霍金的宇宙观

霍金的宇宙观

(2006-06-22 10:57:20)

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史蒂芬.霍金教授，一个富有传奇色彩，长年坐轮椅，严重的肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者，同时又是继爱因斯坦后当代最伟大的物理学家，他用毕生精力研究黑洞普通物理学定理不再适用的时空领域)和宇宙起源大爆炸原理。他提出黑洞能发射辐射(现在叫霍金辐射)的预言现在已是一个公认的假说。

他的著作《时间简史》前几年传入中国，并在中国流行。深奥的科学我们已是难懂了，但这本书虽然难懂也引起人们兴趣的原因在于，它探求的是宇宙的起源。一个有趣的现象就是，科学特别是天文物理，研究的最终极的东西往往和哲学相交了：我们从哪里来，要往哪里去？

霍金6月19日来北京做了一篇关于宇宙起源为主题的讲演，我有幸阅读了他讲演的中文译本。关于宇宙有没有起点的问题，科学界和宗教界一直纷争。宗教界是认为宇宙有开端，是上帝创造了世界，但反对的人有疑问，如果人们相信宇宙有一个开端，那么很明显的问题是，在开端之前发生了甚么？结果，1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中，空间和时间不再是绝对的，不再是事件的固定背景。相反地，它们是动力量，宇宙中的物质和能量确定其形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。它是没有定义的。实际上，爱因斯坦的理论超越了人们以前时间、空间的概念了，可以没有时间空间存在的。据说这个理论为人们后来证明宇宙有起点奠定了理论基础。但爱因斯坦自己也感到迷惑，因为他也不相信宇宙有起点，那时候，科学界基本一致的认定宇宙是无始无终的。那些相信宇宙具有开端的人，将开端当作上帝存在的论据，把上帝当作宇宙的第一原因或者原动力。

霍金说：还有另一种避免宇宙有一开端的企图是，建议存在一个早先的收缩相，但是由于旋转和局部的无规性，物质不会落到同一点。相反，物质的不同部分会相互错开，宇宙会重新膨胀，这时密度保持有限。两位俄国人利弗席兹和哈拉尼科夫实际上声称，他们证明了，没有严格对称的一般收缩总会引起反弹，而密度保持有限。这个结果对于马克思主义列宁主义的唯物辩证法十分便利，因为它避免了有关宇宙创生的难以应付的问题。因此，这对于苏联科学家而言成为一篇信仰的文章。

但1965年，当时做博士研究生的霍金并不相信苏联科学家的理论，于是就着手和罗杰.彭罗斯一起发展新的数学方法去研究这个问题。我们证明了宇宙不能反弹。如果爱因斯坦的广义相对论是正确的，就存在一个奇点，这是具有无限密度和无限时空曲率的点，时间在那里有一个开端。后来的观测结果也证实了霍金的理论：宇宙在膨胀，宇宙有起点。他最后也没能回答这个古老的终极问题，我们为何在此？我们从何而来？但他坚信我们正在接近这个问题。

注：黑体摘自霍金的讲演稿

从大爆炸到黑洞——史蒂芬·

霍金的宇宙观

网易科技报道 https://www.sodocs.net/doc/2810790547.html,

2004-10-16 17:48:31 来源: 0 不良信息举报

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圣经说：上帝创造了宇宙。

当代物理学家说：宇宙从大爆炸中诞生。

梵蒂冈说：大爆炸理论符合圣经。

史蒂芬。霍金说：大爆炸和黑洞是不可避免的宇宙奇点。

史蒂芬。霍金说：黑洞并不黑，它不仅看得见，而且是白炽的。

史蒂芬。霍金说：在经典物理框架中，黑洞越变越大，但在量子物理框架中，黑洞因辐

射而越变越小。

史蒂芬。霍金说：大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。因

而上帝对宇宙的贡献消失殆尽。

史蒂芬。霍金与照顾他十几年并且笃信天主教的妻子离婚。

有人说史蒂芬。霍金是继爱因斯坦之后最伟大的天才，也有人说他是疯子。

史蒂芬。霍金是谁？

（二）史蒂芬。霍金

史蒂芬。霍金是英国理论物理学家，他的生日是1942年1月8日，这一天刚好是伽利略三百周年的忌日。1959年，17岁的霍金开始就读与牛津，并在剑桥跟随导师邓尼斯。西

阿玛作博士论文。

然而就在这时，霍金被诊断患上一种叫做“肌肉萎缩性侧面硬化症”的疾病，这种病至

今仍不能治愈乃至于控制它。史蒂芬。霍金最终只能永远坐在轮椅上并且失去了语言能力，一切生活完全依靠他的妻子简。瓦尔德照顾。但这位据称全身只有三个手指能动的残疾人，却依靠惊人的毅力，完成了一系列惊人的关于大爆炸和黑洞的理论，对量子物理作出了巨大的贡献，将宇宙伟大而神秘的背景展现给世人。他被广泛尊崇为继爱因斯坦之后最杰出的科学家。1974年，霍金被授予“剑桥卢卡逊数学教授”一职。

在就职典礼上，霍金十分费力地将名字签在名册上，而这本名册最前页的签名便是——

伊萨克。牛顿。

霍金对物理学的毕生贡献便是证明了，在经典物理的框架中，大爆炸和黑洞是不可避免的，黑洞将越变越大；而在量子物理的框架中，黑洞却因为辐射越变越小。大爆炸和黑洞奇点不仅被量子效应所抹平，而且宇宙正是起始于此。霍金对科普的贡献则在于，他写了一部脍炙人口的读物——《时间简史》，该书荣登畅销书榜达一百多周，先后被译成三十三种文

字，售出五百五十万册以上。

本文将以《时间简史》为主线，介绍史蒂芬。霍金的学说。

（三）我们的宇宙

宇宙是无比的神秘，以致于当每一个人抬头仰望星空的时候，他都会不禁想了解繁星点点的背后到底隐藏着什么。我们的祖先认为"天似苍穹，地如棋秤"，而古印度人的祖先认为

大地是驮在一只大象的背上。

在公元前340年，古希腊哲学家亚里士多德在他的《论天》一书中，阐述了以下观点：

一、月食是由于地球的影子投到月球上所致。

二、由于月食时看到的地球的影子总是圆的，可以推断地球应该是一个球体，而不是圆

盘状。

三、地球是宇宙的中心。太阳、月亮、行星和其它恒星分别附在八个天球上，以完美的

圆形轨道绕地球旋转。

基督教将亚里士多德的理论完全接纳，认为与《圣经》的宇宙观一致，符合上帝创世的理论。这个宇宙模型的最大优点，就是在最外层的恒星天球之外，为天堂和地狱留出了空间。

1514年，教士尼古拉。哥白尼提出了“日心说”，认为太阳静止地位于宇宙的中心，而地球和其它的行星围绕着太阳作圆周运动。由于害怕教会的迫害，哥白尼只能秘密地传播他的学说。后来，伽利略观测木星时，发现木星的几个卫星围绕着木星旋转，这表明其它星球不一定围绕着地球旋转。继而开普勒修正了哥白尼的理论，用椭圆轨道取代了圆周轨道，使其很好的符合观测结果。他们的公开支持，最终宣告了亚里士多德学说的终结。

1687年，伊萨克。牛顿出版了举世闻名的《原理》。在书中提出了著名的万有引力定律。《原理》一书解决了物体如何在空间和时间中运动的问题。

人们利用他的理论，甚至可以精确地计算星球运行的轨道。

但是问题又出现了。根据万有引力定律，星球间总是相互吸引的，它们似乎不能保持大尺度上的相对静止，而终将落到一起。牛顿也意识到了这点，他解释说：如果有限颗行星分布在一个有限的区域中，这种情形的确会发生。但如果存在无限颗行星，均匀的分布在无限的空间，这种情形就不会发生，因为这时引力分布是均匀的，不存在任何一个使它们聚集的

中心。

其实这是我们所经常遇到的一个理论陷阱。实际上在一个无限的宇宙中，每一颗恒星都可以看作是一个中心，因为在它的每个方向上都有无限多颗恒星。正确的方法应该是：先考虑有限空间的情形，恒星会坍塌到一起。在这个区域外均匀地加上更多的恒星。按照牛顿定律，这些加上的恒星对原先的区域没有什么影响，所以恒星还是会落到一起。我们任意地加上更多的星体，愿意加多少都可以，它们总是会坍缩到一点。换言之，宇宙的局部区域总是不均匀的，应该出现局部性的坍缩，并且这种趋势会逐渐扩大。而观测到的结果并不存在这

种情形。

于是我们遇到了一个不小的问题：无限静态的宇宙不存在！

（四）奥伯斯佯谬

静态宇宙的观念是如此之强，以致于那些意识到引力理论导致宇宙不可能静态的科学家们并没有提出宇宙在膨胀，而是试图去修正他们的理论。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时，还非常肯定宇宙是静态的。因此他不得不在他的方程中引进一个所谓的宇宙常数来进行修正。他引入一个“反引力”，这个力是无源的，是空间－时间结构所固有的。他宣称，空间－时间内在膨胀的趋势，刚好可以平衡宇宙间各物质的相互吸引，结果形成了静态的宇宙。这个理论在以后被爱因斯坦称为是“一生中最不可原谅的错误”。

对于无限静止的宇宙首先发难的通常归功于德国哲学家亨利希。奥伯斯。1823年，他提出了著名的“奥伯斯佯谬”。他指出，如果宇宙是无限静止的和均匀的，那么观察者每一道视线的终点必将会终结在一颗恒星上。那么我们不难想象，整个天空即使是在夜晚也会象太阳一样明亮。有人提出反驳：远处恒星的光线被它经过的物质所吸收而减弱。其实这看似有理的反驳是站不住脚的，因为吸收光线的物质将最终被加热到发出和恒星一样强的光为止。无限静态宇宙只有一种情形能避免夜空象白天一样明亮，那就是：恒星不是在无限久远以前就开始发光。在这种情形下，光线所经过的物质尚未被加热，或者远处的恒星光线尚未到达地球。我们于是又面临着一个问题：是什么使恒星第一次发光？这就是人类探索了无数世纪的问题——宇宙起源。1781年，哲学家伊曼努尔。康德在他的里程碑式的著作《纯粹理性批判》中，深入的辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题，他称这个问题是纯粹的二律背反（即矛盾）。他论证道：如果宇宙没有开端，则任何事件前都必有无限的时间，这是荒谬的；而如果宇宙有一个开端，那么宇宙开端前是什么时间呢？康德认为正反两方面都存在令人信服的论据。事实上他的论证基于了一个隐含的假设，即不管宇宙是否存在了无限久，时间都可以无限地倒溯回去。但即将谈到的大爆炸学说将让我们理解：在

宇宙开端之前的时间概念是没有意义的。

（五）宇宙在膨胀

20世纪的天文学家们利用恒星的光谱来研究恒星。由于每一种元素都有其特定的吸收谱线，使科学家们得以从恒星光谱分析出恒星的组成元素及温度。科学家们在研究这些光谱

时发现了一个奇特的现象：所有光谱的线族都向光谱的红端移动了相同多的量。这意味着什

么呢？

我们都有如下的经验，当鸣笛疾驶的汽车朝我们开过来的时候，笛声是高亢刺耳的；当车远离时，声调则变得低沉，这是因为声音的频率变高和变低所造成的。这个描述速度与频率之间关系的多普勒效应是不难理解的。光是电磁波，低频率出现在光谱的红端，而高频率在蓝端。光谱向蓝端移动，表明我们接收到的恒星的光波频率变高，这意味着恒星在向我们而来；如果光谱红移，则说明恒星离我们远去。

这里不得不提到一位伟大的人物——埃得温。哈勃。1924年，他通过观测证明了我们的星系并不是唯一的星系，他还算出了星系间的距离。

在做了大量的观测之后，他对这些星系的光谱进行了分类和统计。人们预料会发现与红移一样多的蓝移光谱，然而，哈勃的发现令所有的人跌破了眼睛——几乎所有的星系光谱都是红移的，而且红移的量也极有规律，与星系离开我们距离的平方成正比。也就是说，星系离开我们远去的速度与离开我们的距离成正比。星系越远，则离开我们的速度就越快。

人们惊讶地发现：宇宙在膨胀！

星系相对于地球的远离速度是如此的完美，以致于地球似乎又成了宇宙的中心，难道我们又退回到亚里士多德的理论了吗？其实不然。首先我们通过计算可以得出，物质的密度与距离的尺度无关，天体在大尺度上的分布非常均匀，天文观测也越来越证明了这一点。其次，通过伽利略变换（不同坐标系之间运动的变换）不难得出，在宇宙的任何一点都会看到，其它的星体在离该点远去，并且远去的速度和距离的平方成正比。这就象一个吹涨的气球，球上的任意两点都在相互离去，并且两点间的距离越大，它们彼此远去的速度就越快，但没有任何一点可以看作是膨胀的中心，事实上膨胀是非常均匀的。因此我们得出：“在宇宙中没有特殊的位置。每一个观察者看到的现象都是一样的。”这被称作“哥白尼原理”。

