
与霍金一起了解宇宙 观后感
霍金先生讲到了要以四维的角度看时间。
所有的物体都是三维的,包括你和你坐的椅子,任何事物都有长度、宽度和高度。
但是还存在一种维度,即时间维度。
而所有的事物在时间上都有长度,人的寿命80余年,石头可以延续数千年,太阳系则能长达数十亿年。
接着以台球桌为例,说明任何事物其实都有小洞和细缝(那为什么不以玻璃为例呢,这样更有说服力),相信这些在三维空间里最基本的物理原理同样适用于四维空间,即在时间的空间里虫洞无处不在。
但是虫洞非常微小,是比原子分子还微小的量子泡沫,在量子的世界里,穿越时空的微小隧道或捷径,不断形成、消失、再形成,它们连接了两个独立的区域和两处不同的时间。
不幸的是这种真实存在的时间隧道只有10 -33 厘米大小,人类或者宇宙飞船想要穿越其中的话只能通过把虫洞放大数万亿倍。
此外,虫洞还面临另外两大致命问题,悖论和反馈。
悖论。
一个科学家拿着枪,装好子弹,然后穿越到了1分钟之前(虽然只是短短的1min,也足够说明问题),面对1分钟前还正在装子弹的这个自己开枪,过去的自己死亡了,那开枪的这个人又是谁
这便是个悖论,这完全说不通,这种情形是宇宙学家的恶梦。
这样的时间机器会违背主宰宇宙的基本法则,使因果关系颠倒,倘若这样的事情发生,整个宇宙将不可避免地陷入混乱。
因此霍金先生认为终究会有状况发生,从而避免悖论的出现,也总会有某种原因避免那位科学家处在射杀自己的困境中,既然如此,虫洞本身就是问题所在。
至此,霍金先生认为,这样的虫洞根本不会存在,其原因就是反馈。
反馈。
以音箱为例,声音进入麦克风,经过电缆传送,再由扩音器放大,最终由音箱发出。
但倘若有太多的声音由音箱返回麦克风,声音便会在此回路中不断折返,并被逐次放大,如不加阻止,反馈信号将毁坏音箱系统。
霍金先生认为这同样适用于虫洞,只是虫洞传播的是辐射而不是声音,虫洞一旦张开,自然辐射是巨大的,进入其中并终结于回路,反馈会变得无比巨大以至于将虫洞摧毁。
因此,尽管微型虫洞的确存在,但其生命之短暂则无法被用作时间机器。
事实上,霍金先生基本不相信可以利用虫洞,或者其他可能手段重返过去,否则会导致悖论(我在想影片回到未来三部曲中主角回到过去面对自己和正被杀的博士,也是悖论,但影片中的穿越方式不一样),因此回到从前似乎永远不会发生,但对于历史学界却是一种解脱。
这并不意味着所有时间旅行都不可行,霍金先生对时间旅行深信不疑,相信人吗能够跨入未来。
第二种方式,环绕巨型黑洞。
众所周知,如同流水一样,时间在不同的地点流逝的速度并不一样。
在太空中负责全球定位系统(GPS)的31颗卫星,上面配备的计时系统已十分准确,但每天都会走快大约十亿分之一秒的三分之一,系统必须更正这些偏差,否则这一细微的偏差会导致地球上所有的GPS设备每天出现约6英里的误差。
问题并不在于时钟,时钟走得快是因为在天空中时间本身就比在地球上快,产生这种现象的原因是地球巨大的质量。
爱因斯坦意识到,物质滞延时间,物体越重滞延时间越长。
这一惊人的事实,打开了一扇穿越未来的希望之门。
恰好有一个符合条件的物体,银河系中心的特大质量黑洞,距离我们26000光年,是整个银河系中质量最大的物体,质量相当于400万个太阳。
黑洞隐藏在大片气体和星体中,直径为1500万英里的黑暗球体区域,在自身重力作用下挤压成一个点,离黑洞越近引力作用越强。
这使之成为一个天然的时间机器,未来宇宙飞船可以挑战利用这一奇观。
它首先必须避免被吸入其中,关键要准确无误地沿切线驶过,处于完全正确的轨道并达到精准的速度,如果一切正常 宇宙飞船就会进入一个直径为3000万英里的巨型圆轨道,在这里它就安全了,它的速度足以避免其坠入黑洞。
如果某航天局从地球或其他任何远离该黑洞的地方远程操控该任务,会发现飞船沿轨道运行一周需16分钟,但是对于飞船上的宇航员时间会减慢一半,每16分钟的轨道运行,他们实际只需用8分钟时间。
试想当宇航员绕着黑洞转了5年返回地球(地球上已经过了10年),发现地球上所有人的年龄都比他们多增长5岁,宇航员们回到的是未来的地球,他们应该经历了一段空间更是时间的旅行。
它优于虫洞的地方是不会产生悖论,并且不会在反馈瞬间摧毁自身,但它仍然非常危险,行路迢迢,而且也不能将我们带入非常久远的未来。
第三种方式,趋近于光速旅行。
