乔治的宇宙大爆炸读书心得
打开科学之门
戴维乔治《花》读后感
浩瀚的宇宙，有许多未知的领域等待我们去发掘探索，科学家们一步步迈向更远处，他们孜孜以求，寻找着真理。
《汉弗莱戴维》就为我们介绍了一位具有传奇色彩的理论物理学家。
主人公当然是斯蒂芬霍金。
作者克里斯廷拉森将为我们介绍这个轮椅上的卓越科学家。
读完这本书，我们就会认视到一个全面而又真实的霍金。
作者将霍金从出生到老年的经历和成就都写得认真仔细，给我留下了深刻的印象。
1942年1月8日，随着一阵稚嫩的啼哭，霍金降生在牛津。
后来的几年里，他有了两个妹妹。
受父亲影响，11岁的霍金决定以科学为业。
后来全家去了印度，他却留在牛津与亲戚汉弗莱一家生活。
17岁时，他以优越成绩考入了牛津大学。
20岁时，他出现了病症，这年，他在牛津大学毕业，并以优的成绩被剑桥大学录取。
他开始在萨马指导下读研，研究宇宙学和广义相对论。
1年后，他被确诊患上肌萎缩性侧所硬化症，预测两年内死亡。
这消息无疑是一个晴天霹雳，他并未绝望，而是继续学术研究， 在这本传记中，我首先读到了一个坚强乐观的霍金，当他得知自己患病后，曾一度绝望，可他看到另一病床的白血病男孩死后，他感到自己的价值，发现了自己存在的意义。
从此，他坚强地挣出了绝望，并竭尽所能地探索宇宙，他的事业道路也变得前景辉煌。
作为一名科学家，我却读到了幽默感，这本不属于这一类人的词竟出现在霍金的身上，在学术界内应是十分难得的，他曾与索恩在1974年关于天鹅X-1是否是黑洞打了传奇式的一个赌，还立下字据，这冷嘲式的幽默感也让人惊奇。
《飞向人马座》、《森林报》、《乔治开启宇宙秘密钥匙》、《地心游记》分别写一篇1000字的读书笔记。
阿斯顿
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。
关于宇宙的科学知识
爱因斯坦广义相对论本身预言了：空间—时间在大爆炸奇点处开始，并会在大挤压奇点处（如果整个宇宙坍缩的话）或在黑洞中的一个奇点处（如果一个局部区域，譬如恒星要坍缩的话）结束。
任何抛进黑洞的东西都会在奇点处被毁灭，只有它的质量的引力效应能继续在外面被感觉得到。
另一方面，当计入量子效应时，物体的质量和能量会最终回到宇宙的其余部分，黑洞和在它当中的任何奇点一道被蒸发掉并最终消失。
量子力学对大爆炸和大挤压奇点也能有同样戏剧性的效应吗
在宇宙的极早或极晚期，当引力场是如此之强，以至于量子效应不能不考虑时，究竟会发生什么
宇宙究竟是否有一个开端或终结
如果有的话，它们是什么样子的
整个70年代我主要在研究黑洞，但在1981年参加在梵蒂冈由耶稣会组织的宇宙学会议时，我对于宇宙的起源和命运问题的兴趣重新被唤起。
天主教会试图对科学的问题立法，并宣布太阳是绕着地球运动时，对伽利略犯下了大错误。
几个世纪后的现在，它决定邀请一些专家就宇宙学问题提出建议。
在会议的尾声，所有参加者应邀出席教皇的一次演讲。
他告诉我们，在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但是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。
那时候我心中暗喜，他并不知道，我刚在会议上作过的演讲的主题——空间—时间是有限而无界的可能性，就表明着没有开端、没有创生的时刻。
我不想去分享伽利略的厄运。
我对伽利略之所以有一种强烈的认同感，其部分原因是刚好我出生于他死后的300年
为了解释我和其他人关于量子力学如何影响宇宙的起源和命运的思想，必须首先按照“热大爆炸模型”来理解为大家所接受的宇宙历史。
它是假定从早到大爆炸时刻起宇宙就用弗利德曼模型描述。
在此模型中，人们发现当宇宙膨胀时，其中的任何物体或辐射都变得更凉。
（当宇宙的尺度大到二倍，它的温度就降低到一半。
）由于温度即是粒子的平均能量——或速度的测度，宇宙的变凉对于其中的物质就会有较大的效应。