（六）三种宇宙模型

宇宙在膨胀是20世纪最伟大的发现之一。这个发现使人类几千年的宇宙观在仅仅不到半个世纪的时间里，发生了翻天覆地的变革。这些变革的新观念几乎是让人目瞪口呆的。以我们现在的知识来观察发现宇宙膨胀之前的宇宙观，我们将会发现之间的对比犹如静态宇宙观比之于地心说一样强烈。人们惊讶地发现，这个看似熟识的宇宙依然陌生。

宇宙将如何膨胀呢？膨胀下去的结果又将怎样呢？

1922年，当爱因斯坦仍在努力寻求广义相对论中平衡宇宙收缩趋势的引力常数时，前苏联数学和物理学家弗雷德曼却在广义相对论的基础上提出两个观点，即不论我们在宇宙中的任何地点观察，也不论我们向宇宙中的任何方向观察，宇宙看起来都是一样的。他指出，仅从这两个观念出发，我们就应该预料到宇宙不是静态的。他基于此建立的宇宙模型与后来

哈勃的观测完全一致。

弗雷德曼模型有两个解。一个解是当宇宙膨胀得足够快时，引力仅仅使膨胀变得缓慢一点，而不能使之停止，宇宙将永远地膨胀下去；另一个解是宇宙膨胀得足够慢，以致于引力

使膨胀最终停止，宇宙将收缩，并在星际间的引力作用下发生大挤压。也可以认为有第三种解，那就是宇宙的膨胀速率刚好快到可以避免坍缩。它与第二类解的不同之处在于，第三类解的宇宙是平坦的，而第二类解的宇宙是象拱形一样弯曲的。第三类解其实就是第二类解的

特例。这两种解的宇宙，模型都是无限的。

而在第一类解中，我们看到了奇异性——宇宙在空间上不是无限的，并且是没有边界的。在这里笔者并没有写错，这种宇宙情形可以用我们的地球来帮助理解。地球的表面是没有边界的，但体积却是有限的，只不过地球表面是二维的，而宇宙空间是三维的。第一类宇宙模型的引力是如此之强，以致于空间被折弯而绕回到自身。

这的确是一个科幻小说的好题材，一个人绕宇宙旅行一周后又回到了出发点。然而霍金告诉我们：“这实际上并没有多大意义，因为一个人还没有来得及绕一圈，宇宙已经坍缩到了零尺度。你必须旅行得比光波还快，才能在宇宙终结之前回到你的出发点——而这是不允

许的！”

对于时间来说，这类解也是有限的，而且它有开端和终点，如同一条绳子的两端，也就是有边界的。我们在以后将会看到，当人们将广义相对论与量子力学结合起来的时候，我们就可以将这条绳子的两端连起来，使时间和空间都成为有限的，并且是无界的。

那么我们的宇宙符合哪一类解呢？这要由我们目前观测到的宇宙的平均质量密度来决定。我们现在观测到的所有星体质量的总和尚不到阻止膨胀所需临界质量的1%，即使将那些我们观测不到的星系间的暗物质考虑进去，全部的质量也未达到停止膨胀所需密度的十分之一。这些结果暗示着，我们的宇宙可能会以当前这种几乎是临界的速率永远地膨胀下去。

（七）相对论

鉴于以后的章节所涉及的内容，这里有必要用一点时间介绍一下相对论。

应该说后来一切不可思议的变革都是从“光速不变原理”开始的。

首先人们意识到光速是有限的。1676年，丹麦天文学家欧尔。克里斯琴森。麦罗发现，木星的卫星不是以等间隔的时间从木星背后绕出来，木星由于公转离开地球越远，则时间间隔就越长。他指出，因为木星离开我们越远时，光从木星发出后到达地球所需的时间就越长。

这表明光不是无穷快的。

将近两200年之后，英国的物理学家詹姆斯。麦克斯韦于1865年提出著名的“麦克斯韦方程”。这个描述电磁波的方程成为光传播的真正理论。该理论预言，电磁波应以某一固定的速度运动。但牛顿力学已经摆脱了绝对静止的观念，速度是相对的，那么光速选择哪个参照物来测量呢？于是人们提出，在真空中存在一种弹性极好的物质——“以太”，光是以它为介质传播的。1887年的“麦克尔逊——莫雷实验”却打破了人们的这一假说。这两个人在地球自转的切线方向和垂线方向上分别对光速进行精确的测量。他们预想切向上测得光速将大于法向上测得的结果，而结果是这两个光速完全一样。

这之后，一位叫做阿尔伯特。爱因斯坦的瑞士专利局职员在他的一篇论文中指出，如果人们愿意抛弃绝对时间的观念，那么整个以太的概念完全是多余的。这一年是1905年，这

篇论文就是赫赫有名的“狭义相对论”。爱因斯坦指出，当光从光源发出后，任何匀速运动的观察者都将测量到同样的光速。光速不变原理使原来人们从未怀疑过的绝对时间化为乌有，并进而得出运动尺变短，运动钟变慢的推论。

其实光速不变原理在生活中随处可见，只是人们从未意识到这一点。

譬如一个人朝我们掷一石块，那么石块离开手时的速率是最快的。如果光速与光源的速率可以叠加的话，石块出手时的光速应该大于在这之前的光速，因此我们将看到石块先出手，然后才看到投掷的动作。这显然与我们日常的经验不符。

至于光速为什么会有这种特性，爱因斯坦在思考了多年后说：“光很奇特，但我们并不

必对其穷究，因为它就是那样一种物质。”

但狭义相对论与引力理论存在不相协调之处。引力理论指出：物体间的吸引力依赖于它们之间的质量和距离，这就意味着如果我们移动一个物体，另一个物体所受的引力就会立即改变，这种情形下引力效应就将以无限的速度传递，而不象狭义相对论所要求的那样，只能

低于光速。

在经过多次失败的尝试之后，爱因斯坦终于提出了革命性的“广义相对论”。

广义相对论指出，引力不同于其它的力，“它是由于物质质量的存在而发生的空间-时间的扭曲。”例如我们的地球，在广义相对论看来，它并非是由于引力的作用而沿着椭圆轨道运动，而是沿着弯曲的空间中最接近直线的被称为“测地线”的轨迹运动。（我们在地面上以直线行走，实际上走的是地球球体表面的一段弧，该弧所在平面穿过地球球心，这段弧称为测地线。这是地球表面最接近直线的轨迹。）这条轨迹是地球在不平坦的空间-时间中走过的最短距离。由于太阳质量所引起的空间-时间的弯曲，虽然在四维的空间中地球以直线运动，但我们在三维的空间中看起来却是沿着一个椭圆周在行进。

这就好比一架飞机在山区上空飞行，它虽然在三维空间中以直线行进，但它在崎岖的二维地面上的投影却是沿着弯曲的轨迹运动。同样，光也必须沿着测地线走，它也不能避免被引力场所折弯。在以后讲述大爆炸和黑洞奇点的章节中，我们将会对此有更深的体会。

（八）大爆炸

让我们回到弗利德曼的宇宙模型上来吧。所有弗利德曼的解都有一个共同的特点，那就是在大约150～200亿年前，宇宙中的所有星系都聚集在一点，这就是所谓的“大爆炸”。该时刻的宇宙密度及其空间——时间的曲率均为无穷大。换言之，弗利德曼宇宙模型所依据的广义相对论预言了宇宙中存在大爆炸奇点，在该奇点处，所有的科学定律全部失效——因为数学上无法处理无穷大数。如果大爆炸时刻前存在着事件，那么它们不会对大爆炸之后的事件造成任何影响，而依据大爆炸前发生的事件对大爆炸后作出判断的科学预见性也不存在。这就是说，大爆炸形成宇宙之前的时间是没有意义的，或者说，发生在大爆炸之前的事件不可能有后果，所以并不构成我们现在宇宙模型的一部分。

这个结论最初很难被大多数人所接受。宇宙和时间都有个起点，这不免带有神干涉的色彩。如同牛顿将最初使星体运动起来的“第一推动”归功于上帝一样，天主教抓住了这个机

会，宣布“大爆炸”理论符合圣经。

许多人为了回避宇宙被创生这一问题，不断地试图寻找稳态宇宙的理论，但几乎每一种新的解释都存在着致命的问题。越来越多的证据显示，“稳态理论”必须被抛弃！

如果早期的宇宙物质彼此靠得非常近，那么早期的宇宙应该是异常炽热的。1965年，美国物理学家罗伯特。狄克和詹姆斯。皮帕尔斯提出，我们应该仍然能看到宇宙早期的白热，那是200亿年前宇宙炽热的辐射经过了漫长的旅行，恰好现在才到达地球，只不过由于宇宙的膨胀使这些光波如此厉害地被红移，以致于只能作为微波辐射被我们观察到。同一时间，在美国新泽西贝尔电话实验室的阿诺。彭其亚和罗伯特。威尔逊正在做一项精密的微波测量实验。他们接收到的噪声比预想的大许多。他们仔细地排除可能的干扰——包括天线上的鸟粪。他们预料，当探测器倾斜指向天空时，由于光线穿过了更厚的大气层，就将受到更多的

干扰，噪声应比探测器垂直指向天空时更强。

然而实验发现，无论探测器朝什么方向，这额外的噪声都是一样的。这说明噪声来自大气层以外。这两位科学家无意中证明了弗利德曼关于在大尺度下宇宙各向同性、异常均匀的假设，而且更大的惊喜还在等着他们。他们听说了狄克和皮帕尔斯关于早期宇宙辐射的工作，立刻意识到自己已经找到了它——2.7K（绝对温度）的宇宙背景辐射！他们二人也因此摘取

了1978年的诺贝尔奖。

同样在1965年，史蒂芬。霍金后来的合作者，英国物理学家罗杰。彭罗斯证明了，在广义相对论的基础上，由于自身引力作用而坍缩的恒星的表面积和体积最终将缩小到零，此时物质的密度和空间——时间曲率均为无穷大，这就是我们以后将要谈到的另一个奇点——

黑洞。

彭罗斯的结果只涉及到了恒星，而并没有涉及大爆炸奇点的问题。正在攻读博士学位的霍金读到了彭罗斯的关于“任何物体受到引力坍缩必须最终形成一个奇点”的定理，并很快意识到如果将该定理的时间箭头颠倒的话，应该得出如下结论：“任何类弗利德曼膨胀模型必须从一个奇点开始”。1970年，霍金和彭罗斯两人合作得论文终于证明了，如果广义相对论是正确的，我们这个膨胀着的宇宙过去必须存在着一个大爆炸奇点！

他们的工作遭到了相当多的反对。科学家们不喜欢奇点和宇宙、时间开端的结论。然而情绪毕竟无法胜过数学定理。随着实验和观测数据的积累，人们越来越清楚地认识到，宇宙

在时间上必须有个开端。

霍金和彭罗斯的研究显示了广义相对论只是一个不完全的部分理论，它无法告诉我们宇宙是如何开始的，并且开始之前是如何的。奇点定理更进一步显示的是，在极早期的宇宙中曾有过一个时刻，那时宇宙的尺度是如此之小，以致于人们不得不考虑另一个伟大的部分理论——描述小尺度效应的量子力学。正如霍金自己所说：“现在几乎每个人都相信宇宙是从大爆炸奇点开始的，而我却改变了想法，并试图说服其他科学家：事实上在宇宙的开端并没有奇点——只要考虑量子效应，奇异性会消失！”

（九）黑洞

在用量子力学考虑大爆炸奇点之前，我们先看看另一个在广义相对论框架下的奇点——

黑洞。

我们都知道逃逸速度。星体所产生的引力场（和星体的质量及密度有关）越大，从其表面逃逸所需的极限速度就越大。如果这个引力场大到某个极限，使以光速运动的物体也不能挣脱它的束缚而逃逸，那么我们将无法观察到这个星体，仅能感受到它的引力效应……这就

