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学习之<时间简史>
20170814 周一
刚看完吴军老师的数学之美，对于科学的兴趣又提升了许多，书里提到了《时间简史》一书，对于宇宙、万事万物一直好奇的我，决定再来看看这本书。这次呢，我把此书当作科普读物，所以不会深究很多东西，当然还是会记录一些，毕竟看到心动的地方，总会想留下点什么。
以前我总是想看纸质书，觉得拿着一本书，再选一好地方，享受惬意的时刻，手指一篇篇翻阅，很有感觉，觉得那样才是读书。但慢慢发现，即使买到了很多书，一是很难有安静的环境，二是书的确不便携带，想看的时候却没有书，但又不会总把书带在身上吧。后面电子书兴起，但是我不喜欢，一是电子书没有纸质书有感觉（装逼感），二是电子书做不了笔记，而且想回看的时候很难。所以很长一段时间，都没有接触电子书。直到考研结束后，时间很多，但又一时闲不下来，然后就下载了电子书《三体》来看。因为书很好看，很有吸引力，所以克服了许多“困难”，慢慢的就习惯了，现在便觉得电子书很方便。所以，现在我一般选择下载成电子书PDF，然后在电脑上边看，边用“印象笔记”做笔记、感想，经过上本书的实践，觉得这样很好，所以在这里啰嗦了这些，想把这样的读书方式推荐给大家。
时间简史-A BRIEF HISTORY OF TIME，史蒂芬·霍金。
20世纪20年代，哈勃发现红移定律，宇宙演化观念才兴起，现代宇宙论诞生。1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射。奇点可看作空间时间的边缘或边界。我们从何而来，宇宙为何是这样的。宇宙的世界太庞大，太震撼。
第1章，宇宙图像。讲述了整个物理学、宇宙论发展史，还关乎哲学，有些东西很深奥，就如是否会有统一理论等问题，内容很多，思维量很大，眼界大开。当然，有些东西很晦涩，比较难理解。
20170815 周二
第2章，空间和时间。从伽利略（存在绝对静止）到牛顿（不存在绝对静止），再到爱因斯坦（相对论）。时间不能脱离空间而存在，时空一体。当忽略引力效应时，得到狭义相对论，光速恒定，通过时间和空间的任何物体的轨迹必须是直线。关于引力效应：光是传播速度最快的，没有东西能超过光速。但是牛顿引力理论，物体之间的距离改变，引力就会改变。那么这个引力的影响需要传播时间吗，或者说距离改变之后，另一物体受力是立即改变的吗？（引力效应是以无限速度传递的吗）为此，爱因斯坦于1915年提出广义相对论：革命性思想，引力不像其他种类的力，时空不平坦，物体总是沿着四维时空的直线走（四维上，行星运动轨迹是直线的，投影到我们的三维世界，便是椭圆等了），质量（引力）会引起时空弯曲，就连光线在经过太阳（大质量，还有黑洞等）附近时，也会被折弯（正如日全食时，看到的钻戒点）。
一点思考：时间空间是相互联系的，我们感知的时间流逝，是凭借空间的变化而得到一种感知。试想一个场面，所有事物都静止，包括空气，如果不是自己在呼吸，可能都感知不到时间的逝去。我们说的速度，需要事物作为参考，光速对于平常我们观测的速度来讲，快了太多数量级，所以我们认为光速恒定。
第3章，膨胀的宇宙。不同的恒星具有不同的光谱。多普勒效应观测到红移现象，证明宇宙在膨胀（膨胀的气球模型）。如果广义相对论正确，那么由霍金和彭罗斯证明了宇宙有一个开端，就是奇点处的宇宙大爆炸。而对于奇点（包含黑洞），是一个零体积的区域，物质的密度和时空的曲率无限大，在此处理论自身失效（因为数学不能处理无穷大的数）。事实上，我们所有的科学理论都是基于时空是平滑的和几乎平坦的基础上来表述的（因为人的三维认知感受和时间连续，认为一切都是因果的，不会有“断裂”的时间）。关于奇点，人们开始从量子力学上寻找但答案。随着科学发展，现在已知到，广义相对论只是一个部分理论，关于奇点等极其微小范围的理论研究，就需要量子力学的补充了。