在非常高的温度下，粒子会运动得如此之快，以至于能逃脱任何由核力或电磁力将它们吸引一起的作用。
但是可以预料，当它们变冷下来时，互相吸引的粒子开始结块。
更有甚者，连存在于宇宙中的粒子的种类也依赖于温度。
在足够高的温度下，粒子的能量是如此之高，只要它们碰撞就会产生出来很多不同的粒子／反粒子对——并且，虽然其中一些粒子打到反粒子上去时会湮灭，但是它们产生得比湮灭得更快。
然而，在更低的温度下，碰撞粒子具有较小的能量，粒子／反粒子对产生得不快，而湮灭则变得比产生更快。
就在大爆炸时，宇宙体积被认为是零，所以是无限热。
但是，辐射的温度随着宇宙的膨胀而降低。
大爆炸后的1秒钟，温度降低到约为100亿度，这大约是太阳中心温度的1千倍，亦即氢弹爆炸达到的温度。
此刻宇宙主要包含光子、电子和中微子（极轻的粒子，它只受弱力和引力的作用）和它们的反粒子，还有一些质子和中子。
随着宇宙的继续膨胀，温度继续降低，电子／反电子对在碰撞中的产生率就落到它们湮灭率之下。
这样只剩下很少的电子，而大部分电子和反电子相互湮灭，产生出更多的光子。
然而，中微子和反中微子并没有互相湮灭掉，因为这些粒子和它们自己以及其他粒子的作用非常微弱，所以直到今天它们应该仍然存在。
如果我们能观测到它们，就会为非常热的早期宇宙阶段的图象提供一个很好的证据。
可惜现今它们的能量太低了，以至于我们不能直接地观察到。
然而，如果中微子不是零质量，而是如苏联在1981年进行的一次没被证实的实验所暗示的，自身具有小的质量，我们则可能间接地探测到它们。
正如前面提到的那样，它们可以是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力吸引去遏止宇宙的膨胀，并使之重新坍缩。
在大爆炸后的大约100秒，温度降到了10亿度，也即最热的恒星内部的温度。
在此温度下，质子和中子不再有足够的能量逃脱强核力的吸引，所以开始结合产生氘（重氢）的原子核。
氘核包含一个质子和一个中子。
然后，氘核和更多的质子中子相结合形成氦核，它包含二个质子和二个中子，还产生了少量的两种更重的元素锂和铍。
可以计算出，在热大爆炸模型中大约4分之1的质子和中子转变了氦核，还有少量的重氢和其他元素。
所余下的中子会衰变成质子，这正是通常氢原子的核。
1948年，科学家乔治·伽莫夫和他的学生拉夫·阿尔法在合写的一篇著名的论文中，第一次提出了宇宙的热的早期阶段的图像。
伽莫夫颇有幽默——他说服了核物理学家汉斯·贝特将他的名字加到这论文上面，使得列名作者为“阿尔法、贝特、伽莫夫”，正如希腊字母的前三个：阿尔法、贝他、伽玛，这特别适合于一篇关于宇宙开初的论文
他们在此论文中作出了一个惊人的预言：宇宙的热的早期阶段的辐射（以光子的形式）今天还应在周围存在，但是其温度已被降低到只比绝对零度（一273℃）高几度。
这正是彭齐亚斯和威尔逊在1965年发现的辐射。
在阿尔法、贝特和伽莫夫写此论文时，对于质子和中子的核反应了解得不多。
所以对于早期宇宙不同元素比例所作的预言相当不准确，但是，在用更好的知识重新进行这些计算之后，现在已和我们的观测符合得非常好。
况且，在解释宇宙为何应该有这么多氦时，用任何其他方法都是非常困难的。
所以，我们相当确信，至少一直回溯到大爆炸后大约一秒钟为止，这个图像是正确无误的。
大爆炸后的几个钟头之内，氦和其他元素的产生就停止了。
之后的100万年左右，宇宙仅仅只是继续膨胀，没有发生什么事。
最后，一旦温度降低到几千度，电子和核子不再有足够能量去抵抗它们之间的电磁吸引力，它们就开始结合形成原子。
宇宙作为整体，继续膨胀变冷，但在一个略比平均更密集的区域，膨胀就会由于额外的引力吸引而慢下来。
在一些区域膨胀会最终停止并开始坍缩。
当它们坍缩时，在这些区域外的物体的引力拉力使它们开始很慢地旋转；当坍缩的区域变得更小，它会自转得更快——正如在冰上自转的滑冰者，缩回手臂时会自转得更快；最终，当这些区域变得足够小，自转的速度就足以平衡引力的吸引，碟状的旋转星系就以这种方式诞生了。