是在200年前对黑洞的最初定义。

实际上，对于光不能象对待普通物体那样考虑，因为普通物体在上抛的过程中速度逐渐变慢，并最终落回地面，而光是以不变的速率前进的。因此必须以广义相对论的观点重新解

释黑洞现象，也就是：

光由于强大的引力场造成的空间——时间扭曲，而被强烈地折弯并回到星体表面，不能

从其表面逃逸。

黑洞是一个空间——时间区域，它的最外围是光所能从黑洞向外到达的最远距离，这个边界称为“事件视界”。它如同一个单向的膜，只允许物质穿过视界并落到黑洞里去，但没

有任何物质能够从里面出来！

那么黑洞是如何形成的呢？让我们先从恒星的生命周期说起。宇宙早期的星云物质——绝大部分是氢的极其稀薄的气体——由于自身的引力作用而收缩成恒星。由于收缩过程中气体原子相互碰撞的频率和速度越来越高，导致气体温度上升并最终使恒星发光。当温度如此之高，以致于氢原子碰撞后不再离开而是聚合成氦，这被称为“热核聚变”。聚变释放出的巨大能量使恒星气体的压力进一步升高，并达到足以平衡恒星内部引力的程度，于是恒星的收缩停止下来，并在相当长的时间里稳定地燃烧。当恒星耗尽了这些氢之后，由于核反应的减弱而开始变冷，恒星气体的压力不足以抵抗自身引力的而导致恒星重新开始收缩。恒星中的氦元素发生聚变形成碳或氧之类较重的元素。但这一过程并没有释放太多的能量，恒星继

续收缩。

诺贝尔奖得主，印度裔美籍科学家强德拉塞卡在1928年指出，由于“泡利不相容原理”（在同一轨道不存在两个运动状态完全相同的粒子）的作用，当恒星进一步缩小时，物质粒子靠得非常近并且必须严格地遵守不相容原理，因而粒子之间发散的趋势平衡了恒星自身的引力，使恒星不再缩小。如果这个不相容原理引起的排斥力是电子间产生的，那么恒星将坍缩成为一颗半径为几千英里，密度为每立方英寸几百吨的冷恒星——“白矮星”。科学家们已经观测到大量的白矮星。坍缩的另一种形式为“中子星”——它上面的的电子早已被引力拉到质子上，因此这种恒星全部由中子组成，并靠中子间不相容原理引起的排斥力抗衡自身引力以维持“体形”。它们的半径只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。中子星同

样已经为观测所证实。

强德拉塞卡同时计算出，当恒星质量大于太阳质量的一倍半时，即使不相容原理也无法阻挡恒星的继续坍缩，恒星将无休止的收缩，直至体积为零！此时的物质密度和空间——时间曲率将无穷大。所有的科学定律将在此失效。这就是我们前面所提到的“黑洞奇点”。

事实上存在着这样一种情形：超过强德拉塞卡极限的恒星在耗尽自己的燃料时，它们可能会在被称为“超新星爆发”的巨大爆炸中抛出大量的物质，使自己降到极限质量之下从而避免坍缩。但这不可能总是发生，即使总是发生，那么如果将额外的物质加在白矮星或中子

星上，结果又将这样呢？

科学家们感到震惊，他们无法相信这一理论并对它怀有敌意。他们纷纷撰文试图证明恒星的体积不会收缩到零，这其中也包括爱因斯坦。

但是，史蒂芬。霍金和罗杰。彭罗斯于1965和1970年的研究指出，如果广义相对论是正确的话，那么在黑洞中必然存在着无限大密度和空间——时间曲率的奇点。这个奇点和大爆炸类似，是一切事件的终结之处，科学定律可预见性都将失效。

我们用广义相对论来描述和理解一下黑洞。当恒星坍缩时，恒星发出的光波被强烈的红移。当恒星收缩到它的临界半径时，它发出的引力场是如此之强，使得光波被散开到无限长的时间间隔内。在黑洞外的观察者则会看到，恒星发出的光越来越红，越来越淡，最终再也看不到这颗恒星了。这是一个名副其实的黑的“洞”！

（十）黑洞不寻常的性质

研究黑洞的性质，有助于我们同时理解大爆炸奇点，因为他们之间实在是太相似了。

广义相对论预言，运动的有质量的物体（光子等轻子是没有静止质量的）会导致引力波的辐射，它是以光速传播的空间——时间的涟漪。如同物体辐射出的光子带走了它们的能量一样，物体辐射出的引力波同样将带走它们的能量，因此物质系统将最终会趋向于一种稳定的状态。这好象往池塘里扔一块木头，使水面产生涟漪。涟漪将木块的能量带走，使木块最终平静下来。地球围绕太阳公转而产生的引力波使地球能量损失，其轨道逐渐改变并最终落到太阳上，只是这种能量损失极小，要过一千亿亿亿年才会相撞。

当恒星坍缩成黑洞时，运动会快得多，这时能量的损失也快得多，所以坍缩过程将很快达到不变的状态。这种不变的状态是如何的呢？由于坍缩之前的恒星的状态是多种多样的，包括它的物质形态、质量、旋转速度及恒星内部的复杂运动等等，似乎对坍缩的最终状态很

难作出预言。

加拿大科学家外奈。伊斯雷尔在1967年的研究非常出人意料。他指出：“根据广义相对论，不旋转的黑洞必须是非常简单的、完美的球体，其大小只依赖于它们的质量，并且任何两个不旋转的等质量黑洞必定是完全相同的。”

最初，包括伊斯雷尔在内的许多科学家认为，既然黑洞只能是完美的球形，那么黑洞应该由具有完美球形的物体坍缩而成。然而任何恒星都不是完美的球形，所以黑洞只能坍缩为

一个点。

而罗杰。彭罗斯等人提出了另外一种解释：恒星坍缩的快速运动释放出来的引力波使恒星越来越接近球形，当它最终达到静态时，就成为精确的球体。因此，“任何不旋转的恒星，无论其组成物质、质量和内部结果如何复杂，在其引力坍缩后都将终结于一个完美的球形黑洞，其大小只依赖于它的质量。”这就是著名的“黑洞无毛”定理。这个观点得到了进一步

的计算支持，并很快为大家所接受。

与此同时，新西兰科学家罗伊。克尔计算出广义相对论中描述旋转黑洞的一族解。这些

解表明，黑洞以恒常速度旋转，其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转速度，旋转速度越快，黑洞的赤道部分就越鼓（这和地球、太阳等星体是一样的）。如果旋转为零，黑洞就是完美的球体。伊斯雷尔的发现其实就是克尔解中的特解。

“黑洞没有毛”意味着，物体复杂的和大量的特征信息在形成黑洞的过程中损失了。我

们将在下章中理解它的意义。

黑洞在科学史上是一个特殊的情形，它作为数学模型已经发展到极为详尽的地步，但至今仍没有100%肯定的观测证据来证明它。1963年发现了一个暗淡的类星体红移。这个红移是如此之大，如果看作是引力红移的话，那么它的质量应该很大，而且离我们很近，以致于会干扰太阳系的行星运动。所以它只能是宇宙膨胀引起的红移。红移很大则说明它离我们很远。如果在这么远的距离还能被我们观察到，那么它一定非常亮，也就是说它必须辐射出大量的能量。这么大的能量不可能仅仅是一个恒星发出的，它很可能是一个星系整个中心区域的引力坍缩。人们发现了很多这样的类星体，但它们都离我们非常远，由于很难观测而不能

为黑洞提供结论性的证据。

1967年中子星的发现为证明黑洞的存在带来了鼓舞。因为中子星的半径约10英里，只是黑洞坍缩临界半径的几倍而已。恒星能坍缩到更小尺度应该是理所当然的。

由于光线无法从黑洞中逃逸，因此观测黑洞有些象在漆黑的夜里寻找黑猫。但值得庆幸的是，黑洞的引力效应仍将作用到其临近的星体上。人们观测到一些伴星系统是由一颗可见恒星和一颗不可见恒星互相围绕旋转组成。这类系统中的有一些是强X射线源。对这种现象最好的解释是，物质从可见星的表面被吹起来并落向不可见的伴星，这些物质在强大的引力作用下发展成螺旋轨道（如同水从浴缸中流出的情形），同时变得非常热而发射出X射线。这颗不可见伴星必须小到象白矮星、中子星或黑洞那样，才能引发上述机制。“天鹅X-1”就是这样一个伴星系统。通过对其可见星轨道的研究，科学家们推算出了不可见星的最小质量——大约是太阳的6倍。按照强德拉塞卡的结果来看，它只能是一个黑洞。

宇宙漫长的岁月中，许多恒星应该已经耗尽了燃料并且坍缩了。黑洞的数目甚至比可见星还要多得多。以我们的银河系为例，巨大数量的黑洞的额外引力就可以解释为何银河系会有如此的转动速率，仅考虑可见星的质量是不足够的。某些证据说明，银河系中心有非常巨大的黑洞，其质量大约是太阳的10万倍。恒星若是太靠近这个黑洞，它近端和远端的引力差就会将它撕开，并被黑洞吸引而落到上面去。

虽然落到黑洞上的物质没有象“天鹅X-1”那样热到发出X射线，但可以用来说明在银河系中心观测到的非常紧致的射电源和红外线源。

在类星体的中心被认为是质量更大的黑洞，大约是太阳质量的1亿倍。当物质旋转落入黑洞时，它将使黑洞向同一方向旋转，使黑洞产生强大的类似地球的磁场。落入黑洞的物质会产生高能的粒子，它们在黑洞强磁场的作用下聚焦，形成沿黑洞北极和南极方向向外喷射的粒子流。在许多星系和类星体中我们观测到了这种射流。

也可能存在着比太阳质量小得多的黑洞。它们由于低于强德拉塞卡极限而不可能由引力坍缩形成，只能由巨大的压力压缩而成。在早期宇宙的高温高压条件下会产生这样的小黑洞。一个质量在10亿吨（一座大山的质量）的太初黑洞可以由于对其它可见物质的影响而被观

察到。我们在下一章将会看到，也许小的黑洞比大的黑洞更容易被探测到。

（十一）黑洞并不黑！

由于大爆炸和黑洞奇点是如此的小，以致于其尺度趋向于零，所以科学家们不得不考虑其量子效应。在使用量子力学的理论对黑洞进行分析时，黑洞令人完全意想不到的性质被逐步揭示出来。我们将会看到，我们生活的宇宙比我们想象的还要神秘，并且十分完美。

1970年，霍金博士意识到并且成功证明了“黑洞边界定理”——当有物质落到黑洞中，或两个黑洞相撞并合并成一个黑洞时，新黑洞的“事件视界”面积将大于或等于原先黑洞

“事件视界”面积的总和。

霍金博士为此发现激动不已，并认为是自己值得骄傲的几个发现之一。

相信一定有人会问：“1+1=2离奇在哪里？”我们不要忘记黑洞的特殊性质。前面我们已经谈及，黑洞是一个区域，从黑洞中发出的光所能到达的最远距离就是黑洞最外层的边界，

也就是“事件视界”。

掉进黑洞中的物质再也没有任何信息能被我们所观察。在经典的定义中，黑洞是一个极为特殊的区域，我们所观察到的现象是“0+1=0”，掉进黑洞的物质犹如进入了另外一个世界般地彻底消失。因此黑洞边界不减的发现有重大的意义。

我们再用热力学来分析一下就会更清楚了。

热力学第二定律指出：“一个孤立的系统的熵总是增加的，并且两个系统合为一个系统时，其合并系统的熵大于所有单独的熵的总和。”（熵就是物质运动的无序度、混乱度）例如有一个被中间的一个挡板分割为两半的密封盒子。盒子的左半部充满空气，右半部真空。当抽去挡板后，气体分子会均匀地充满整个盒子。由于气体所占的体积增大了，它的无序程

度也就增加了，我们说气体的熵增加了。

如果盒子的左半部充满氧气，右半部充满氮气。当把挡板抽去后，两种气体将均匀地混合并充满整个盒子。这种状态比原先分开的气体的状态更无序，熵也增大了。

我们不妨设想，如果这些气体落到了黑洞里，由于我们无法测量到黑洞中的状态，只能认为黑洞没有熵，那么黑洞外界的总熵就会减小，换句话说，宇宙的总熵减小了。这无疑使体系严密而完整的热力学十分尴尬。我们固然可以说，将黑洞里的熵也考虑进去的话，宇宙的总熵并没有降低——但我们需要一个标志黑洞熵的物理量。

黑洞事件视界不减的性质使我们不禁联想到，事件视界面积就是黑洞的熵。

虽然二者之间有很多相似之处，但是将二者等同起来还有一个致命困难：任何一个具有熵的物体都将有温度——假如黑洞有熵的话，也将不能例外；而且有温度的物体必然向外发

出辐射。这与黑洞的定义显然矛盾。

前苏联的两位科学家雅可夫。捷尔多维奇和亚历山大。斯塔拉宾斯基在1973年根据量子力学的不确定原理计算出，旋转黑洞应产生并向外辐射粒子。同年，霍金计算出即使是不

旋转的黑洞也以不变的速率产生和辐射粒子，而且令人惊奇的是，黑洞辐射出的粒子谱刚好是一个非常准确的热谱（热的物体辐射的谱），显示着黑洞正以严格的速率辐射粒子以保证热力学第二定律不被违反。霍金等人的研究使大家看到，黑洞具有有限的熵，因为它能以一个不为零的温度保持热平衡，而这个熵恰恰就是黑洞的事件视界面积！