一个奇妙的宇宙事实是,世界上存在宇宙速度极限速度(光速 186000英里\\\/秒),这是世间最快的速度,也是最具权威的科学定理之一,以接近光速的速度移动你就能穿越至未来。
试想有一条紧绕地球的极速列车专用轨道,假定这列虚幻列车无限接近光速,列车上的乘客手持通向未来的单程票。
列车一圈又一圈绕地球行驶不断加速 ,无限接近光速意味着达到每秒7圈。
但无论列车有多大动力,物理法则的限定使它永远无法到达光速,但我们假定它无限趋近于光速,仅略微慢一些。
相对于列车外 ,列车内的时间逐渐减慢,就如同黑洞周围的情形,不过更慢,列车上的一切动作都缓慢下来。
试想一个孩子沿列车运行方向奔跑,她的速度与列车速度相加,那她岂不是无意间就打破速度极限了吗,答案是否定的。
自然法则通过减慢列车内的时间来防止这一可能的发生,这样她就不可能突破速度极限,时间总是能够减慢,足以保护极限速度不被突破,基于此便产生了通过时间旅行穿梭至久远未来的无限可能。
假设列车2050年1月1日从站台出发,周而复始地环绕地球100年,最后在2150年元旦停下来,此时列车上的旅客仅度过了1周,当他们走出列车,会发现世界发生了天翻地覆的变化,一周内,他们穿越到了未来100年 。
人类已经制造出了类似的仪器,瑞士日内瓦的欧洲核子研究所坐落着世界上最大的粒子加速器。
地下深处长达16英里的环形管道内,有一道万亿颗细小微粒所组成的粒子束,机器启动的瞬间它们能从静止加速到6万英里的时速。
增加动力这些粒子便能不断加速,直到粒子流能以每秒1.1万圈的速度飞绕管道, 这一速度已极近光速但正如虚拟的列车一样,它们永远不能达到光速,只能达到光速的99.99%。
一旦达到这一速度,它们也能进行时间旅行。
在一种寿命极短的π介子上观察到了时间旅行的过程,通常情况下它们会在250亿分之一秒后衰变,但当其加速到接近光速时寿命变成了原来的30倍,这些粒子 是活生生的时间旅行者。
其实就是这么简单,如果想去未来旅行,我们只需跑快点。
全三集看完了。
霍金对宇宙起点更感兴趣,对发现暗物质和暗能量的实验更关注(这个实验好像是丁肇中领导的),也许因为他们是理论物理学家。
我想,如果可以达到就像第二集中提到的“接近光速的速度旅行”,那么时间会变慢,从而以“更短的”“时间”达到Glises。
这样就可以在Glises看到不同的宇宙,从而对宇宙有更深刻的认识。
(我是实验物理学家,恶呵呵~) 最后面,霍金说第二个重要的问题是钱,我觉得也是这样,相对于有固定规律的宇宙来说,人类的行为却很少遵从规律,与其担心小行星撞地球,不如担心金胖子放核弹。
还有一个画面印象挺深刻的,也是第三集最后部分,说的是探索系外文明的宇宙飞船是可以合体和分体的,MVO里说那样人类才开始的真正的意义上的生命传播,看着那么多宇宙飞船分体,我低俗地联想到了精子游泳的画面,心想那才是真正意义上的生命传播,呵呵。
宏观和微观总是相通的啊。
我一直认为,拥有最高智慧的科学脑袋,某种程度上一定是非常感性的。
所以,人类的科学发展其实一直是被那些极富想象力和征服欲的聪明脑袋带动的。
霍金说:虽然我行动不便,还必须通过电脑说话,但在我的意识中,我无比自由。
他想象着各种外星生物生存的有趣画面;他期待乘时空机器去一睹年轻的玛丽莲梦露;他天天琢磨着那个叫宇宙的大玩意儿,就像他说的那样,他其实是个梦想家。
困顿的身体没有困住这个有趣的脑袋,思维敏捷,天马行空,钟爱美女,向往未知,迷恋侵略…… 必须得说,霍金教授在意识里是个十分健全的男人,比很多肢体健全的男人还要健全。
最后,感谢Discovery,你还是个很给力的频道。
想到霍金就忽然感到很幸福。
也许在几百年之后,孩子们就会在教科书里读到他:那个身陷轮椅,但是脑子中装下整个宇宙整个时间的梦想家,或者,到那个时候,预言家。
可以听到霍金给我讲解他脑中的宇宙,他梦中的人类的未来,我感到非常,非常幸福。
在这个被战火,磨难,创伤弥漫的人类历史中,有霍金,爱因斯坦,乔治奥威尔,亚历山大索尔仁尼琴等等作为人类智慧与良心的见证,让我感觉就此悲观的话还是太早了。
我能看到希望。
Discovery真是个伟大的频道,霍金真是个伟大的科学家
本片共分三集,第一第二集都是四十五分钟左右,最后一集比较长,80多分钟。
三部的内容分别是,外星人,时间旅行,一切的故事。
本人最喜欢的是最后一集,因为它不仅像前两集一样有意思,而且在此之外还可以给我们很多启示。
外星人存在,我完全完全不质疑这个事实。