另外一些区域刚好没有得到旋转，就形成了叫做椭圆星系的椭球状物体。
这些区域之所以停止坍缩是因为星系的个别部分稳定地绕着它的中心旋转，但星系整体并没有旋转。
随着时间流逝，星系中的氢和氦气体被分割成更小的星云，它们在自身引力下坍缩。
当它们收缩时，其中的原子相碰撞，气体温度升高，直到最后，热得足以开始热骤变反应。
这些反应将更多的氢转变成氦，释放出的热升高了压力，因此使星云不再继续收缩。
正如同我们的太阳一样，它们将氢燃烧成氦，并将得到的能量以热和光的形式辐射出来。
它们会稳定地在这种状态下停留一段很长的时间。
质量更大的恒星需要变得更热，以去平衡它们更强的引力，使得其核聚变反应进行得极快，以至于它们在1亿年这么短的时间里将氢用光。
然后，它们会稍微收缩一点。
当它们进一步变热，就开始将氦转变成像碳和氧这样更重的元素。
但是，这一过程没有释放出太多的能量，所以正如在黑洞那一章 描述的，危机就会发生了。
人们不完全清楚下面还会发生什么，但是看来恒星的中心区域会坍缩成一个非常紧致的状态，譬如中子星或黑洞。
恒星的外部区域有时会在叫做超新星的巨大爆发中吹出来，这种爆发会使星系中的所有恒星相形之下显得黯淡无光。
一些恒星接近生命终点时产生的重元素就抛回到星系里的气体中去，为下一代恒星提供一些原料。
我们自己的太阳包含大约2％这样的重元素，因为它是第二代或第三代恒星，是由50亿年前从包含有更早的超新星的碎片的旋转气体云形成的。
云里的大部分气体形成了太阳或者喷到外面去，但是少量的重元素集聚在一起，形成了像地球这样的、现在绕太阳公转的物体。
地球原先是非常热的，并且没有大气。
在时间的长河中它冷却下来，并从岩石中溢出的气体里得到了大气。
这早先的大气不能使我们存活。
因为它不包含氧气，但有很多对我们有毒的气体，如硫化氢（即是使臭鸡蛋难闻的气体）。
然而，存在其他在这条件下能繁衍的生命的原始形式。
人们认为，它们可能是作为原子的偶然结合形成叫做宏观分子的大结构的结果而在海洋中发展，这种结构能够将海洋中的其他原子聚集成类似的结构。
它们就这样地复制了自己并繁殖。
在有些情况下复制有误差。
这些误差多数使得新的宏观分子不能复制自己，并最终被消灭。
然而，有一些误差会产生出新的宏观分子，在复制它们自己时会变得更好。
所以它们具有优点，并趋向于取代原先的宏观分子。
进化的过程就是用这种方式开始，它导致了越来越复杂的自复制的组织。
第一种原始的生命形式消化了包括硫化氢在内的不同物质而放出氧气。
这样就逐渐地将大气改变到今天这样的成份，允许诸如鱼、爬行动物、哺乳动物以及最后人类等生命的更高形式的发展。
宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象，和我们今天所有的观测证据相一致。
尽管如此，还有许多重要问题未被回答： （1）为何早期宇宙如此之热
（2）为何在大尺度上宇宙是如此一致
为何在空间的所有地方和所有方向上它显得是一样的
尤其是，当我们朝不同方向看时，为何微波辐射背景的温度是如此之相同
这有点像问许多学生一个考试题。
如果所有人都刚好给出相同的回答，你就会十分肯定，他们互相之间通过话。
在上述的模型中，从大爆炸开始光还没有来得及从一个很远的区域传到另一个区域，即使这两个区域在宇宙的早期靠得很近。
按照相对论，如果连光都不能从一个区域走到另一个区域，则没有任何其他的信息能做到。
所以，除非因为某种不能解释的原因，导致早期宇宙中不同的区域刚好从同样的温度开始，否则，没有一种方法能使它们有互相一样的温度。
（3）为何宇宙以这样接近于区分坍缩和永远膨胀模型的临界膨胀率的速率开始，以至于即使在100亿年以后的现在，它仍然几乎以临界的速率膨胀
如果在大爆炸后的1秒钟那一时刻其膨胀率甚至只要小十亿亿分之一，那么在它达到今天这么大的尺度之前宇宙就已坍缩。