经典物理学中定义黑洞不能向外发出辐射，而量子力学却允许粒子从黑洞中逃逸出来，这种现象如何解释呢？霍金作了如下解释来帮助人们理解。

由于量子力学的不确定性原理指出，粒子的位置和速率不能同时被测出（爱因斯坦所谓的“上帝在掷色子”），因此我们的宇宙空间不能是“真空”，否则就意味着引力场和电磁场等必须恰好为零，那么它们的数值和时间变化率将同时被固定为零，这违反了“测不准原

理”。

既然场不为零而且“测不准”，那么场的数值就会有一定的起伏，人们将这些量子起伏理解为光或引力的粒子对。它们同时出现并互相离开，然后又互相靠近而湮灭（这种量子起伏已经被实验精确地证明）。这对正反粒子中一个粒子的能量为正，另一个能量为负，其能量和为零以遵守“能量守恒定律”。如果这对粒子恰好在黑洞的边缘出现，其中一个粒子落入黑洞里，另一个粒子由于找不到相互湮灭的“伴侣”而获得自由逃逸出去。对于在远处的观察者来说，这就象是从黑洞中辐射出来的一样。

我们知道，一个物体越靠近引力场的中心，它的能量就越小，因为远处的物体需要花费更大的能量来抵抗吸引力，尽管如此物体的能量仍然是正的。而黑洞的引力场是如此的强，以致于落入它里面的粒子的能量变为负值，这就使黑洞的总能量减少。根据爱因斯坦著名的“质能方程”——E=mc^2，落入黑洞的质量由于能量的减少而减少，黑洞的事件视界面积随之减小。从黑洞外观察，黑洞辐射产生的熵补偿了物质落入黑洞而减少的熵；从整个宇宙的范围考虑，质量守恒、能量守恒及热力学第二定律均被不折不扣地遵守着。

由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的发射率和其表观温度就越大。黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞的质量就减小得更快！当黑洞的质量变得极小的时候，它将在一个巨大的、相当于几百万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史！

具有太阳质量的黑洞只有千万分之一度的绝对温度，这要比2.7K的宇宙微波辐射温度低得多，所以这种黑洞的辐射小于吸收。如果宇宙永远膨胀下去，微波辐射的温度最终将减小到比这种黑洞的还低，黑洞就将开始损失质量。它的温度实在太低了，以致于需要一百亿亿亿亿亿亿亿亿（1的后面跟66个0）年才蒸发完，这远大于宇宙的年龄了！而我们上一章谈到的太初黑洞更高的温度。一个10亿吨的太初黑洞的尺度只有10的负13次方厘米的半径（质子的尺度），它的寿命大体和宇宙相同，而比这质量还小的黑洞已经蒸发完毕；比它稍大的黑洞仍在发射着X射线或伽玛射线，其能量相当于十个大型核电站的功率。不管你相不相信，这些黑洞并不黑，正相反，它们是白热的！

科学家们计算出，每立方光年中又大约300个太初黑洞。由于它们辐射出的伽玛粒子的

极少，因此观测它们十分困难。

我们在这一章中看到，科学定律并没有在黑洞奇点处完全失效。这使我们看到了希望，

也许奇点可以避免！

（十二）宇宙的生命历程

对黑洞的研究同时使我们了解了大爆炸，两者在性质上基本一致，只不过大爆炸是发生在一个极大的尺度上，并且是黑洞的时间反演而已。

让我们回顾一下前面章节论述到的宇宙特性。

宇宙在不停地膨胀，星体距离我们越远，则离我们而去的速度就越快。在大约150~200亿年以前这些星体是聚集在一点的，这就是大爆炸奇点，它的密度和空间——时间曲率均为无穷大，因此一切科学定律在此奇点处完全失效。宇宙中还存在着另一种奇点，它们是由已经“死亡”并发生引力坍缩的恒星形成的，其密度和时空曲率也时无穷大；在其强大的引力场的作用下，即使物体以光速运动也不能脱离它而逃逸到无穷远处，我们将这种星体称为“黑洞”。对黑洞的研究使我们发现，黑洞没有毛——一颗不旋转的黑洞只能是完美的球体。

当使用量子力学的观点来研究黑洞，得到了惊人的结果——黑洞正在向外辐射粒子而使自己具有表观温度，而一颗10亿吨左右的黑洞甚至是白热的！

现在让我们来看看200亿年前发生了什么事情！

在大爆炸时刻，宇宙的体积是零，所以其温度是无限热的。大爆炸开始后，随着宇宙的膨胀，辐射的温度随之降低。大爆炸1秒钟之后，温度降低到了100亿度，这个温度是太阳中心的1千倍。此时的宇宙中主要包含光子、电子、中微子和它们的反粒子（光子的反粒子就是它本身），以及少量的质子和中子……此时粒子的能量极高，它们相互碰撞并产生大量不同种类的正反粒子对。这些正反粒子对碰到一起时又会湮灭。但此时它们的产生率远大于

湮灭率。

顺便一提的是，中微子和反中微子之间以及它们和其它粒子之间的相互作用非常微弱，所以它们并没有互相湮灭掉，以致于直到今天它们仍然存在。中微子的质量被认为是零，但1981年前苏联和1998、1999年日本的研究显示，中微子可能具有微小的质量。如果被证实的话，有助于我们间接地探测到它们。它们是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力去阻

止宇宙的膨胀并使其坍缩。

宇宙继续膨胀，温度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它们开始结合。与此同时，大部分正反电子相互湮灭，并产生了更多的光子。大爆炸100秒后，温度降到了10亿度，这相当于最热的恒星的内部温度。质子和中子由于强相互作用力（核力）而结合。一个质子和一个中子组成氚核（重氢）；氚核再和一个质子和一个中子形成氦核。根据计算，大约有四分之一的质子和中子转变为氦核，以及少量更重元素，如锂和铍。其余的中子衰变为质子，

也就是氢核。

几个钟头之后氦和其它元素的产生停止下来。在这之后的100万年左右，宇宙什么也没有发生，只是膨胀。当温度降低到了几千度时，电子和原子核不能再抵抗彼此间相互的吸引力而结合成原子。由于宇宙存在着小范围的不均匀，区域性的坍缩开始发生。其中一些区域在区域外物体引力的作用下开始缓慢的旋转。当坍缩的区域逐渐缩小，由于角动量的守恒，

它自转的速度就逐渐加快。当区域变得足够小时，自转的速度足以平衡引力的作用，象我们银河系这样的碟状星系就诞生了。另外一些区域由于没有得到旋转而形成椭圆形星系。这种星系的整体不发生旋转，但它的个别部分稳定地绕着它的中心旋转，因而也能平衡引力坍缩。

由于星系中的星云仍有不均匀性，它们被分割为更小的星云，并进一步收缩形成恒星。恒星由于引力坍缩产生的高温引发核聚变，聚变产生的能量又抵抗了继续收缩的趋势，恒星进入稳定地燃烧。质量越大的恒星燃烧的越快，因为它需要释放更多的能量才能平衡自身更强的引力。它们甚至会在1亿年这样短的时间里耗尽自己的燃料。

恒星有时会发生被称为“超新星”的巨大喷发，这种喷发令其它一切恒星都显得黯淡无光。这时一些恒星在晚期产生的重元素就会被抛回到星系中，并成为下一代恒星的原料。我们的太阳就是第二或第三代恒星，它含有大约2%的这种重元素。还有少量的重元素聚集并形成了绕恒星公转的行星，我们的地球也是其中之一。

对于宇宙的起源，我们仍然有很多问题：第一、为什么宇宙在大尺度如此的均匀？背景辐射的温度也一样？除非宇宙的不同区域刚好从同样的温度开始！第二、又为什么我们的宇宙会以如此接近临界的速率膨胀？如果它在大爆炸后1秒钟的时刻其膨胀速率只要小十亿亿分之一，那么我们的宇宙早以坍缩！第三、我们的宇宙非常光滑和规则，而从概率上来讲，紊乱的和无规则宇宙的数量应该占绝对优势，因为宇宙初始状态的选择是随机的。我们为何

恰巧遇到这样渺茫的几率呢？

为了解释这些现象，麻省理工学院的学者阿伦。固斯提出了“暴涨宇宙模型”。他认为，早期的宇宙不是象现在这样以递减的速率膨胀，而是存在着一个快速膨胀的时期，宇宙的加速度膨胀使其半径在远远小于1秒钟的时间里增大了100万亿亿亿（1的后面跟30个0）倍。

固斯认为，大爆炸的状态是非常热和相当紊乱的。这些高温表明宇宙中的粒子具有极高的能量。在如此的高温下，强相互作用力、弱相互作用力和电磁力都被统一成为一个力；当宇宙膨胀并变冷，力之间的对称性由于粒子能量降低而被破坏，强力、弱力和电磁力变得彼此不同。这就好象液态水在各个方向上性质都相同，而结冰形成晶体后，就变成了各向异性，

水的对称性在低能态被破坏了。

当宇宙暴涨时，它所有的不规则性都被抹平，就如同吹涨一个气球时，它上面的皱摺都

被抹平一样。

暴涨模型还能解释为什么宇宙中存在着这么多物质。在量子理论里，粒子可以从“粒子——反粒子对”的形式从能量中创生出来。这些粒子和反粒子具有正能量，而这些粒子的质量产生的引力场具有负能量（因为靠得较近的物体比分开得较远的物体能量低），宇宙的总能量为零，这保证了能量守恒不被破坏。零的倍数仍然为零，在暴涨时期宇宙体积急剧加倍的过程中，可以制造粒子的总能量变得非常之大，以致于我们的宇宙现在大约拥有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个零）个粒子。固斯是这样形容这件事的：“宇宙是最彻底

的免费午餐！”

（十三）奇点消失了！

值得注意的是，既然粒子是以成双成对的出现，为什么我们今天看到的粒子比反粒子多

得多？以致于尚未发现天然的反粒子，仅在粒子对撞实验中证实了它们的存在。

我们知道，在量子力学中有三个分别叫做C、P、T对称。C（电荷）对称的意义是，科学定律对于粒子和反粒子（与粒子的电荷相反）都是相同的。P（宇称，也称作镜象）对称的意义是，科学定律对于某一情形及其镜象（例如右手方向自旋的粒子镜象为左手方向自旋的粒子）是不变的。T（时间）对称的意义是，科学定律对于前进或后退的时间方向都是一样的，也就是说，如果我们颠倒粒子和反粒子的运动方向，系统应该回到原先的样子。

人们对这三个对称深信不疑，认为这是宇宙完美的体现。直到1956年，华裔物理学家杨振宁和李政道发现，弱相互作用力不服从P（宇称）对称，他们的同事吴健雄女士用实验证明了这一点。她将放射性元素的核在磁场中排列，使它们的自旋方向一致，然后看到电子在一个方向上比在另一个方向上发射出更多。杨振宁和李政道获得了次年的诺贝尔奖，非常有争议的是，获奖者却不包括吴健雄。杨李二人提出将奖金与吴健雄平分，但被吴谦逊地推

却了。他们是我们华人的骄傲！

杨、李的发现意味着弱力使宇宙镜象的发展不同于我们宇宙！人们还发现。弱力也不服从C（电荷）对称，也就是说，由反粒子构成的宇宙和我们的宇宙不同！当时杨和李认为弱力服从CP联合对称——将所有的粒子以反粒子代替，由此构成的宇宙的镜象，其行为和我们的宇宙相同。然而1964年美国人J.W.克罗尔和瓦尔。费兹发现，在K介子的衰变中，甚至连CP联合对称也不服从！他们也因此获得诺贝尔奖。他们进一步得出推论：由于数学定理证明了科学定律必须服从CPT联合对称，我们将不难理解：如果定律服从T对称，同时不服从CP联合对称，那么定律将无法服从CPT联合对称——而这种对称是被数学定理证明了的。我们不得不接受这个事实——定律在时间方向颠倒的情况下必须改变，也即科学定律不

服从T（时间）对称！

虽然看似牢不可破的对称守恒已经终结，但我们对宇宙的疑问也得到了合理的解释。由于量子力学和相对论的不服从上述对称，在大爆炸及宇宙早期的膨胀过程中，虽然粒子成对产生，但粒子向其它种类转变时是不对称的——反电子变成夸克要比电子变成反夸克容易，于是早期宇宙产生的粒子中夸克和电子的数目就多于反夸克和反电子。当反夸克和反电子找到“同伴”并与之湮灭后，宇宙中过剩的夸克和电子就留了下来，组成了我们今天看到的宇