一点小思：书中几乎将整个物理学的演化史讲述了一遍，人类探索世界的过程十分缓慢，但是放在宇宙尺度上，就是一次大爆炸，对于人类为何会有这样的思考能力，感到很神奇。对于地球上的万千生物，唯独只有人类有这样的能力，真的太让我惊讶，当然这些问题已经超过我的认知，没有答案。科学家的强大，在于能突破人类已有的认知，探寻真理，从而影响世界。也许我们所谓的理论，甚至真理，都只是片面的一角，只是我们在“局限”的环境下得到的一些统计结果。似乎数学是完美的，它不受实验等现实的影响，但是在我们知道得越多，越发现未知的更多。现在的量子力学，又是一个新世界，而在此的探索，将会困难重重。人类终会老去，但是探索科学的精神会永存下去，一代接一代，人类生生不息的精神，将是宇宙中最强大的力量。
对于物理学，对我有十分的吸引力，惊叹于竟能用一个个公式，一些些理论，就能解释纷繁的现实世界，在物理的世界里，一切都是那么纯粹，那么神奇。我曾经幻想过从事物理学，但现实的我走了另一条路，我想物理于我，更多的是仰望，自己要涉足，有着很多的不足；而且做一些更实际的事，才是现在的我正确的选择。最近能提起兴趣，欣赏此书，心里很高兴，虽自认为自己积累了很多物理学知识，但是系统的看了书之后，发现里面的“水”很深，有很多内容点一时难理解。我没有深究里面的种种，我想通过这本书，系统的建立起自己对物理学、我们生活的宇宙的演化的认识，当做科普读物，提升自己的使命感、科学感。
20170816 周三
第4章，不确定性原理。1926威纳·海森堡提出不确定性原理，对某个时刻的粒子的速度与位置测不准。量子力学新理论，粒子位置与速度的结合物的量子态作为粒子的观测态。量子力学对一个观测结果预言一组不同的可能发生的结果，并给出概率。可以说，量子力学是实验下的统计科学，是对世界观测的描述。
第5章，基本粒子和自然的力。质子和中子由3个夸克组成。泡利不相容原理：在不确定性原理给出的限制内，两个类似的粒子不能同时具有相同的位置和速度。此原理解释了粒子自旋、“躁动”时，粒子们不会坍缩的原因（试想如果粒子几乎在相同的位置，再有相同的速度话，它们就会“黏”到一起，然后不断地坍缩成均匀稠密的“汤”）。
引力（万有的）：物体之间的引力由虚引力子交换，其所带的力是长程的（有点玄乎…）；而实引力子构成了引力波的东西，其十分微弱。电磁力：作用于带电荷的粒子间。同斥异吸，小尺度下的主要力。弱核力：它制约着放射性现象，只作用于自旋为1/2的粒子。（1967温伯格-萨拉姆）弱作用和电磁作用的统一理论，认为除了光子，还存在其他3个自旋为1的被统称作重矢量玻色子的粒子，他们携带弱力。表明低能量下“看到”的一些不同的粒子，事实上是同一类型的粒子的不同状态。而在高能下具有相似的行为（就如轮赌盘中的球，虽有37种结果，但在高速旋转时，球都是一样的）。就是说玻色子在高能量下，和光子的行为方式很相似。第四种是强核力：它将夸克束缚在一起，将质子中子束缚在一起。携带强核力的粒子被称为胶子，其自旋为1。
1956年，杨振宁和李政道提出弱作用不服从P对称（宇称不守恒，并由吴健雄女士证明），换言之，弱力使得宇宙和宇宙的镜像以不同的方式发展（即镜前的物理定律不适用于镜像后的物理定律！）。1964克罗尔和费兹发现K介子的衰变中，CP对称也不服从，并指出T对称（时间反演）也不服从。这些都只是在一些情况下，对于大多数还是服从CPT对称的。但正是因这些不对称，才有了现在的物质宇宙，不会让正、反物质（粒子、夸克…）全部湮灭了。
小思：这个宇宙太神奇，有人类这样会思考的生物出现真是奇迹。正电荷和电子总是成对出现，但他们竟没有结合一起湮灭掉，而是以电子环绕质子（中子）的形态“稳定”地存在着。难道在更高维度的视野下，圆周运动是“静止”，引力等力只是一种物质存在的标志，是没有“力感”的（？我的胡猜）。对于量子力学，一切成了概率问题，没有完全的确定性，也许整个宇宙的存在都是一个概率上奇迹。
第6章，黑洞。恒星的核反应的热和引力平衡，当燃料耗尽，将开始引力坍缩（太阳可再燃50多亿年）。最后，一个太阳质量的恒星将坍缩成白矮星（不会坍缩），10个的超巨星将成一个中子星，30个的将成一个黑洞。不相容原理提供的排斥力有一个极限，因为相对论限制粒子最大速度差为光速。1.5个太阳质量（强德拉塞卡极限）的恒星便不能抵抗自己的引力而将坍缩了。