Such a enormous universe,怎么可能没有其他生命形式的存在
霍金列举了几种他认为可能存在的生命形式,感兴趣的话可以自己去看,我就不剧透了。
时间旅行可以进行,我也不是特别怀疑。
毕竟,我们高中政治书不是教过我们吗,人类的认识是没有界限的。
只要能逃过2012,以及它之后千千万万次可能毁灭人类的劫难,我坚信我们一定可以时间旅行,“这个没有问题,你要注意”……霍金在此也列举了几种实现时间旅行的方式,我擦,简直是大开眼界我完全被折服了,拜倒在霍金的轮椅下
我实在是很想说一下有哪些方式,但是还是留给感兴趣的自己看吧,我真的很想剧透
在介绍这些主题的同时,霍金还会讲解诸如黑洞,虫洞这样浩瀚的概念,让人觉得科学家都是神
最后一集,一切的故事。
霍金从our whole universe is in a hot dense state开始,讲到了it all starts with a big bang(哈哈哈哈,我爱Sheldon)以来宇宙的变化过程。
在一切还没有开始的时候,宇宙是没有时间和空间这两个我们take it for granted的概念的——这种状态真的很难想象。
大爆炸把引擎打开了,一切开始运转起来。
在宇宙的维度上来看,时间和空间被挥霍地很夸张,动辄几十亿年,或者几十亿光年。
在几个最基本的物理法则的指导下,宇宙经过无法想象的漫长岁月之后形成了今天这个模样。
我映像比较深刻的,是一个叫supernova的概念,中文叫超新星,指的是正在爆炸的、光芒比从前亮许多许多许多的恒星。
(我还很喜欢一首歌,oasis的champagne supernova,Van推荐的。
)总之,恒星和人一样,都会有寿终正寝的一天。
我不大能说清楚它死去的完整过程,总之就是某些物质在核里翻滚煎熬。
我想说的重点是,某些金属就是在一颗伟大的恒星爆炸的瞬间形成的,比如,金,铂。
也就是说,如果追溯起一枚金戒指的渊源,那就是多少多少亿年前的一场supernova
我顿时对金肃然起敬
过去不该一味褒钻贬金,觉得钻石纯洁金子俗气。
我以后一定要认真买一件黄金饰品
又不知过了多少年,人出现了。
一直有一种说法,大概是:经过多么多么辛苦的宇宙锤炼,才有了人的出现。
现在觉得这个真是可笑。
宇宙如此之大,物质的存在形式多得我们这辈子都探究不完。
而且即便物质说完了,还有反物质啊。
所以说人就是再普通不过的一种存在方式了,不只是人,连生命本身也是。
生命对我们人来说,的确是神圣美好。
但是放在整个宇宙的维度来说,生命就只是一种存在形式,生命用自己的方式存在,正如同行星恒星用自己的方式存在。
人总是觉得自己很特别,是造物主的宠儿,其实对造物主来说,生命这个东西和其他存在形式,比如黑洞、尘埃,都应该是平等的。
这么说来,在这个宇宙里,生命很特别,但是不应该有特权,人就更不应该有特权了。
许多人还自诩为高级动物,对那么多的已知和未知不怀敬畏,真是大言不惭。
在讨论《世界尽头和冷酷仙境》的时候,王美女说,只有能量是永恒的。
现在想起来,觉得这句话相当有智慧。
我现在能坐在这里打字,追溯起来,还是因为宇宙大爆炸的瞬间释放出来的能量,流转亿万次之后,传到了这里。
以前想到自己要死,就用“人类还是会继续”来安慰自己;后来发现人类总会灭绝,就用“宇宙里还会有生命”来安慰自己。
现在倒觉得这些安慰都没有必要了,因为即便生命会停下,能量还是会继续流转。
以前觉得“生生不息”很让人欣慰,现在觉得“能量守恒”才是王道。
但这不代表我冷淡了。
每种存在形式都有自己的“天命”,都有属于自己的存在方式。
我,作为人类的一员,生命概念的一部分,也有我自己应该做的事情,让我存在得有意义。
(不知道“有意义”对其他存在方式来说会不会也是一种目的……
)而且我还是很爱地球的。
霍金说,我们以后可能会搬到另外的星球上安家,可能会有一代人一辈子都耗费在飞向外太空的飞船上。
当时我脑袋里第一个想到的,就是在Planet Earth里面看到的那些森林和高山,离开地球的人怎么会舍得它们呢
以前看到过一个和“庄子”有关的故事,不记得是在他写的书上,还是他经历过的了。
总之,是说,两个国家什么的,哎呀,完全不记得了,面目全非。
。
好吧,总之好像是两个人在某个问题上非要争出胜负高下来,庄子就讲了一个故事,说在蜗牛的两个角上各有一个国家,两个国家的君王都在争谁的国家更厉害,庄子问面前的两个人,他们这样争,有意义吗。