宙以及我们自己。

在这里简单介绍一下夸克。夸克是构成质子、中子等“基本粒子”的更小粒子，它们有六种“味”——上、下、奇、魅、底、顶，每种味又具有三种“色”——红、绿、蓝。每个质子或中子由三个夸克组成，每个夸克一种颜色。一个质子包含两个上夸克和一个下夸克；而一个中子包含一个上夸克和两个下夸克。奇夸克、魅夸克、底夸克、顶夸克也可以构成粒子，但这些粒子质量都较大，会很快衰变为质子或中子。

夸克之间由强相互作用力束缚在一起，这种力由一种叫做胶子的粒子携带。强力有一种叫做“色禁闭”的古怪性质，它总是将粒子结合为无色的状态。例如一个红夸克只能和一个绿夸克以及一个蓝夸克结合在一起（红+绿+蓝=白）。因此我们不能得到单独的夸克。另一种可能性是夸克和反夸克相结合在一起（红+反红=白，余类推），这种粒子被称为介子。介子是不稳定的，因为正反夸克会湮灭而产生电子和其它粒子。胶子也有颜色，因此我们只能看到由几个胶子组成的被称为胶子团的不稳定粒子。

色禁闭既然使我们不能看到单独的夸克或胶子，那么把夸克和胶子作为单独的粒子来研究就有点想象的成分了。事实上，如果在高能的状态下，强力相对来讲变得弱得多，夸克和胶子的行为就会象自由粒子那样了。科学家们也的确拍到了高能粒子碰撞后释放出来的自由

夸克。

1981年在梵蒂冈举行的一次宇宙学会议上，教皇作了演讲。他宣称：“大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但我们不应该去过问大爆炸本身，因为那是创生的时刻，因而是上

帝的事务。”

然而奇点定理的真正意义在于指出了引力场必然会强到某种程度，使我们不能再忽视量子力学的效应。当采用量子力学的观点来研究奇点理论时，以霍金为首的科学家们加入了“虚时间”（用数学中的虚数计量的时间）的概念。虚时间是基于费因曼的“对历史求和”原理。所谓“对历史求和”是指粒子可以沿着任何时空中的任何路径前进。该原理是从“测

不准原理”推导出来的。

让我们看看虚时间所揭示的情形吧。如果时空从一个奇点（例如“大爆炸”）开始向前发展，那么它将沿着任何可能的路径延伸，结果时空将形成一个封闭的曲面（例如球面）。时空将如同我们的地球一样——当宇宙膨胀的最大尺度就是“时空赤道”，而大爆炸和大挤压是“时空北极”和“时空南极”，这就形成了一个有限但无界的曲面。它们如同地球的南北极一样，虽然纬度为零，但比起地球上的其它点来说并没有任何奇异之处。通常的科学定律在这里同样有效，我们不用针对奇点提出新的理论，因为量子力学中没有任何奇点。

我们看到，在虚时间中，奇点消失了！

随着黑洞向外辐射粒子，导致黑洞最终蒸发殆尽。它会形成一个微小的并且是自足的“婴儿宇宙”。霍金研究发现，这种“婴儿宇宙”可以从时空分岔中重新回到我们所在的区域，这种情形在我们看来则是物质落入黑洞中，并且从另一个黑洞中被辐射出来。虽然这些物质回到了我们的区域，但其形态已经完全不同，甚至其粒子的种类也大相径庭，唯一相同的是它们的质量和能量。大爆炸和黑洞的周而复始就是宇宙的循环往复。

空间——时间形成一个在尺度上有限而没有任何边界的曲面，这个论断对于上帝在宇宙事务中所扮演的角色非常不利。时空没有边界，也就没有使科学定律失效的奇点，所以也我们不需要上帝来给定宇宙的定律和边界条件——因为宇宙的边界条件就是“没有边界”！正

如霍金教授精辟的指出：

“宇宙是完全自足的，而不被任何外在于它的东西所影响。它既不被创生，也不被消灭。

它就是存在！”

（十四）结篇：物理学的未来——大统一理论

科学家们一直试图寻找一个单一的理论来完整的描述我们的宇宙，这是爱因斯坦的梦想，他晚年的致力于这方面的工作，但是由于当时的科学条件，他的梦想没有实现，。爱因斯坦拒绝相信量子力学的真实性，虽然他在量子力学的建立和发展中起了极其重要的作用。他难以接受“测不准原理”，并认为“上帝不会掷色子”。然而霍金声称：爱因斯坦错了——量子力学是宇宙理论的一部分，上帝的确是在掷色子！

有人说：如果爱因斯坦的最后十五年在太平洋的一个小岛上钓鱼，那么对当代物理学没有丝毫的影响。不错，爱因斯坦最后阶段的研究离开了主流的研究方向，他在自己的研究中实现自己的理念。他在晚年无不遗憾地对好友说：“看来这项工作我完不成了……”但世人仍然为他的精神所感动！而现在看来，大统一理论已经初见端倪。科学家们已经在实验中证明，在大于100吉电子伏的能量下（这个能量被称为“弱电统一能量”），弱力和电磁力之间的差别完全消失！同时科学家们预测，当能量更大时（大约在一千万亿吉电子伏）——我们称为大统一能量——强力、弱力、电磁力的差别将消失，这三种力的统一就是“大统一理

论”。

但这还不够，因为引力场和这三种力尚不协调，或者说广义相对论和量子力学尚不完全协调。对黑洞和大爆炸的研究，已经使我们掌握了很多这方面的知识，霍金教授对于找到终极理论表示了谨慎的乐观。也许我们有机会看到用一组单一的方程来描述整个宇宙。

在此我要表达我对与疾病作顽强斗争的霍金教授的由衷敬意，正是他和伽利略、爱因斯坦这些科学斗士改变了我们对宇宙的认识。伽利略的梦想实现了，爱因斯坦和霍金的梦想也

终将会实现，这一天离我们已经不再遥远！

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观霍金的宇宙世界后感

观霍金的宇宙世界后感 在“走进霍金的宇宙世界”里，有这么一个假设，有一辆列车，列车的速度接近光速，亦或超过光速，那么列车上的时间相对来说将会变慢，即若达到一定的速度，对于列车上的旅客来说，他们所过的一分钟即是地球上的几十年，所以当列车停靠，旅客们到达了未来时空，，， 这个假设也就是霍金对真理的绝对性与相对性的认知。也使我对真理的这一特征有了更进一步的了解。 真理的绝对性即具有绝对性的真理，是指真理的无条件性、无限性。 例如： 牛顿力学在其限度内永远是真理，爱因斯坦的相对论、霍金的量子力学等，并没有推翻牛顿力学。 原子论在其限度内是正确的，后来的电子论、基本粒子理论也并没有推翻原子论。 在平面中三角形内角和等于180度。 正如列宁所说：“当一个唯物主义者，就要承认感观给我们揭示的客观真理。承认客观的即不依赖于人和人类的真理，也就是这样或那样地承认绝对真理。” 真理的相对性即具有相对性的真理，是指真理的有条件性、有限性。在一定条件下，人们对事物的客观过程及其发展过程的正确认识总是有局限的、不完全的。 ?例如： ?当物体运动的速率接近真空中的光速时，牛顿力学将不再成立。牛顿力 学中认为物体的质量不仅不变，并且与物体的速度或能量无关，但相对论研究则表明，物体的质量将随着运动速率的增加而增大，物体的质量和能量之间存在着密切的联系。 ?在球面中，三角形内角和大于180度，在凹面中内角和小于180度。 ?这个时候，真理就是相对的了 恩格斯也曾说：“对自然界的一切真实的认识，都是对永恒的东西、对无限的东西的认识，因而本质上是绝对的。” 因此，任何真理都只能是主观对客观事物近似正确即相对的反映。 绝对真理和相对真理的辩证关系 1．绝对真理和相对真理是相互渗透和相互包含的 ?相对之中有绝对，绝对寓于相对之中，任何相对真理之中，都包含有绝对真理的颗粒。 ?绝对之中也有相对，相对是绝对的一个成分，绝对真理通过相对真理表现出来，无数相对真理有机整合构成绝对真理。 2．相对真理和绝对真理又是辩证转化的 人类认识是一个不断深化的过程，是从相对真理走向绝对真理、接近绝对真理的过程。任何真理性的认识都是由相对真理向绝对真理转化过程中的一个环节。------------------------ 真理永远处在由相对向绝对的转化和发展中，这是真理发展的规律

高中关于霍金的作文素材：关于霍金的名人名言

高中关于霍金的作文素材：关于霍金的名人 名言 导读：本文高中关于霍金的作文素材：关于霍金的名人名言，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。 宇宙中的物质是由正能量组成的。——霍金《时间简史》 充满希望的旅途胜过终点的到达。——霍金《果壳中的宇宙》 “即使把我关在果壳之中，仍然自以为无限宇宙。” 哈姆雷特也许是想说，虽然我们人类的身体受到许多限制，但是我们的精神却能自由的探索整个宇宙，甚至勇敢的闯入连"星际航行“都畏缩不前之处——噩梦不再纠缠的话——史蒂芬·霍金《果壳中的宇宙》 假如爱情伤害了你，不要悲伤，不要心急，它还会继续伤害你的。爱情是最折磨人的，但我们还是如朝圣般地仰望它、靠近它，甚至感激它。为着它曾馈赠我们的也是最差的时光。——霍金《他们》能好好相爱又能好好相处真的是太美好了，世界上有千千万万的人，却这么电光火石般碰上了，巷子转角就撞到了，系好鞋带起身就遇到了，一起喝杯咖啡就爱上了。前后不够一分钟也可以爱得彻底。我们爱的都是爱情给我们的模样。它就这么不经意地洋溢在我们的眼底，还没等你缓过神的时候爱情就来了。但又可能在你措手不及还惦记着下次约会穿什么衣服的时候又因为性格不合、价值观不合，甚至

因为星座不合信仰不同而告终。来不及想念就已经要怀念，来不及开心就已经伤心泪下。——《他们》 现在我们知道，任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。(对于携带力的粒子，反粒子即为其自身。)也可能存在由反粒子构成的整个反世界和反人。然而，如果你遇到了反你，注意不要握手!否则，你们两人都会在一个巨大的闪光中消失殆尽。——霍金《时间简史为何我们从未看到碎杯子集合起来，离开地面并跳回到桌子上，通常的解释是这违背了热力学第二定律所表述的在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。换言之，它是穆菲定律的一种形式：事情总是趋向于越变越糟：桌面上一个完整的杯子是一个高度有序的状态，而地板破碎的杯子是一个无序的状态。人们很容易从早先桌子上的杯子变成后来地面上的碎杯子，而不是相反。——霍金《时间简史》 我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的，在我们看到的最远的物体的情况下，光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时，我们是在看它的过去。——霍金《时间简史》我曾以为爱上一个人，我们都会变成勇敢的战士，什么伤都不觉得痛了。原来我们都只是脆弱的玩偶，被随手一捏，心就支离破碎了，如细雪般飞下来，荡进了远处的深海。可身体却依旧麻木地过活，直到下一次遇见爱情。——霍金《他们》 我们可以回到过去，却终究无法改变历史。——霍金《时间简史》我们通过观察创造了历史，而不是历史创造了我们。——霍金《大

尔雅——爱因斯坦与霍金的宇宙_答案

5、爱因斯坦头脑最清晰的时候在什么时候？ ?A．青年 ?B．中年 ?C．老年 7、提出了浮力定律、杠杆原理、重心概念的人是谁？(20.0分) ?A．亚里士多德 ?B．阿基米德 ?C．欧几里得 8、提出惯性定律、相对性原理、自由落体定律的科学家是谁？(20.0分) ?A．牛顿 ?B．伽利略 ?C．哥白尼 1、原子论的提出者是谁？(35.0分) ?A．伽利略 ?B．毕达哥拉斯 ?C．德谟克利特 2、托马斯·杨发现了散光的原因，转而研究光学，完成了双缝干涉实验，认识到光是波动，并提出什么？(35.0分) ?A．三原色原理 ?B．波动方程 ?C．光谱 1、下列不是热力学第一定律发现者的是？(35.0分) ?A．焦耳 ?B．赫姆霍兹 ?C．普朗克 2、克劳修斯、开尔文发现了什么，从而认为热永远都只能由热处转到冷 处？(35.0分) ?A．热力学第一定律 ?B．热力学第二定律 ?C．热力学第三定律 /1、爱因斯坦在哪里的学d 校补习？(35.0分)