（4）尽管在大尺度上宇宙是如此的一致和均匀，它却包含有局部的无规性，诸如恒星和星系。
人们认为，这些是从早期宇宙中不同区域间的密度的很小的差别发展而来。
这些密度起伏的起源是什么
广义相对论本身不能解释这些特征或回答这些问题，因为它预言，在大爆炸奇点宇宙是从无限密度开始的。
在奇点处，广义相对论和所有其他物理定律都失效：人们不能预言从奇点会出来什么。
正如以前解释的，这表明我们可以从这理论中除去大爆炸奇点和任何先于它的事件，因为它们对我们没有任何观测效应。
空间一时间就会有边界——大爆炸处的开端。
看来科学揭露了一组定律，在不确定性原理极限内，如果我们知道宇宙在任一时刻的状态，这些定律就会告诉我们，它如何随时间发展。
这些定律也许原先是由上帝颁布的，但是看来从那以后他就让宇宙按照这些定律去演化，而不再对它干涉。
但是，它是如何选择宇宙的初始状态和结构的
在时间的开端处“边界条件”是什么
一种可能的回答是，上帝选择宇宙的这种初始结构是因为某些我们无望理解的原因。
这肯定是在一个全能造物主的力量之内。
但是如果他使宇宙以这种不可理解的方式开始，何以他又选择让它按照我们可理解的定律去演化
整部科学史是对事件不是以任意方式发生，而是反映了一定的内在秩序的逐步的意识。
这秩序可以是、也可以不是由神灵主宰的。
只有假定这种秩序不但应用于定律，而且应用于在空间—时间边界处所给定的宇宙初始条件才是自然的。
可以有大量具有不同初始条件的宇宙模型，它们都服从定律。
应该存在某种原则去抽取一个初始状态，也就是一个模型去代表我们的宇宙。
所谓的紊乱边界条件即是这样的一种可能性。
这里含蓄地假定，或者宇宙是空间无限的，或者存在无限多宇宙。
在紊乱边界条件下，在刚刚大爆炸之后，寻求任何空间的区域在任意给定的结构的概率，在某种意义上，和它在任何其他的结构的概率是一样的：宇宙初始态的选择纯粹是随机的。
这意味着，早期宇宙可能是非常紊乱和无规则的。
因为与光滑和有序的宇宙相比，存在着更多得多的紊乱和无序的宇宙。
（如果每一结构都是等几率的，多半宇宙是从紊乱无序态开始，就是因为这种态多得这么多。
）很难理解，从这样紊乱的初始条件，如何导致今天我们这个在大尺度上如此光滑和规则的宇宙。
人们还预料，在这样的模型中，密度起伏导致了比由伽玛射线背景所限定的多得多的太初黑洞的形成。
如果宇宙确实是空间无限的，或者如果存在无限多宇宙，则就会存在某些从光滑和一致的形态开始演化的大的区域。
这有一点像著名的一大群猴子敲打打字机的故事——它们大部分所写的都是废话。
但是纯粹由于偶然，它们可能碰巧打出莎士比亚的一首短诗。
类似地，在宇宙的情形，是否我们可能刚好生活在一个光滑和一致的区域里呢
初看起来，这是非常不可能的，因为这样光滑的区域比紊乱的无序的区域少得多得多。
然而，假定只有在光滑的区域里星系、恒星才能形成，才能有合适的条件，让像我们这样复杂的、有能力质疑为什么宇宙是如此光滑的问题、能自然复制的组织得以存在。
这就是被称为人择原理的一个应用的例子。
人择原理可以释义作：“我们看到的宇宙之所以这个样子，乃是因为我们的存在。
” 人择原理有弱的和强的意义下的两种版本。
弱人择原理是讲，在一个大的或具有无限空间和／或时间的宇宙里，只有在空间一时间有限的一定区域里，才存在智慧生命发展的必要条件。
在这些区域中，如果智慧生物观察到他们在宇宙的位置满足那些为他们生存所需的条件，他们不应感到惊讶。
这有点像生活在富裕街坊的富人看不到任何贫穷。
应用弱人择原理的一个例子是“解释”为何大爆炸发生于大约100亿年之前——智慧生物需要那么长时间演化。
正如前面所解释的，一个早代的恒星首先必须形成。
这些恒星将一些原先的氢和氦转化成像碳和氧这样的元素，由这些元素构成我们。
然后恒星作为超新星而爆发，其裂片形成其他恒星和行星，其中就包括我们的太阳系，太阳系年龄大约是50亿年。