两个人觉得没意义,毕竟蜗牛角算什么,就算赢了又怎样呢。
庄子又说,我们和整个宇宙比起来,可能连这个蜗牛角都不如,那还有什么必要争呢
以前觉得菲尔普斯肯定是世界之王,没有人游泳能够比过他。
但是后来,特别是看了《碧海蓝天》之后,觉得世界上的高人多得很,而且他们中的大多数都不会在一个每四年举行一次的比赛中亮相。
当菲尔普斯站在领奖台上的时候,说不定很远很远的一片海里,一个游泳天才正在和海豚比赛叻。
拼搏绝对是必要的,好胜也不失为一种好品质,但是心态要端正,失败了不要把自己贬得一文不值,成功了也绝对不能不可一世,因为头顶的头顶,天外的天外,还有千千万万个星系。
甚至,宇宙也不是终点。
霍金说,也许还存在其他宇宙,那些宇宙受到完全不同的物理法则的支配。
仅仅是几个最基本的原则的不同,如此孕育几十亿年,几百亿年,诞生的也一定会是一种连霍金也难以理解的世界吧。
与霍金一起走进宇宙 外星人 中40分50秒英文原句是什么
首先改变的英文有很多。
但是跟walk读音相近的没有。
还有要注意语法顺序。
你说的改变应该是vary这个单词。
而不是walk
请问纪录片《走进霍金的宇宙世界》与《与霍金一起了解宇宙》是同一个纪录片吗
的未来霍金 本文金1991年1月在剑桥大学的一演录。
这篇讲演,从古代巫预言,谈到近代宗教预言,再过渡到对宇宙未来的讨论,主要探讨了宇宙未来的两种命运:一是继续膨胀下去,一是收缩以至于坍缩成一个点。
膨胀还是收缩,取决于宇宙的平均密度。
运用天体物理学理论,对宇宙的未来作出科学的论断,这是科学家与巫师不同之处。
节选自《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》(湖南科学技术出版社1995年版)。
杜欣欣、吴忠超译。
史蒂芬·霍金,英国理论物理学家,1942年1月生于英国的牛津。
先后在牛津大学物理系和剑桥大学物理系学习,23岁获博士学位。
21岁时,患上一种运动神经细胞病,以致全身不能动弹,不能说话。
他身残志坚,在大爆炸、黑洞等宇宙学理论上取得了举世瞩目的成就,被誉为当代的爱因斯坦。
他的科普著作《时间简史》在全世界行销数千万册,极大地增进了人们对宇宙的认识。
现任英国剑桥大学卢卡逊数学讲座教授。
本文是霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。
这篇讲演的主题是宇宙的未来,或者不如说,科学家认为将来是什么样子的。
预言将来当然是非常困难的。
我曾经起过一个念头,要写一本题为《昨天之明天:未来历史》的书。
它会是一部对未来预言的历史,几乎所有这些预言都是大错特错的。
但是尽管有这些失败,科学家仍然认为他们能预言未来。
(尽管预言宇宙的未来有困难,但科学家仍未失去信心。
) 在非常早的时代,预言未来是先知或者女巫的职责。
这些通常是被毒药或火山隙溢出的气体弄得精神恍惚的女人。
周围的牧师把她们的咒语翻译出来,而真正的技巧在于解释。
古希腊的德勒菲的著名巫师以模棱两可而臭名昭著。
当这些斯巴达人问道,在波斯人攻击希腊时会发生什么时,这巫师回答道:要么斯巴达会被消灭,(古代巫师的预言,诀窍在于可以随意作出解释。
)要么其国王会被杀害。
我想这些牧师盘算,如果这些最终都没有发生,则斯巴达就会对阿波罗太阳神如此之感恩戴德,以致忽视其巫师作错预言的这个事实。
事实上,国王在捍卫特莫皮拉隘道〔特莫皮拉隘道〕一般译作“温泉关”。
公元前480年,波斯国王薛西斯一世率领大军五十多万、战舰千艘,越过达达尼尔海峡,水陆两路进犯希腊。
斯巴达国王列奥尼达斯率领300名斯巴达士兵在温泉关顽强抵抗波斯军,全部战死。
波斯军队占领雅典,大肆焚掠。
希波战争是希腊诸城邦反抗波斯侵略和压迫的战争,最后以希腊的胜利而结束。
的一次拯救斯巴达并最终击败波斯人的行动中丧生了。
另一次事件,利迪亚〔利迪亚〕一般译作“吕底亚”,小亚细亚西部的奴隶制国家,在现在的土耳其境内。
的国王克罗修斯〔克罗修斯〕一般译作“克罗伊斯”,吕底亚的末代国王(约前560—前546年在位)。
公元前546年,波斯国王居鲁士攻破其首都萨狄斯,被俘。
据说他是古代的巨富之一,他的名字已成为“富豪”的同义语。
,这位世界上最富裕的人有一次问道:如果他侵略波斯的话会发生什么。
其回答是:一个伟大的王国将会崩溃。