?A．德国 ?B．荷兰 ?C．苏黎世 2、哪位女子以前曾帮爱因斯坦他抄笔记？(35.0分) ?A．米列娃 ?B．米加娃 ?C．米卡娃 1、1933年，爱因斯坦离开德国去了哪里？(35.0分) ?A．瑞士 ?B．荷兰 ?C．美国 2、迈克尔逊做迈克尔逊试验想要测量以太相对于地球的什么？(35.0分) ?A．移动速度 ?B．漂移速度 ?C．旋转速度 8、爱因斯坦掌握的试验是什么而对对绝对空间理论产生怀疑？(35.0分) ?A．迈克尔逊试验 ?B．双缝干涉实验 ?C．斐索实验 5、光速不变原理认为什么中的光速在任何时候都是相同的？(35.0分) ?A．介质 ?B．空气 ?C．真空 1、双生子佯谬的问题是谁提出来的？(35.0分) ?A．郎之万 ?B．费兹杰惹 ?C．爱因斯坦 2、什么公式不是爱因斯坦最先得到的，而是洛伦兹1904年得到的？(35.0分) ?A．光子质量 ?B．电子质量 ?C．质子质量

Into the universe with Stephen Hawking——探究外星生命篇

Into the universe with Stephen Hawking ——探索外星生物篇 大家好，我是斯蒂芬·霍金，我是一名物理学家，宇宙学家，还是一个梦想家。虽然我不能动，说话也得借助电脑，然而我的思想是自由的。 我在自由地探索宇宙，并研究终极迷题，比如世界上是否真的存在外星生命，如果有，那它们在哪儿？长什么样？是怎样构成的？是否聪明呢？发现它们，对人类来说又意味着什么呢？让我们拭目以待吧！ 不管我走到哪里，总有人问我，外星人是否存在呢？这是个好问题，因为它直接关系到，我们如何看待自己在宇宙中的地位。这个蓝色的星球是唯一的吗?我认为不是。因为宇宙之大，无边无际，我们居住的星球，只不过是绕着太阳旋转的八个行星之一，而太阳也只不过是2000亿颗恒星中平淡无奇的一颗。地球所在的星系叫做银河系，有的时候，它的庞大令人难以置信，然而银河系，也只是浩瀚宇宙中的沧海一粟，宇宙中有一千多亿个星系，它们形成一张巨大的网，向各方延展开来，在这个画面里，每个发光体就是一个星系，它不仅让我们看起来非常渺小，也让我们难以置信，地球是孤独的。所以仅从数字来看，就足以证明，对外星人

存在的猜想是合理的。 但真正的挑战是，它们究竟是什么样呢？这其中有无限的可能，也有无尽的乐趣。外星生命可能只是绿色的黏液，没有任何能力，也可能是更高等的生物，具有很强的攻击性。当然，这只不过是无数可能性中的一种而已，在这个广阔的宇宙中，存在外星生命的猜测，是非常符合逻辑的，这些外星生命，甚至可能和科幻电影或科幻小说里描述的一样，《星球大战》和《星舰迷航记》是我的最爱。其中的情节可能超乎想象，但也可能就是现实，类似的情景是完全有可能的。但进一步看，这些也只不过是凤毛麟角。 外星生命的形态，可能会十分奇怪，我们甚至无法认出它们是生物，那些生命体可能会非常独特，居住在恒星之上，甚至还会有大量的微生物群，看上去像是宇宙中的云团，外星人的生命可能很短暂，生死只在转瞬之间，在浩瀚的宇宙中凡事皆有可能，问题是我们应该如何去寻找？寻找什么？去哪里寻找？答案或许就在我们面前。 生活在地球上的生物，可以给我们提供一切所需要的信息，原因很简单，因为这里孕育了我们所知的所有的生命形态。物理定律似乎适用于各个地方，生命定律也是如此，尽管在细节上会略有不同，我们可以把地球上的生命形态作为探寻外星生命的指导手册，它会告诉我们生命是什么样的，它们是如何繁衍的，不管它们存在于哪里。

爱因斯坦与霍金的宇宙题目答案

选择题 吾爱吾师，吾更爱真理是谁说的亚里士多德 静力学和流体静力学的奠基人是阿基米德 力学三定律的提出者是牛顿 下列不是电磁学时期的科学家的是托马斯.杨 托马斯杨提出了颜色的三原色是 提出杠杆原理的学者是阿基米德 最早使用物理学这个词的人是亚里士多德 相对论是关于时空和引力的基本理论是 首先证明光是波动的人是托马斯杨 爱因斯坦的丰收年是1905年 下列选项中属于伽利略的成就的是以上都是 那位女子曾帮爱因斯坦抄笔记米列娃 爱因斯坦认为光在什么中的光速对于任何观察者来说不变真空爱因斯坦掌握的什么实验而对绝对空间产生怀疑斐索实验 狭义相对论是哪部著作创立的《论动体的电动力学》 19世纪末的发现有以上都是 相对论的缔造者是爱因斯坦 x射线是几时被发现的1895年 最先提出元素周期律的人是纽兰兹 爱因斯坦掌握的什么实验而对绝对空间产生怀疑斐索实验 解决化圆为方问题的人是林德曼 林德曼解决的著名数学作图难题是用直尺和圆规画一个正方形薛定谔多大年龄的时候得出波动方程的39 反物质是塞林格在哪一年发现的1945 下列元素具有天然放射性的有以上都是 约里奥夫妇何时获得诺贝尔化学奖1935年 中子最终是有哪位科学家发现的查德威克 世界上第一个核反应堆出自费米实验室 世界上第一座原子反应堆的设计者是费米 1995年欧洲核子研究中心，早出了几个反氢的原子9 1939,年德国和苏联达成秘密协议瓜分了波兰 在第二次世界大战过后，各国经济都走向低迷，但是只有一个国家一枝独秀苏联 日本第一个获得诺贝尔奖的人是汤川秀树 介子的质量大概为200me 下列不属于是原子弹爆炸的方法是外控法 二战时期，美国主张首先制造原子弹的科学家不包括哈恩 美国氢弹的设计师是泰勒 白求恩牺牲后埋在了什么地方河北郡城 费曼何时获得诺贝尔奖1965年 费曼的贡献是路径积分量子化 1945年，美国对下列哪个国家投放了原子弹日本 最早提出原子弹的原理是约里奥居里 人类首先提出对宇宙比较科学的认识是毕达哥拉斯 发明阿拉伯数字的国家是印度 下面哪个不是正多面体正十面体 下列哪一项不是泰勒斯提出来的用直尺和圆规能平分一个角 宗教改革最先发生在德国，领导者是马丁路德 开普勒发现行星的第三定律后，开始遍什么，这个表在后来被航海家和天文学家使用了一百多年《鲁道夫新表》 日心说是谁提出来的哥白尼 法国大革命何时开始爆发的1789年 与牛顿有过巨大学术争论的人不包括哈雷 提出著名的行星运动三大定律的天体物理学家是开普勒 土星的光环首先是谁看到的伽利略 广义相对系原理是由谁提出的爱因斯坦 太阳的粒子流，像刮风一样刮向彗星，形成彗尾，这就叫太阳风 牛顿是下列哪个国家的著名的物理学家英国 等效原理说法错误的是引力场和惯性场是不等效的 关于单摆实验说法错误的是T=2pi（l/g） 等效原理说法错误的是引力场和惯性场是不等效的 下列不属于初中课本和高中对质量的定义是m=E/c2 下列关于牛顿的“桶和水的转动”假设实验的结论说法错误的是桶转水不转，水面是凹的 下列不是黎曼几何里面提到的三角形之和小于180° 系列是欧式几何的公理的是以上都是 下列哪一项是暗星出现的条件2GM/c2 被称为“几何之父”的是欧几里得 广义相对论的三个实验验证不包括单摆实验 下列哪项是反应恒星的真实亮度的绝对亮度 黎曼几何认为，球面上没有直线，但是有直线的推广，叫做短程线 公元1054年，金牛星座超新星爆发，持续23天白日可以看到，在几年的时间内晚上可以看到 2 何时开始提出暗星的概念1783年 对中子星的最早预言者是朗道 带电的黑洞奇点r= 0 我们肉眼看到的除太阳以外最亮的一颗恒星是天狼星 超新星爆发的结果是形成中子星和黑洞 白矮星有一个质量上限是由谁计算出来的钱德拉塞卡 事件视界是以上说法都对 何时提出信息不守恒1997年 下列关于火箭飞向黑洞后，产生的现象说法错误的是洞外的人会观察到火箭进入黑洞 下列关于米斯纳超辐射说法错误的是入射波大于出射波 第一个提出信息不守恒的人是霍金 人类是哪一年开始看到月球表面的1959年 αβγ火球模型是哪位科学家提出的伽莫夫 奇性定理说法错误的是认为时间又开始，没有终结 黑洞热辐射将导致A、B和C都是 首先看到彗星和木星相撞的哪个国家中国 火星的卫星有几个 2 钱德拉塞卡极限是几个太阳质量 1.4 考虑时间有方向的定律是热力学第二定律 “宇宙蛋”的宇宙膨胀说是下列哪位科学家提出的勒梅特神父根据宇宙编年史，选项中最贴近宇宙创生精确时间的是250亿年前 撑开虫洞所需要的负能物质半径一光年的虫洞需要大于银河系发光物质 奇性定理是有谁证明的A和B 金字塔有几块石块230万块 关于虫洞的种类说法错误的是欧几里得虫洞也是不可通过的时空隧道 不属于两河流域的东西是司母辛鼎 起源于大河文明的国家是中国 《三个火枪手》的作者是大仲马 商朝的图腾是凤鸟 何时开始把365天定为一年公元前4241年 公元前2500年的文明描述正确的是以上都对 犹太人随喜克索斯人进入埃及发生在公元前1700年 前四史不包括《资治通鉴》 彻底破译拉希德碑的人是商博良 下列成语描述马援的是以上都是 中国除甲骨文外，最古老的文献是《尚书》 特洛伊战争发生时间公元前1000年 前四史不包括《资治通鉴》 中国历史上第一个有确切记载的年份是公元前841年 马援是刘秀起兵的将领否 印度一下方面最发达的是神学 托勒密王朝统治时期的科学成就有以上都是 长平之战发生在下列哪一年公元前260年 接替唐玄宗登皇帝位，被称为唐肃宗的是李亨 基督教诞生时间是公元元年前后 后周第一个皇帝是柴荣 维纳斯雕像现在保存在卢浮宫 下列霍金辐射理论表述正确的是以上都是

对宇宙的辩证认识

对 宇 宙 的 辩 证 认 识 研究生姓名：汪建 学院年级：电子信息学院 2001级专业：模式识别

对宇宙的辩证认识 摘要：辩证分析对宇宙的科学认识和阐述自然辩证法与科学对宇宙认识的不同，并进一步分析辩证法在对宇宙认识中的作用。 关键词：宇宙、自然辩证法、无限、辩证、认识、物理 通过本期自然辩证法的学习，结合自己以前物理的学习和工作经验，谈谈对宇宙的辩证认识。 康德曾写道：“有两样东西，我们越是持久和深沉地思考着，就越有新奇和强烈的赞叹与敬畏充溢我们的心灵：这就是我们头顶的星空和我们内心的道德律。”这段极其诚挚的文字真实地道出了人类几千年的心声，星空宇宙的确是人类持久思索的神奇对象，宇宙论问题今天依然是科学和自然辩证法密切关注的主题之一。 世纪已经过去，当我们回顾物理学的发展历程，不得不为人类在这一百年里的智慧成就所折服。在微观领域，我们有所谓的标准模型来解释强、弱、电三种相互作用的本质和各种基本粒子的存在；在宏观上，建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学描绘了整个宇宙演化的图景，并且正在不断改变和深化人类关于整个世界的看法。而对宇宙创生的研究则使“第一推动”这个本属于宗教神学的问题变得理性了。斯蒂芬·霍金即因这方面的开拓性成就而受到梵蒂冈教廷的敬仰。 一、宇宙认识的发展 人类对宇宙的认识是不断发展的，科学宇宙论便是一定时代人类对宇宙的认识。由于人的认识活动是无止境的，宇宙论也总处在发展和变化之中。 亚里士多德在《论天》中就指出：“地处在中心，与各端距离相等，没有朝某个方向运动──无论朝上、朝下，或是朝旁边的运动，因为对它来说，同时实现相反方向的运动是不可能的，所以它必然保持静止不动。”亚里士多德还首先解释无限概念。他说：“无限的真正含义与人们平常所说的恰好相反，它不是此外全无，而是此外永有。”在《论天》中，亚里士多德还进一步就宇宙的无限问题作了研究。他详细证明了一个作圆周运动的物体不能是无限的。这一点在他看来是显然的，一个无限大的半径运转的物体，线速度将会是无限大。这不可思议。 最早认识到地球是一个球体的是毕达哥拉斯和他的学派。他们充分重视数学对于认识宇宙的意义，并上升到本体论的高度，创造了

