《时间简史》读书笔记

《时间简史》（新版）

静态宇宙：地心说和日心说

大爆炸理论

量子引力论

我们的宇宙图像

经典物理

相对论

空间和时间

红移定律

宇宙微波辐射

奇点定理

膨胀的宇宙

普朗克量子假设

海森伯不确定性原理

波粒二象性

不确定性原理

夸克

泡利不相容原理

四种基本力

基本粒子和自然的力

恒星的生命类型

引力波辐射

黑洞

热力学第二定律

黑洞辐射

黑洞不是这么黑的

费里德曼模型

人存原理

时空有限无界设想

宇宙的起源和命运

热力学时间箭头

心理学时间箭头

宇宙学时间箭头

时间箭头

哥德尔解

卡西米尔效应

选择历史假说

虫洞和时间旅行

GUT

弦理论

物理学的统一

结论

本书包括四个部分：概述人类认识世界万物规律的历程，目前的物理理论基础，基于理论的推想，未来的展望。以上可以先阅读“内容概述”了解本书基本内容，想进一步了解各个结论的来龙去脉，可结合“关键词”在书中探求，或者参考其它物理书籍。

章节          

内容概述                                                                        

关键词          

相对论时空观：时间和空间一样是人生活宇宙中的一个维度，它们都会因为物质的质量和运动发生弯曲。同时它们的曲率也影响物质的运动。广义相对论很难理解，可以略过。光入眼以成色，波入耳以成音，都是我们对外物的感觉，相对论也一样，是基于数学演算和实验观测的感觉。目前广义相对论对宏观世界的一切都能做说明和预测。结合宇宙膨胀的观测从广义相对论可以推算出宇宙起源于奇点的存在。观测到的宇宙景象：哈勃发现所有恒星的光都发生红移，说明它们都在离我们远去，所以宇宙在膨胀。宇宙在膨胀，最初应该就是密度及温度很高，所以最初的光到现在应该是波长很长了，这种宇宙微波辐射也被观测到了。微观世界的景象：目前我们能把物质拆分到最小的粒子是夸克。质子和中子都是夸克组成的。强作用力把夸克组成中子质子以及原子核，电磁力把电子和原子核组成原子以及分子，弱作用力把原子或分子组成物质。所有的微观粒子都有波的性质，同时辐射波也符合粒子的特点，所以叫量子。粒子某一瞬间在空间的位置是同时有多种可能，每种可能位置的概率不同，不去观测干扰，这些可能同时存在，所以一个电子可以同时穿过两个缝隙，这就是测不准和粒子具有波的特性。至于为什么，不清楚，反正就这样。从黑洞探究奇点：恒星因为自身引力最终会坍缩成白矮星中子星或者黑洞。如果宇宙起源于大爆炸，那黑洞和大爆炸最初的模样应该很像。研究黑洞对了解宇宙的起点和终点都有意义。但黑洞连光都无法逃逸，我们无法观测里面是什么样的。

关于宇宙起源演化的猜想：根据广义相对论及观测，宇宙起源于大爆炸，然后加速膨胀，起初很热，然后渐冷，这个过程中局部发生坍缩形成原子、物质、星系……，为什么会这样，广义相对论不知道。霍金根据人存原理解释说因为这样才有我们存在，不这样的宇宙或者宇宙区域没有我们存在，我们所以只能发现这样的宇宙。如果宇宙最初是小尺度的，量子力学一定起作用，那今天的宇宙起源处应该有很多种原始态，包括不符合广义相对论规则的，但为啥现在的宇宙符合广义相对论，有各种猜想，都无定论。关于时间旅行的猜想：通过广义相对论方程的演算和卡西米尔效应可以推测或许虫洞是一种可实现的时间旅行方式，但产生了爷孙佯谬，这时或许用选择历史假说可以解释。当然也许宇宙物理定律就是不允许时间对称也有可能。关于统一理论的介绍：广义相对论认为引力是质量运动对时空的影响，而量子力学中的三种力都与之不同特征。经典力学到广义相对论是人对于宇宙三维到四维的认知改变，是否还有更多维的宇宙参数可以加入到相对论，从而实现宏观世界和微观世界的理论统一，弦理论是一种尝试。

世界观的终极问题：宇宙从何而来，向何而去？宇宙有开端吗？如果有，开端之前发生了什么？时间的本质是什么？它会有一个终结么？人类世界观发展历程：从亚里士多德地心说，到托勒密模型，到哥白尼日心说，以及开普勒和伽利略对日心说的支持。随后牛顿发现万有引力，但也遇到了静态无限宇宙模型无法自圆其说的挑战。静态宇宙除了无法保证所有恒星之间不被引力吸引到一块儿，也会面临无法解释宇宙是黑暗的情况。接着1929年哈勃观测到各个方向的远处星系都在离我们而去，开启了宇宙大爆炸的设想。随后介绍了经典力学无法解释光速相对于任何运动参照物恒定，从而开始了狭义相对论，之后结合万有引力形成广义相对论。可广义相对论又不适用微观尺度，如何统一广义相对论和适用于微观尺度的量子力学，从而实现物理学统一万物理论是很多物理学家想要解决但还未解决的问题。能否获得终极答案：从认知论哲学来看，必须信赖理性，否则就陷入怀疑之怀疑悖论。从科学可证伪的特点来看，只能逼近真理，而永远无法达到。

科学理论永远是真理的局部显现，但人还是不倦地追求绝对真理。终极命题的答案应该是非常简洁易懂的，它作为神的意志，最终属于全人类。