克罗修斯以为这是指波斯帝国,殊不知正是他自己的王国要陷落,而他自己的下场是活活地在柴堆上受火刑。
近代的末日预言者为了避免尴尬,不为世界的末日设定日期。
这些日期使股票市场下泻。
虽然它使我百思不解,为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱,假定你在世界末日什么也带不走的话。
迄今为止,所有为世界末日设定的日期都无声无息地过去了。
但是这些预言家经常为他们显然的失败找借口解释。
例如,第七日回归的创建者威廉·米勒〔威廉·米勒〕(1782—1849)美国纽约州农民,近代基督复临运动的创始人。
从1831年起开始传道,根据《但以理书》的某些章节推算出基督将于1843年或1844年3月21日第二次降临,赢得了成千上万的追随者。
预言虽然失败,但该派仍坚持教义,并于1863年成立了基督复临安息日会。
预言,耶稣的第二次到来会在1843年3月21日至1844年3月21日间发生。
在没有发生这件事后,这个日期就修正为1844年10月22日。
当这个日期通过又没有发生什么事后,又提出了一种新的解释。
据说,1844年是第二次回归的开始,但是首先要数出获救者名单。
只有数完了名单,审判日才降临到那些不列在名单上的人。
幸运的是,数人名看来要花很长的时间。
当然,科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些。
人们只要想到天气预报就可以了。
但是在某些情形下,我们认为可以做可靠的预言。
宇宙在非常大的尺度下的未来,便是其中一个例子。
我们在过去的三百年间发现了制约在所有正常情形下物体的科学定律。
我们仍然不知道制约在极端条件下物体的精确的定律。
那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要,但是它不影响宇宙的未来演化,除非直到宇宙坍缩成一种高密度的状态。
事实上,我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律,便是这些定律对现在宇宙的影响是多么微不足道的一个标志。
即便我们知道了制约宇宙的有关定律,我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来。
这是因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。
这表明方程可能是不稳定的:在某一时刻对系统作非常微小的改变,系统的未来行为很快会变得完全不同。
例如,如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式,就会改变出来的数字。
你在实际上不可能预言出来的数字,否则的话,物理学家就会在赌场发财。
在不稳定或混沌的系统中,一般地存在一个时间尺度,初始状态下的小改变在这个时间尺度将增长到两倍。
在地球大气的情形下,这个时间尺度是五天的数量级,大约为空气绕地球吹一圈的时间。
人们可以在五天之内作相当准确的天气预报,但是要做更长远得多的天气预报,就既需要大气现状的准确知识,又需要一种不可逾越的复杂计算。
我们除了给出季度平均值以外,没有办法对六个月以后作具体的天气预报。
我们还知道制约化学和生物的基本定律,这样在原则上,我们应能确定大脑如何工作。
但是制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为,初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。
这样,尽管我们知道制约人类行为的方程,但在实际上我们不能预言它。
科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。
其危险在于,我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多了。
宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。
绕着太阳公转的行星的运动似乎最终会变成混沌,尽管其时间尺度很长。
这表明随着时间流逝,任何预言的误差将越来越大。
在一段时间之后,就不可能预言运动的细节。
我们能相当地肯定,地球在相当长的时间内不会和金星相撞。