《与万物对话：霍金传》读后感

《与万物对话：霍金传》读后感 导读：读书笔记《与万物对话：霍金传》读后感，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。 他是一位超级英雄——《与万物对话：霍金传》读后感 仰望星空 当今中国，对环保越来越重视，杭州的天空也变好了，白天可以看到蓝天白云，夜晚仰望天空，可以看到繁星闪烁。大概“杭疗”在西湖杨公堤边上，周边没有商业灯火，很宁静，也很幽幽。 我正在看《霍金传》，我想起霍金思考的问题，浩瀚的宇宙到底有多么大？是无边无际还是有边缘的？它是永恒存在的，或者仅仅是年代久远的呢？当然，霍金的宇宙世界要比我们这些普通人想得深奥。 霍金说，宇宙来自于一次大爆炸。极早期宇宙发生过的暴胀：宇宙尺度在一秒的极微小的部分时间内至少增加了100万亿亿亿倍。大爆炸创生了宇宙中的万物。 我们看得见的，有1000亿个星系，银河系只是其中一个。地球只是绕着一颗非常平凡的恒星运转的行星。我们不能声称在宇宙中有任何特殊的地位。再过50亿年以后，太阳将耗尽它的核燃料，它会肿胀成一颗所谓的红巨星，直到它把邻近的地球和其他行星吞没。 时间本身在大约150亿年前有一个开端，而且他在将来的某点会到达终结。然而在另一种时间里，宇宙没有边界。他既不能创生，也不被消灭。他就是存在。

霍金说，在空间旅行老了几年的人，再返回时会发现当时留下的每一个人都已经死亡几千年了。霍金的“推测”，让我想起浙江的“烂柯山传说”：烂柯山上，有个砍柴的小伙，观看两位老人下棋，太阳西下时他也赶紧下山，却发现早已物是人非，他熟悉的人，皆已离开这个世界上百年。 看来，有时传说却是真实。 我们有限的思维何以理解无限的宇宙？霍金的思想绽放出了动人的花朵，在黑暗的宇宙边缘点亮了一盏明灯。 向命运宣战 读《霍金传》，我为他的天才和巨大成就而感慨，也为他或者说更为他的强大的内心和精神所感动。 霍金这位研究天体物理学的教授，全身瘫痪，被禁锢在轮椅上50多年，不能说话，唯一能动的是他的双眼和3根手指。在漫长的岁月中，他靠借助语音合成器与人交流，他50年来的所有惊人成就，都是在轮椅上作出的。 在大学期间，霍金收获了自己的爱情，然而几乎是在同时，他被检查出患了绝症。那是一种肌肉慢慢萎缩，可以致人瘫痪和失声的可怕疾病，这样的患者被称作“渐冻人”，他们的寿命不会很长，而当时医生预言霍金的生命只剩下两年。这可以说是一个晴天霹雳，当生命不再长久，爱情又该何去何从？ 霍金向命运宣战，他要让自己的生命战胜残酷的命运，在霍金的大半生中，他经历过好几次大手术，多次与死神擦肩而过。时至今日，

关于宇宙科学史以及最新前沿发展报告

关于宇宙科学史以及最新前沿发展报告 2003级土木茅以升班姓名：王石磊学号：20030360 至月明星星稀之夜，当我们徘徊在校园的幽径的时候，抬首昂望茫茫星空，低头观那水中之皎洁明月，你是否知道人类的观念就是在这抬头和低头之间得到了改写？人类从原始带来的那份愚昧和野性得到了洗涤？于是历史不在寂寞、时间的长河也因此不再风平浪静，这是因为我们人类在那抬头和低头之间投入了思维的灵性、展开了思考的空间。关于宇宙，我们的古人即有“四方上下曰宇，古往今来曰宙。”（《尸子?君治》）的时空观念，东汉时伟大的科学家张衡在《灵宪》中就写到“过此而往者，未知或知也。未知或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”我们暂且抛开从现代科学角度出发他们的论断确切与否，就值那个年代而论，这绝对代表着当时的先知。如果能够得到很好宣传的话，无论其于今人开来有多么的荒谬和好笑，其影响力绝对不下与爱因斯坦的相对论。人类从愚昧中走出来的历史就是被这样一次次的探索和创新谱写的。 历史是谁、又是在哪里最先开始试图描绘宇宙的轮廓呢？有人说是某一个中国人；有人说是某个巴比伦人，他们的后代居住在今天的伊拉克。没有人确切的知道，但是我们知道的是在人类的历史上一直都有人在不断的研究这个问题。巴比伦的宇宙观就是天圆地方之说，就是说宇宙就管诸神创造像海平面上耸起的高山，而天空就像在头顶上的一个大圆盖。而太阳每天从一个门口近来然后晚上从另一个门口出去。古希腊人还坚信，不管诸神创造的惊涛骇浪和暴风骤雨有多么的可怕他们总是让宇宙的机制以一种有规律和可以预见的方式运行。而且古希腊人在他们永不满足的好奇心的驱使下，通过他们的敏锐的洞察力来努力探索这种机制是如何工作的。当然人们对宇宙的最原始的想法若以今天的科学的方法来评断的话，总难免带有一丝浪漫和幻想的色彩。人类开始一种富含理性的思维去认识宇宙还要从古希腊人埃拉托西尼的立竿见影说起，是他以一种数学的思维去重新考虑这个世界的形状。利用两枝处于不同地理位置的立杆在一天的同一时刻而在太阳下的影子的不同长度，模糊地推出地球应该是个圆形球体。这一点在现在来说好像有点轻易而举，但是在人们当时的认识水平和理解力下这简直就像天方夜谭，比我们理解爱因斯坦都难。后来由于希腊人不断的对行星的观察使得他们能够描绘出行星运动的轨迹。基于这些观察的结果，圆形，即对称的和谐在人们的思维中深深的扎了根。像柏拉图这样的人物都曾经对希腊的哲学界发出呼吁，希望人们注意怎么样才可以能用一个完美的圆周系统来解释行星的奇怪的运动轨迹。这于亚里士多德所设想的完全相符。后来一位天才的天文学家托勒密在轨道中套有轨道的启发（即本轮和均轮）下创造了统治整个中世纪的宇宙模型。在托勒密的思想里认为太阳、月亮、其他行星围绕地球运动，它们的基本轨道为圆形，然后在它们轨道上附加了复杂的本轮。作为一个对有勇气对旧思想和教会作出反抗的人终于诞生了，他就是哥白尼。他对托勒密的宇宙模型进行了彻底的变革，他认为处于宇宙中心的不是地球而是太阳，这无疑是在向统治阶级———教会作出挑战。正如处在自己如火如荼的夏天犹如一下子被迫赶来冬天，一时不知所措。不过让教会更为闹弄还在后者，一个极具叛逆心理而又富有坚韧不让的精神的伟人，那就伽利略。他是一个多才多艺的科学家。他为了测定运动定律，曾亲自跑到了比萨斜塔上做两球同时下抛的实验。得出了我们至今还痴至不逾的定理。同时又用自制的望远镜观测行星的运动来支持哥白尼的日心说。如果说哥白尼的学说是异端邪说的话，那么伽利略的所作所为可以说十足是一个虔诚的教徒和该邪说的饯行者。伽利略腾空出世却为自己的悲剧埋下了伏笔，终于在教会强大的势力的逼迫下轰轰烈烈的在大火中伴着自己灵魂永生。 宇宙学从此开始了它飞速的发展。首先是约翰尼斯?开普勒天体运动规律的出世。第谷?

最适合孩子看的100部BBC经典纪录片

最适合孩子看的100部BBC经典纪录片 进入电子时代，让孩子完全不接触电子产品，不看动画片、不玩游戏是不现实的。 但与其让孩子看《熊出没》、《喜羊羊与灰太狼》等没什么营养的动画片，倒不如花时间陪孩子看一些经典的纪录片，既能满足孩子看电视的需求，也能增长见闻，学习更多的知识。 BBC（英国广播公司）的纪录片题材广泛、制作精良。看这些经典的纪录片，既可以追溯上下数千年的历史文化，也可以欣赏从宇宙到地信深处的奇妙境界。高清条件下，它的画面美轮美奂，把一帧帧定格，拿出来都是一张张精彩的摄影作品。看BBC不仅能了解世界之奇，更能尽享世界之妙。 每一部都有在线视频地址链接。大家可以在百度或者各大视频网站收索、就可以点击观看了。另外需注意的是对孩子时间的把握，以及可以和孩子探讨一下观后感，有利于孩子的成长！ 1《恒河》 2《活力星球》 3《地平线：超大质量黑洞》 4《百慕达三角洲之谜》 5《野性加勒比》 6《星际漫游》 7《探潜鲨鱼火山》 8《神秘的玛雅》 9《玛雅地底之谜》 10《冷血生命》 11《地球力量》 12《透视动物》 13《古代世界》 14《古代启示录》 15《艺术精选系列》 16《制造新人类》 17《消失的古文明》 18《与野人同行》 19《艺术的力量》 20《灌丛下的生命》 21《极地之旅》 22《超自然力量》 23《八十天环游地球》 24《七大海洋》 25《人类本能》 26《行星地球探索记》 27《蓝色星球》 28《世界自然奇观》 29《埃及》 30《白色星球》 31《野性南美洲》 32《地球无限》 33《二战大突击》 34《动物超感官》 35《成吉思汗》 36《寻找特洛依战争》 37《地平线》 38《与恐龙同行》 39《纳粹警示录》

爱因斯坦与霍金的宇宙期末考试参考答案答案 (1)

1、开普勒得出行星绕太阳运动中，与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等，是开普勒第几定律：（b）(2.00分) A.第一定律 B.第二定律 C.第三定律 D.第零定律 A.牛顿 B.伽利略 C.哥白尼 3、告诉伏尔泰牛顿和苹果故事的人是？(2.00分) A.牛顿的外孙女 B.牛顿的外甥女 C.牛顿的姑妈 4、下列哪一项不属于1904年提出的原子模型？(2.00分) A.汤姆生的西瓜模型 B.长冈半太郎的土星模型 C.卢瑟福的太阳系模型 5、关于黑洞无毛定理说法正确的是：（）(2.00分) A.看不到黑洞的所有信息 B.只能看到黑洞的M、J和Q C.黑洞只有质量信息 D.黑洞只有总角动量信息 6、在黑洞内部r=0处表示的是：（）(2.00分) A.坐标原点 B.球心 C.对称中心 D.时间的终点 7、同位素是：（）(2.00分) A.中子数相同，质子数不同 B.原子量相同 C.质子数相同，中子数不同 D.中子数相同，电子数不同 8、光速不变原理认为什么中的光速在任何时候都是相同的？(2.00分) A.介质 B.空气 C.真空 9、克劳修斯、开尔文发现了什么，从而认为热永远都只能由热处转到冷处？(2.00分) A.热力学第一定律 B.热力学第二定律 C.热力学第三定律

10、牛顿和莱布尼兹争吵的焦点是：（）(2.00分) A.弹性定理的问题 B.万有引力的问题 C.折射率问题 D.微积分发现权问题 11、根据狭义相对论，对光速说法正确的是：（）(2.00分) A.在真空中不变 B.在惯性参考系之间不变 C.不满足伽利略变换 D.以上都对 12、浮力定律是谁提出的：（）(2.00分) A.欧几里得 B.亚里士多德 C.阿基米德 D.苏格拉底 13、对成吉思汗评价最高的国家是？(2.00分) A.俄罗斯 B.英国 C.中国 14、元素周期表中的元素是按照什么排序的：（）(2.00分) A.原子体积 B.中子数 C.质子数 D.电子数 15、据我们所知，事实上第一个完成环球航行的人是？(2.00分) A.恩利基 B.郑和 C.麦哲伦 16、长平之战中，坑杀40万赵军的将领是？(2.00分) A.赵括 B.白起 C.蒙恬 17、爱因斯坦头脑最清晰的时候在什么时候？(2.00分) A.青年 B.中年 C.老年 18、诸葛亮的兄弟是？(2.00分) A.诸葛瑾 B.诸葛恪 C.诸葛青云 19、以下理论中哪个是研究宇宙学的最好的理论：（）(2.00分)