如果落到黑洞中，“从这里进去的人必须抛弃一切希望”，根据广义相对论，黑洞中必然存在奇点（密度和时空曲率无限大）。广义相对论预言，运动的重物会导致引力波的辐射，那是光速传播的时空曲率的涟漪。引力波能带走运动物体的能量，就像中午落水的涟漪一样。因为黑洞不能明确的观测到，但现在很多现象能极大的支持黑洞的存在。黑洞会在轴向处释放高速粒子，磁场作用很强。
第7章，黑洞不是这么黑的。小的黑洞，发热发光更厉害，也许更易被探测到。对太初黑洞仍是没有确切观测，但理论上以普遍认同它的存在。黑洞的事件视界的面积即使黑洞熵的量度。说明黑洞会辐射，创生的粒子会从黑洞的邻近逃走。
第8章，宇宙的起源和命运。这一章很宏大，讲了人们对宇宙的整个认识史。对于我们生活的地球，是如此特殊，观测的宇宙也很特别，对此的解释是 人择原理，就是说，“我们看到的宇宙之所以这个样子，乃是因为我们的存在”。就是说，正是因为我们处在一个特殊的时空中，良好的条件才能适合人类的存在。新暴涨模型更好的解释了宇宙为何是现在这样子的。霍金提出使用虚时间，宇宙模型成为有限无边界的，并指出，我们在宇宙看到的所有复杂结构，可由宇宙无边界条件和量子力学的不确定性原理给予解释。宇宙没有开端，也没有终结，它，就是存在。
小思：到这一章节，作者开始系统地讲述了，我的思维只能勉强跟上书中的观点，已没有更多的精力去思考更多的东西。牛人的思考力太强大。
20170228 周一
第9章，时间箭头。热力学箭头、心理学箭头和宇宙学箭头都是同一个方向，宇宙膨胀和无序增加的方向。我们的世界，都是在无序不断增加的过程。
第10章，虫洞和时间旅行。虫洞的形成需要物质赋予时空以负的曲率，虽然理论上能实现，但或许根本行不通，平行宇宙、选择历史假想都只是猜想。宇宙最神奇的地方在于，它竟这样地存在着，而最直白的地方也在于，它就这样的存在着。
第11章，物理学的统一。人们一直在试着做统一，随着量子力学的兴起，统一变得更加困难，引力和其他力（已被大统一理论统一）的统一是现在物理学家很关注的一点。“超引力”假说。然后弦理论，把粒子描绘成在弦里传播的波动。然后异型弦。然后P-膜理论。但都没有完全的让人们相信，基本理论不可能存在单独的表述。对于追求统一理论的感想，作者做了很深的思考，引人深思，“我们的目标是完全理解发生在我们周围的事件以及我们自身的存在”。很多未知的再深入思考，不得不进入哲学的范围了。 PS：小说《三体》应该有受到本书的启发。
第12章，结论。结论就是，没有结论。人类的好奇心似乎超过了人能认知的能力，但是既然让人这样的生物存在，对未知的探索，就不会有终结。
附文：阿尔伯特·爱因斯坦。简述了他的一生与政治的瓜葛。
咖利略·加利雷，可称为近代科学的奠基人，“人类有望理解世界怎样运行，并能通过观察来做到这一点”。简述了咖利略为追求真理做出的贡献。
艾萨克·牛顿，牛人也会有巨大的缺点，甚至难以相处。
全书结束。
总结：
1，我们能从书中感受到作为物理学家深邃的思考力，对逻辑严格的控制力，面对宇宙这个无限大的研究对象，霍金能带我们深入浅出，遨游在无边无际的宇宙物理学世界中。虽然面对着许多未知，但是人们的探索不止，科学的魅力无穷。
2，从小就听说过此书，可是一直没看，我的印象里，一直把它当做那种高深、刻板的科普读物。对数学物理一直有着浓厚的兴趣，小时候没有条件能阅读。到了大学，却流连在花花世界，没有翻阅此类书籍。最近这段时间，整日在实验室，项目工作不紧张，便重拾了读书的爱好。今天终于看完了，对我来说，真的值得一看。现在发现，自己一直对世界，对宇宙有着很多疑问，读了这本书，给了我很多答案。当然得承认，书中很多地方很晦涩，没能完全理解很正常，我很满足于这种看书收获的状态。
我知道，对于宇宙的探索，人类只是看到了其中很小的部分，人可以很伟大，但终究很渺小，所以，也许对于宇宙，我们似乎没必要知道得那么多，但是只有那一点获得真理的可能，人类就停不下求知的欲望。
是什么成就了宇宙，是什么成为了我们自己……也许正是现在的宇宙模样成就了宇宙，我们自己所做的一切成就了自己。
3，虽然现在感触很多，但随着时间的流逝，书中的内容会慢慢忘记，只能留下很少的痕迹。但我觉得，重要的不只是终点，还有当下的体验与生活，就像宇宙一样，以大爆炸开始，可能会以大挤压结束，但是出现在宇宙中的人类存在，将是整个宇宙史最耀眼的时刻。