但是我们不能肯定,在轨道上的微小扰动会不会积累起来,引起在十几亿年后发生这种碰撞。
太阳和其他恒星绕着银河系的运动,以及银河系绕着其局部星系团的运动也是混沌的。
我们观测到,其他星系正离开我们运动而去,而且它们离开我们越远,就离开得越快。
这意味着我们周围的宇宙正在膨胀:不同星系间的距离随时间而增加。
我们观察到的从外空间来的微波辐射〔微波辐射〕指宇宙微波背景辐射,即来自宇宙空间背景上的各个方向同性的微波辐射,是宇宙之初“大爆炸”的余热,温度比开氏绝对零度高2.7度,习惯上称为3K辐射。
1965年美国科学家彭齐亚斯和威尔逊因共同发现宇宙微波背景辐射而获1978年诺贝尔物理学奖。
背景给出这种膨胀是平滑而非混沌的证据。
你只要把你的电视调到一个空的频道就能实际观测到这个辐射。
你在屏幕上看到的斑点的小部分是由太阳系外的微波引起的。
这就是从微波炉得到的同类的辐射,但是要更微弱得多。
它只能把食物加热到绝对温度〔绝对温度〕即开氏温度,1848年由英国物理学家开尔文(1824—1907)提出,1960年第十一届国际计量大会规定热力学温度以开尔文为单位。
开氏的零度称为“绝对零度”,等于零下摄氏273.15度。
③〔哥白尼(1473—1543)〕波兰天文学家,太阳中心说的创立者,近代天文学的奠基人。
的2.7度,所以不能用来温热你的外卖皮萨〔皮萨〕一种意大利式的馅饼。
。
人们认为这种辐射是热的早期宇宙的残余。
但是它最使人印象深刻的是,从任何方向来的辐射量几乎完全相同。
宇宙背景探索者卫星已经非常精确地测量了这种辐射。
从这些观测绘出的天空图可以显示辐射的不同温度。
在不同方向上这些温度不同,但是差别非常微小,只有十万分之一。
因为宇宙不是完全光滑的,存在诸如恒星、星系和星系团的局部无规性,所以从不同方向来的微波必须有些不同。
但是,要和我们观测到的局部无规性相协调,微波背景的变化不可能再小了。
微波背景在所有方向上能够相等到100 000分之99 999。
上古时代,人们以为地球是宇宙的中心。
在任何方向上背景都一样的事实,对于他们而言毫不足怪。
然而,从哥白尼③时代开始,我们就被降级为绕着一颗非常平凡的恒星公转的一颗行星,而该恒星又是绕着我们看得见的不过是一千亿个星系中的一个典型星系的外边缘公转。
我们现在是如此之谦和,我们不能声称任何在宇宙中的特殊地位。
所以我们必须假定,在围绕任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。
这只有在如果宇宙的平均密度以及膨胀率处处相同时才有可能。
平均密度或膨胀率的大区域的任何变化都会使微波背景在不同方向上不同。
这表明,宇宙的行为在非常大尺度下是简单的,而不是混沌的。
因此我们可以预言宇宙遥远的未来。
因为宇宙的膨胀是如此之均匀,所以人们可按照一个单独的数,即两个星系间的距离来描述它。
现在这个距离在增大,但是人们预料不同星系之间的引力吸引正在降低这个膨胀率。
如果宇宙的密度大于某个临界值,引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。
宇宙就会坍缩到一个大挤压。
这和起始宇宙的大爆炸相当相似。
大挤压是被称作奇性的一个东西,是具有无限密度的状态,物理定律在这种状态下失效。
这就表明即便在大挤压之后存在事件,它们要发生什么也是不能预言的。
但是若在事件之间不存在因果的连接,就没有合理的方法说一个事件发生于另一个事件之后。
也许人们可以说,我们的宇宙在大挤压处终结,而任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。
这有一点像是再投胎。
如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同,如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆,这种声称有什么意义呢?人们可以同样地讲,它是完全不同的个体。
如果宇宙的密度小于该临界值,它将不会坍缩,而会继续永远膨胀下去。
其密度在一段时间后会变得如此之低,引力吸引对于减缓膨胀没有任何显著的效应。
星系们会继续以恒常速度相互离开。
这样,对于宇宙的未来其关键问题在于:平均密度是多少?如果它比临界值小,宇宙就将永远膨胀。
但是如果它比临界值大,宇宙就会坍缩,而时间本身就会在大挤压处终结。