地球存在的头10亿或20亿年，对于任何复杂东西的发展都嫌太热。
余下的30亿年左右才用于生物进化的漫长过程，这个过程导致从最简单的组织到能够测量回溯到大爆炸那一瞬间的生物的形成。
很少人会对弱人择原理的有效性提出异议。
然而，有的人走得更远并提出强人择原理。
按照这个理论，存在许多不同的宇宙或者一个单独宇宙的许多不同的区域，每一个都有自己初始的结构，或许还有自己的一套科学定律。
在这些大部分宇宙中，不具备复杂组织发展的条件；只有很少像我们的宇宙，在那里智慧生命得以发展并质疑：“为何宇宙是我们看到的这种样子
”这回答很简单：如果它不是这个样子，我们就不会在这儿
我们现在知道，科学定律包含许多基本的数，如电子电荷的大小以及质子和电子的质量比。
至少现在，我们不能从理论上预言这些数值——我们必须由观察找到它们。
也许有一天，我们会发现一个将它们所有都预言出来的一个完整的统一理论，但是还可能它们之中的一些或全部，在不同的宇宙或在一个宇宙之中是变化的。
令人吃惊的事实是，这些数值看来是被非常细致地调整到使得生命的发展成为可能。
例如，如果电子的电荷只要稍微有点不同，则要么恒星不能够燃烧氢和氦，要么它们没有爆炸过。
当然，也许存在其他形式的、甚至还没被科学幻想作家梦想过的智慧生命。
它并不需要像太阳这样恒星的光，或在恒星中制造出并在它爆炸时被抛到空间去的更重的化学元素。
尽管如此，看来很清楚，允许任何智慧生命形式的发展的数值范围是比较小的。
对于大部份数值的集合，宇宙也会产生，虽然它们可以是非常美的，但不包含任何一个能为如此美丽而惊讶的人。
人们既可以认为这是在创生和科学定律选择中的神意的证据，也可以认为是对强人择原理的支持。
人们可以提出一系列理由，来反对强人择原理对宇宙的所观察到的状态的解释。
首先，在何种意义上可以说，所有这些不同的宇宙存在
如果它们确实互相隔开，在其他宇宙发生的东西，怎么可以在我们自己的宇宙中没有可观测的后果
所以，我们应该用经济学原理，将它们从理论中割除去。
另一方面，它们若仅仅是一个单独宇宙的不同区域，则在每个区域里的科学定律必须是一样的，因为否则人们不能从一个区域连续地运动到另一区域。
在这种情况下，不同区域之间的仅有的不同只是它们的初始结构。
这样，强人择原理即归结为弱人择原理。
对强人择原理的第二个异议是，它和整个科学史的潮流背道而驰。
我们是从托勒密和他的党人的地心宇宙论发展而来，通过哥白尼和伽利略日心宇宙论，直到现代的图象，其中地球是一个中等大小的行星，它绕着一个寻常的螺旋星系外圈的普通恒星作公转，而这星系本身只是在可观察到的宇宙中万亿个星系中的一个。
然而强人择原理却宣布，这整个庞大的构造仅仅是为我们的缘故而存在，这是非常难以令人置信的。
我们太阳系肯定是我们存在的前提，人们可以将之推广于我们的星系，使之允许早代的恒星产生重元素。
但是，丝毫看不出存在任何其他星系的必要，在大尺度上也不需要宇宙在每一方向上必须如此一致和类似。
如果人们能够表明，相当多的宇宙的不同初始结构会演化产生像我们今天看到的宇宙，至少在弱的形式上，人们会对人择原理感到更满意。
如果这样，则一个从某些随机的初始条件发展而来的宇宙，应当包含许多光滑的、一致的并适合智慧生命演化的区域。
另一方面，如果宇宙的初始条件必须极端仔细地选择，才能导致在我们周围所看到的一切，宇宙就不太可能包含任何会出现生命的区域。
在上述的热大爆炸模型中，没有足够的方向使热从一个区域流到另一区域。
这意味着宇宙的初始态在每一处必须刚好有同样的温度，才能说明我们在每一方向上看到的微波背景辐射都有同样温度，其初始的膨胀率也要非常精确地选择，才能使得现在的膨胀率仍然是如此接近于需要用以避免坍缩的临界速率。
这表明，如果直到时间的开端热大爆炸模型都是正确的，则必须非常仔细地选择宇宙的初始态。
所以，除非作为上帝有意创造像我们这样生命的行为，否则要解释为何宇宙只用这种方式起始是非常困难的。