《走进霍金的宇宙世界》读后感

《走进霍金的宇宙世界》读后感 时间在不停地流逝，我们却似乎浑然不知。 也许，每天最大的谎言——今天要早睡，明天要早起。也许我们没有背叛自己，但我们背叛了时间。 “上课睡觉觉，下课打闹闹，考试死翘翘。” 我们只有累了，才放慢脚步；错了，才想到后悔；失去了，才懂得珍惜。 时间就像河流，一去不复返，无情地将一切裹挟而去。我们却把一切都归罪于时间。 时间究竟是什么？ 时间，是指宏观一切具有不停止的持续性和不可逆性的物质状态的各种变化过程，其有共同性质的连续事件的度量衡的总称。这个概念可能有些复杂，但从物理学上讲，时间其实存在于四维空间，它同现实世界的物体一样，也有“长度，高度”。它是我们最熟悉的，也是最陌生的。 我们总有各种各样的回忆，这些回忆，让我们不禁想回到过去，逃避现在。 那么，在科学的眼里，这样的时间旅行是否可行呢？通往过去或未来的“时空隧道”，是否真正存在？ 让我们从远一点想起。在物理学上，任何物体都不是绝对光滑平整的，它们的表面都会有许多裂纹和皱褶。这个定律同样适用于四维空间，大大小小的时间裂痕就充斥在我们周围，它们就是虫洞。 虫洞一直在我们周围不断变化着，这可能有些难以想象，但这是真的。这些虫洞连接着两个时间和空间，不幸的是，这些多如繁星的时间旅行的捷径，只有几千万亿分之一厘米宽。这显然不足以让一个人穿越。 如果我们造出一台时间机器，把虫洞放大，是不是就能回到过去了呢？ 答案是否定的。设想一下，假如有一位科学家，真的通过某种方式造出了一个通往一分钟前的虫洞，他就可以回到一分钟以前。 透过虫洞，他看到了一分钟前的自己。就在这时，他做出了一个疯狂的举动——他向对面的自己开了一枪。然后呢? 结果当然是他死了。 那么，开枪的又是谁呢？难道是已经死去的、一分钟以后的他？ 一切完全不合逻辑，很明显，这是个悖论。原因就在于循环效应。 如果将麦克风与音响放在一起，放出一点声音，那么这些音波就会在麦克风与音响之间无限地循环，假如声音不在中途流失的话，音波就会越来越强，直到摧毁音响。这就是循环效应。只不过对于虫洞而言，循环并摧毁它的不是音波，而是宇宙射线罢了。所以，即使有这样的虫洞，也会在瞬间被摧毁。 也就是说，我们不可能回到过去。否则，悖论就会成立。 但是，并不是所有的时间旅行都没有希望，至少，我们还有未来。 爱因斯坦曾发现，时间在有些地方会变慢，在有些地方则会加速，质量越大的物体，越能拖住时间。物理学还有另一项自然法则：没有物体能超过宇宙的极限速度，那就是每秒30万千米的光速。这些就是我们进行时间旅行的关键。 我们虽然不能超光速，但可以99.99%的接近光速。这时，神奇的现象就会发生，由于没有物体能超光速，自然法则就会把我们的时间放慢，以维持这一法则。而在外界，时间的速度是不变的。所以，在“近光速列车”内过去一分钟，外界就有可能过去了一天，甚至一年。速度也高，反差也就越大。 想像一下，如果我们仅用5分钟，就来到了2150年，我们会看到什么？ 时间旅行，真的很神奇，很美妙。

100部BBC经典纪录片

很多妈妈告诉我，孩子天天沉迷在电视动画或手机游戏里。进入电子时代，让孩子完全不接触电子产品，不看动画片、不玩游戏是不现实的。但与其让孩子看《熊出没》、《喜羊羊与灰太狼》等没什么营养的动画片，倒不如花时间陪孩子看一些经典的纪录片，既能满足孩子看电视的需求，也能增长见闻，学习更多的知识。 BBC（英国广播公司）的纪录片题材广泛、制作精良。看这些经典的纪录片，既可以追溯上下数千年的历史文化，也可以欣赏从宇宙到地信深处的奇妙境界。高清条件下，它的画面美轮美奂，把一帧帧定格，拿出来都是一张张精彩的摄影作品。看BBC不仅能了解世界之奇，更能尽享世界之妙： 1《恒河》 2《活力星球》 3《地平线：超大质量黑洞》4《百慕达三角洲之谜》 5《野性加勒比》 6《星际漫游》 7《探潜鲨鱼火山》 8《神秘的玛雅》 9《玛雅地底之谜》 10《冷血生命》 11《地球力量》 12《透视动物》 13《古代世界》 14《古代启示录》 15《艺术精选系列》 16《制造新人类》 17《消失的古文明》 18《与野人同行》 19《艺术的力量》 20《灌丛下的生命》 21《极地之旅》 22《超自然力量》23《八十天环游地球》24《七大海洋》 25《人类本能》 26《行星地球探索记》27《蓝色星球》 28《世界自然奇观》29《埃及》 30《白色星球》 31《野性南美洲》 32《地球无限》 33《二战大突击》 34《动物超感官》 35《成吉思汗》 36《寻找特洛依战争》37《地平线》 38《与恐龙同行》 39《纳粹警示录》 40《地球脉动》 41《数学的故事》 42《霍金的宇宙》 43《海洋奥德赛》 44《动物战场》

BBC高清纪录片

BBC高清纪录片 BBC恒河（三集/高清/RMVB） [BBC.科学与伊斯 兰]https://www.sodocs.net/doc/2810790547.html,(三集) BBC自然 ├—BBC自然01 │ └—Wild.South.America.野性南美洲（4.1G） ├—BBC自然02 │ └—Wild.Africa.野性非洲（4.1G） ├—BBC自然03 │ └—Wild.Australasia.野性澳洲（4.1G） ├—BBC自然04 │ └—Wild.New.World.野性新世界（4.1G） ├—BBC自然05 │ ├—Walking.With.Beasts.与猛兽同行（3.5G） │ │ ├—05.01.04.Walking.With.Beasts.Special.1.哺乳动物 │ │ ├—05.01.04.Walking.With.Beasts.Special.2.哺乳动物 │ │ └—[与猛兽同行]. Walking.with.Beasts │ └—Walking.with.Monsters.与巨兽同行（0.7G） ├—BBC自然06 │ ├—Chased.By.Sea.Monster.与恐龙同行特辑－海底霸王（1.1G）│ ├—Land.of.Giants.与恐龙同行特辑－巨龙国度（0.35G） │ ├—The.Abyss.海底深渊（0.35G） │ ├—The.Giant.Claw.与恐龙同行－镰刀龙探秘（0.35G） │ ├—Walking.with.Cavemen.与野蛮人同行（1.4G） │ └—Wildlife.Specials.Serpent.野生动物系列—蛇（0.7G）├—BBC自然07 │ ├—The.Ballad.of.Big.Al.与恐龙共舞特别篇-异特龙之谜（0.7G）│ │ ├—Big.Al.The.Science.异特龙制作特辑 │ │ └—The.Ballad.of.Big.Al.与恐龙共舞特别篇-异特龙之谜 │ ├—The.Truth.About.Killer.Dinosaurs.恐龙凶面目（0.7G） │ └—Walking.With.Dinosaurs.与恐龙同行（2.8G） ├—BBC自然08 │ └—Journeys.to.the.Bottom.of.the.Sea.海底世界揭密（4.1G）├—BBC自然09 │ └—The.Blue.Planet.蓝色星球（6.9G）（一） │ ├— The.Blue.Planet.Ep1.The.Blue.Planet.蓝地球 │ ├— The.Blue.Planet.Ep2.The.Deep.深渊 │ ├— The.Blue.Planet.Ep3.Open.Ocean.大海茫茫

高考作文：霍金

专题六：霍金 身残志坚！21岁的他身患不治之症 专家总因言多而失，霍金作为世界上最著名的科学家，其言论的影响力可想而知，不说世界闻之一震，起码也是举足轻重。 可是出现频率太高，而又给不出科学依据的话，再有名望的人其声誉也会受到一定影响。就像一个祥林嫂，总是重复那一段悲惨过往就会让人越来越丧失同理心。因此，现在甚至有人用“开炮”来形容霍金目前频繁发言的状态。 然而，换一种正确的认知，其实可以理解是霍金正在慷慨地分享他对世界的观察，并提出关于世界所面临问题的警告，而且，对于霍金以难以想象的坚强意志追求真理这样的做法，人类是应该怀有敬意的。 霍金是渐冻症患者 为何？先从这“身残志坚”说起。首先说明一点，霍金对于残疾这个是讳莫如深，非常的不合作。“不愿对恶疾低头，甚至不愿接受任何帮助。”也许并不是每个身体有恙的人，都会对自己的疾病是接受的态度，霍金就“最喜欢被视为是科学家，然后是科普作家，最重要的是，被视为正常人。” 霍金患有的是一种可以称得上“不治之症”的疾病：肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症，也就是我们传说中的渐冻症。它是上运动神经元和下运动神经元损伤之后，导致包括球部、四肢、躯干、胸部腹部的肌肉逐渐无力和萎缩。形象来说，就是肌无力、肌萎缩、肌束震颤等症状。 患这个病的人可能先出现吞咽困难，进而讲话困难，然后四肢肌肉慢慢萎缩，变得无力，甚至呼吸衰竭，最终不治。在霍金被确诊的时候，所有的医生都下了相似的判决：活不过几年、几年内致死、绝症。 爱情给了霍金重生的力量 在霍金就读剑桥大学研究院时期，霍金的身体已出现了渐冻症的症状，他变得越来越笨拙，时常不知缘由地摔跤，划船也变得力不从心，还从楼梯上摔下来，造成暂时的记忆力轻微丧失。然后开始讲话含糊不清……直到21岁时，被诊断患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症，只有两年好活。 一个正直21岁青春期的少年，被一纸诊断了余生，这是多么痛的打击。中国作家史铁生在壮年时遭遇不幸，用了很多年才想通，最终写出很多有价值的作品。看来伟人都有一个

霍金的宇宙世界读后感

霍金的宇宙世界读后感 走进霍金的宇宙世界，央视播出的纪录片，原版是美国探索频道《与霍金一起了解宇宙》。下面是XX为大家提供的关于霍金的宇宙世界的读后感，内容如下： 【霍金的宇宙世界读后感一】在假期中，老师要求我们写一篇关于经典人文地理的作文参加比赛。因为我对宇宙世界充满好奇，所以爸爸推荐我看一部纪录片—《走进霍金的宇宙世界》。 通过观看《走进霍金的宇宙世界》我明白了：地球这个蓝色星球并不是唯一的。我们生活的地球是围绕太阳旋转的八颗行星之一，而太阳又是XX亿颗恒星中平淡无奇的一颗。地球所在的星系是银河系，它庞大得让人难以置信。但银河系也只是浩瀚宇宙中的沧海一粟。 宇宙中大约有一千亿个星系，它们形成一张巨大的网，向各个方向延伸开来。所以我们知道地球并不是孤独的。所以我们对外星人的猜想是合理的，并不是凭空虚构的。但是我们并不能准确知道外星生物是什么样的。所以其中有无限的可能。 在宇宙中有无限的可能。外星生物也许是一些液体毫无攻击能力，也许是更高等的生物，具有很强的攻击力，也许，它们的生命很短暂，生死只在转瞬之间。 生活在地球上的生物，可以给我们提供一切所需要的信

息，原因很简单，因为这里孕育了我们所知的所有生命形态。地球上的生命起源至今仍是个谜,需要我更多的去探索。 有一位科学家曾用探测仪在太空中探测出一个信号，他把这个信号称之为“哇信号”。告诉我们可能有外星人存在。 霍金的宇宙世界给我增添了许多知识。我爱《走进霍金的宇宙世界》。 【霍金的宇宙世界读后感二】《走进霍金的宇宙世界》共分四集节目，每一集节目讲述一个主题。以先后次序分别为：探索外星生命、时间旅行、揭开万物之迷(上)、揭开万物之迷(下)。 四集节目当中，给我留下最深印象的是第二集：时间旅行。 霍金阐释了时间的概念，他用了非常简单易懂的语言向我们阐述了复杂的自然规律。比如，他用汽车给我们讲述时间其实是一个四维空间。并且向我们介绍了几种可能时间旅行方式：穿越虫洞、绕行大质量物体、接近光速飞行。这其中，我想只有接近光速飞行可能性略大一些，然而这样的时间旅行方式同样难度巨大，现如今人类的科学水平还远远没有达到。 其他三集节目同样精彩，比如告诉我们外星生物的几种可能形态，宇宙是如此产生等等。 啊!《走进霍金的宇宙世界》，真是很好看、很精彩啊!