然而,我比其他的末日预言者更占便宜。
即便宇宙将要坍缩,我可以满怀信心地预言,它至少在一百亿年内不会停止膨胀。
我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。
我们可以从观测来估计宇宙的平均密度。
如果我们计算能看得见的恒星并把它们的质量相加,我们得到的,不到临界值的百分之一左右。
即使我们加上在宇宙中观测到的气体云的质量,它仍然只把总数加到临界值的百分之一。
然而,我们知道,宇宙还应该包含所谓的暗物质,即是我们不能直接观测到的东西。
暗物质的一个证据来自于螺旋星系。
存在恒星和气体的巨大的饼状聚合体。
我们观测到它们围绕着自己的中心旋转。
但是如果它们只包含我们观测到的恒星和气体,则旋转速率就高到足以把它们甩开。
必须存在某种看不见的物质形式,其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住。
暗物质的另一个证据来自于星系团。
我们观测到星系在整个空间中分布得不均匀,它们成团地集中在一起,其范围从几个星系直至几百个星系。
假定这些星系互相吸引成一组从而形成这些星系团。
然而,我们可以测量这些星系团中的个别星系的运动速度。
我们发现其速度是如此之高,要不是引力吸引把星系抓到一起,这些星系团就会飞散开去。
所需要的质量比所有星系总质量都要大很多。
这是在这种情形下估算的,即我们认为星系已具有在它们旋转时把自己抓在一起的所需的质量。
所以,在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质。
人们可以对我们具有确定证据的那些星系和星系团中的暗物质的量作一个相当可靠的估算。
但是这个估算值仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右。
这样,如果我们仅仅依据观测证据,则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去。
再过五十亿年左右,太阳将耗尽它的核燃料。
它会肿胀成一颗所谓的红巨星〔红巨星〕光谱呈橙色、红色的巨星称为红巨星。
其形成是因为在恒星演化过程中,由于内部核燃料的耗尽,热核反应的速率减弱,打破了引力与辐射压之间的平衡,恒星的外壳开始燃烧膨胀。
,直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。
它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星白矮星〕一类低光度、高温度、高密度的简并态恒星,是恒星演化的一种归宿。
当恒星经过红巨星阶段损失大量质量后,剩下的质量若小于1.44个太阳质量,这颗恒星就演化成白矮星。
。
我正在预言世界的结局,但这还不是。
这个预言还不至于使股票市场过于沮丧。
前面还有一两个更紧迫的问题。
无论如何,假定在太阳爆炸的时刻,我们还没有把自己毁灭的话,我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。
在大约一百亿年以后,宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽。
大约具有太阳质量的恒星不是变成白矮星就是变成中子星〔中子星〕恒星在核能耗尽后,经过引力坍缩,依靠简并中子的压力与引力平衡形成的星体。
,中子星比白矮星更小更紧致。
具有更大质量的恒星会变成黑洞〔黑洞〕一种特殊的天体,是时间—空间的一个区域。
它的基本特征是有一个封闭的视界。
由于引力强大,就连光也不能从中逃逸出来,所以黑洞是看不见的。
。
黑洞还更小,并且具有强到使光线都不能逃逸的引力场。
然而,这些残留物仍然继续绕着银河系中心每一亿年转一圈。
这些残余物的相撞会使一些被抛到星系外面去。
余下的会渐渐地在中心附近更近的轨道上稳定下来,并且最终会集中在一起,在星系的中心形成一颗巨大的黑洞。
不管星系或星系团中的暗物质是什么,可以预料它们也会落进这些非常巨大的黑洞中去。
因此可以假定,星系或星系团中的大部分物体最后在黑洞里终结。
然而,我在若干年以前发现,黑洞并不像被描绘的那样黑。
量子力学的不确定性原理〔量子力学的不确定性原理〕即德国物理学家海森伯(1901—1976)提出的测不准原理。
