系。

我认为量子空间所体现的质能特性正是我们所在空间的一个重要的特性，即质能同价，能质体现出的空间不同，是因为物质在我们空间的投影表现不同，就是说在我们的空间中质量与能量分别是物质在不同两个方向上的投影量。

由于光量子在我们所在的三维空间的投影是电磁波的形式，我们不可能直接地观测它的物质形式，所以它存在不确定性。

量子物理与相对论一直是相对独立的两个物理学理论，它们一个适用于极小的空间，而另一个用于大尺度的空间中，它们都在各自的领域取得了卓越的成就，但从它们诞生以来其间的思想冲突就没有终止过，“上
帝不玩弄骰子”就是量子物理对我们思维冲突的写照，由于微粒子存在波粒二象性，使我们不得不从新考虑以前对物质的认识，以前我们所认识的物质是有着质量、形态的，但现在它竟是能量波的一种形式，我们所看到的微观世界中的物质是那样忽隐忽现、不可捉摸。

我们不能同时准确的得到粒子的位置和速度，只能通过波动学预测出粒子出现的概率。

就像我们玩骰子一样，我们知道每一个点数出现的概率都是1/6，但我们却不可能说出将要出现的点数，而上帝也许所看到的骰子只是一个波包，而通过波的变化或许可以得出将要出现的情况，但这一切只有上帝他自己知道。

这就像两个完全隔离的人对同一件事物的认识，他们谁都不知道对方的认识，更不知自己和对方的认识是否有差距。

相对论与量子物理之间的联系是它们对质能的认识，相对论可以通过空间变换得到能质转换的关系式，量子物理研究基本现象之一是微观物质存在波粒二象性现象，这是两种相对独立的物理学理论对质能统一认识的共同点，有这个共同点并不是巧合。

正是由于相对论与量子物理存在着这样的内在联系，所以在遇到相对论与量子物理都无法解决的问题时，就出现了整和两种学说的量子引力学.
黑洞：在第七章，黑洞不是这么黑的开头说：“黑洞边界--即事件视界--是由刚好不能从黑洞逃逸而永远只在边缘上徘徊的光线在空间--时间里的路径所形成的。

黑洞视界上的交错光波不断叠加、不断抵消，其结果就是黑洞视界上的光波只能是相互平行或散开。

如果从光的粒子性上考虑，光子虽没有内禀质量，却有运动质量。

有质量有速度就必有动量，也就服从动量定理。

两个光子相遇就有可能改变动量大小与方向，从而落入黑洞。

引力的奇点——黑洞，广义相对论破灭而量子引力发生作用的曲率极大的时空区域。

如果只用广义相对论来描写黑洞奇点，我们会（错误地）看到，那里的引力和时空曲率是无限大的。

量子引力可能会以量子泡沫来取代这些无限。

这说明任何理论都有一定的产生与使用范围，不论是经典的牛顿力学还是相对论。

其实就现在而言广义相对论与量子引力都不能真正描述黑洞内部的情况，对其的研究现在还只限于黑洞周围空间，而对其内部更多的是科学家的设想。

引力是黑洞存在的最基本特征，当然黑洞也存在较高频率的能量辐射，但它有着明显的特点，这就是辐射的总强度可能低于同质量的恒星，但它辐射出的单个量子能量较高，即它辐射的电磁发生频率较高。

根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。

当物体失去能量时，同时也会失去质量。

黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。

霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。

但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。

事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很有可能对身体是有害的。

而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿至200亿年，比我们宇宙的历史还长，而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间时间箭头与时间膨胀：以前我们谈论时间箭头时，会发现我们的物理学并不包含明确的时间箭头，它只存在于我们意识和隐藏在物理现象中。

这是因为我们不可能直接的建立和观测时间坐标，对于时间坐标的变化只能通过空间坐标变化来间接推导出来，所以现有的科学定律并不能区分前进和后退的时间箭头，但这并不代表我们不能科学的解释与建立时间箭头。

由于对整个宇宙能量的扩散运动及光速的认识，使我们可以对时间箭头得到一个比较合理的解释，由于光速不变可以得到我们整个宇宙是对于宇宙起点的一个同时球面，这就像一个光量子世界，它所能存在的空间对于光源来说，只是一个以光源为球心的球面，它的时间坐标是光传播的方向它的时间坐标是光传播的方向它的时间坐标是光传播的方向它的时间坐标是光传播的方向，，，，而这个方向始终垂直与而这个方向始终垂直与而这个方向始终垂直与而这个方向始终垂直与光源球面光源球面光源球面光源球面，，，，所以在光量子的世界中不可能直接观测它的时间的箭头所以在光量子的世界中不可能直接观测它的时间的箭头所以在光量子的世界中不可能直接观测它的时间的箭头所以在光量子的世界中不可能直接
观测它的时间的箭头。

时间膨胀首先要知道什么是时间，就是要弄明白人们确立时间概念是作什么的？它的本质是什么？词典解释时间为：事物(如某些行动、过程或情况)存在或继续的期间。

在物理学中的时间是牛顿为了以数学方式描述运动的概念而引入的；他把运动定义为位置随时间的变化，而时间是一个基本量，本身没有定义：运动是用时间来解释的，而不是时间用运动来解释。

爱因斯坦的相对论中以光速不变确立了相对性原理，时间是一个主观概念，同样本身没有定义，所不同的是他把位置变化定义为与因相对运动或运动势发生扭曲变化的物理量，时间也有相应的扭曲变化。

可以看出时间矢量是客观存在，但被人为的主观化了的物理量，它是为了定义物质运动而引入的。

物质运动是位置的相对变化的结果，所以可以定义时间是人们为了观察相对位置变化的一个标准。

如果有运动就需要有一个可以进行比较其位置变化的坐标，这个坐标的伸展速度只有大于等于运动速度才可以进行比较，这就是时间坐标。

由于运动本质是一种能量传递的表现，所以时间矢量也必须是以能量变化运动为基础的。

而由于广泛存在的电磁运动是具有最快性和不变性基本能量变化运动，所以可以认为人们在观察运动时都是以电磁运动作为衡量物质运动的时间标准。

其中电磁波是能量发散的基本表现，所以也可以认为时间是能量以电磁波发散的一种体现，它的速度是光速，方向是垂直与我们的三维空间。