它的量子力学意义是不能在同一个态中同时准确测量出粒子的位置和速度。
讲,粒子不可能同时具有定义很好的位置和定义很好的速度。
粒子位置定义得越精确,则其速度就只能定义得越不精确,反之亦然。
如果在一颗黑洞中有一颗粒子,它的位置在黑洞中被很好地定义,这意味着它的速度不能被精确地定义。
所以粒子的速度就有可能超过光速,这就使得它能从黑洞逃逸出来,粒子和辐射就这么缓慢地从黑洞中泄漏出来。
在一颗星系中心的巨大黑洞可有几百万英里的尺度。
这样,在它之内的粒子的位置就具有很大的不确定性。
因此,粒子速度的不确定性就很小,这表明一颗粒子要花非常长的时间才能逃离黑洞。
但是它最终是要逃离的。
在一个星系中心的巨大黑洞可能花10(九十次方)年的时间蒸发掉并完全消失,也就是“1”后面跟90个“0”。
这比宇宙现在的年龄要长得多,它是1010年,也就是“1”后面跟10个“0”。
如果宇宙要永远膨胀下去的话,仍然有大量的时间可供黑洞蒸发。
永远膨胀下去的宇宙的未来相当乏味。
但是一点也不能肯定宇宙是否会永远膨胀。
我们只有大约为使宇宙坍缩的需要密度十分之一的确定证据。
然而,可能还有其他种类的暗物质,还未被我们探测到,它会使宇宙的平均密度达到或超过临界值。
这种附加的暗物质必须位于星系或星系团之外。
否则的话,我们就应觉察到了它对星系旋转或星系团中星系运动的效应。
为什么我们应该认为,也许存在足够的暗物质,使宇宙最终坍缩呢?为什么我们不能只相信我们已有确定证据的物质呢?其理由在于,哪怕宇宙现在只具有十分之一的临界密度,都需要不可思议地仔细选取初始的密度和膨胀率。
如果在大爆炸后一秒钟宇宙的密度大了一万亿分之一,宇宙就会在十年后坍缩。
另一方面,如果那时宇宙的密度小了同一个量,宇宙在大约十年后就变成基本上空无一物。
宇宙的初始密度为什么被这么仔细地选取呢?也许存在某种原因,使得宇宙必须刚好具有临界密度。
看来可能存在两种解释。
一种是所谓的人择原理,它可被重述如下:宇宙之所以是这种样子,是因为否则的话,我们就不会在这里观测它。
其思想是,可能存在许多具有不同密度的不同宇宙。
只有那些非常接近临界密度的能存活得足够久并包含足够形成恒星和行星的物质。
只有在那些宇宙中才有智慧生物去诘问这样的问题:密度为什么这么接近于临界密度?如果这就是宇宙现在密度的解释,则没有理由去相信宇宙包含有比我们已探测到的更多物质。
十分之一的临界密度对于星系和恒星的形成已经足够。
然而,许多人不喜欢人择原理,因为它似乎太倚重于我们自身的存在。
这样就有人对为何密度应这么接近于临界值寻求另外可能的解释。
这种探索导致极早期宇宙的暴涨理论。
其思想是宇宙的尺度曾经不断地加倍过,正如在遭受极端通货膨胀的国家每隔几个月价格就加倍一样。
然而,宇宙的暴涨更迅猛更极端得多:在一个微小的暴涨中尺度的至少一千亿亿亿倍的增加,会使宇宙这么接近于准确的临界密度,以至于现在仍然非常接近于临界密度。
这样,如果暴涨理论是正确的,宇宙就应包含足够的暗物质,使得密度达到临界值。
这意味着,宇宙最终可能会坍缩,但是这个时间不会比迄今已经膨胀过的一百五十亿年左右长太多。
现在小结如下:科学家相信宇宙受定义很好的定律制约,这些定律在原则上允许人们去预言将来。
但是定律给出的运动通常是混沌的。
这意味着初始状态的微小变化会导致后续行为的快速增大的改变。
这样,人们在实际上经常只能对未来相当短的时间作准确的预言。
然而,宇宙大尺度的行为似乎是简单的,而不是混沌的。
所以,人们可以预言,宇宙将永远膨胀下去呢,还是最终将会坍缩。
这要按照宇宙的现有密度而定。
事实上,现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。
如果暴涨理论是正确的,则宇宙实际上是处在刀锋上。
所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统,两方下赌注,以保万无一失。
〖〗宇宙局部运动的混沌状态,不妨碍对它的宏观预测。
但宇宙的未来是膨胀还是坍缩,尚难定论
走进霍金的宇宙世界会有第5集吗
不会有了,那个纪录片就四集,没有第五集。
不过霍金还有其他的宇宙学纪录片,楼主感兴趣的话可以看一看~
走进霍金的宇宙世界有几集?
有4集:1探索外星生物2时间旅行3解开万物之迷(上)4解开万物之迷(下)