为了试图寻找一个能从许多不同的初始结构演化到象现在这样的宇宙的宇宙模型，麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出，早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期。
这种膨胀叫做“暴涨”，意指宇宙在一段时间里，不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀。
按照固斯理论，在远远小于1秒的时间里，宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30个0）倍。
固斯提出，宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的。
这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量。
正如早先我们讨论的，人们预料在这么高的温度下，强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力。
当宇宙膨胀时它会变冷，粒子能量下降。
最后出现了所谓的相变，并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同。
相变的一个普通的例子是，当水降温时会冻结成冰。
液态水是对称的，它在任何一点和任何方向上都是相同的。
然而，当冰晶体形成时，它们有确定的位置，并在某一方向上整齐排列，这就破坏了水的对称。
处理水的时候，只要你足够小心，就能使之“过冷”，也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰。
固斯认为，宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下，而没有使不同的力之间的对称受到破坏。
如果发生这种情形，宇宙就处于一个不稳定状态，其能量比对称破缺时更大。
这特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一个宇宙常数。
宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一个稳定的宇宙模型时，引进广义相对论之中去的。
由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀，所以这宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀，即使在一些物质粒子比平均数多的区域，这一有效宇宙常数的排斥作用超过了物质的引力吸引作用。
这样，这些区域也以加速暴涨的形式而膨胀。
当它们膨胀时，物质粒子越分越开，留下了一个几乎不包含任何粒子，并仍然处于过冷状态的膨胀的宇宙。
宇宙中的任何不规则性都被这膨胀抹平，正如当你吹胀气球时，它上面的皱纹就被抹平了。
所以，宇宙现在光滑一致的状态，可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来。
在这样一个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中，早期宇宙中的光线就有足够的时间从一个地方传到另一个地方。
这就解答了早先提出的，为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的问题。
不但如此，宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值。
这样，不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过，就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值。
暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质。
在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个0）个粒子。
它们从何而来
答案是，在量子理论中，粒子可以从粒子／反粒子对的形式由能量中创生出来。
但这只不过引起了能量从何而来的问题。
答案是，宇宙的总能量刚好是零。
宇宙的物质是由正能量构成的；然而，所有物质都由引力互相吸引。
两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量，因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开。
这样，在一定意义上，引力场具有负能量。
在空间上大体一致的宇宙的情形中，人们可以证明，这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量，所以宇宙的总能量为零。
零的两倍仍为零。
这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍，而不破坏其能量的守恒。
在宇宙的正常膨胀时，这并没有发生。
这时当宇宙变大时，物质能量密度下降。
然而，这种情形确实发生于暴涨时期。
因为宇宙膨胀时，过冷态的能量密度保持不变：当宇宙体积加倍时，正物质能和负引力能都加倍，总能量保持为零。
在暴涨相，宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数。
这样，可用以制造粒子的总能量变得非常大。
正如固斯所说的：“都说没有免费午餐这件事，但是宇宙是最彻底的免费午餐。
” 今天宇宙不是以暴涨的方式膨胀。
这样，必须有一种机制，它可以消去这一非常大的有效宇宙常数，从而使膨胀率从加速的状态，改变为正如同今天这样由引力减慢下的样子。
人们可以预料，在宇宙暴涨时不同力之间的对称最终会被破坏，正如过冷的水最终会凝固一样。
这样，未破缺的对称态的额外能量就会释放，并将宇宙重新加热到刚好低于使不同力对称的临界温度。
以后，宇宙就以标准的大爆炸模式继续膨胀并变冷。
但是，现在找到了何以宇宙刚好以临界速率膨胀，并在不同的区域具有相同温度的解释。
在固斯的原先设想中，有点像在非常冷的水中出现冰晶体，相变是突然发生的。
其想法是，正如同沸腾的水围绕着蒸汽泡，新的对称破缺相的“泡泡”在原有的对称相中形成。
泡泡膨胀并互相碰撞，直到整个宇宙变成新相。
麻烦在于，正如同我和其他几个人所指出的，宇宙膨胀得如此之快，甚至即使泡泡以光速涨大，它们也要互相分离，并因此不能合并在一起。
结果宇宙变成一种非常不一致的状态，有些区域仍具有不同力之间的对称。
这样的模型跟我们所观察到的宇宙并不吻合。
1981年10月，我去莫斯科参加量子引力的会议。
会后，我在斯特堡天文研究所做了一个有关暴涨模型和它的问题的讲演。
听众席中有一年轻的苏联人——莫斯科列别提夫研究所的安德雷·林德——他讲，如果泡泡是如此之大，以至于我们宇宙的区域被整个地包含在一个单独的泡泡之中，则可以避免泡泡不能合并在一起的困难。
为了使这个行得通，从对称相向对称破缺相的改变必须在泡泡中进行得非常慢，而按照大统一理论这是相当可能的。
林德的缓慢对称破缺思想是非常好的，但过后我意识到，他的泡泡在那一时刻必须比宇宙的尺度还要大
我指出，那时对称不仅仅在泡泡里，而且在所有的地方同时被破坏。
这会导致一个正如我们所观察到的一致的宇宙。
我被这个思想弄得非常激动，并和我的一个学生因·莫斯讨论。
然而，当我后来收到一个科学杂志社寄来的林德的论文，征求是否可以发表时，作为他的朋友，我感到相当难为情。
我回答说，这里有一个关于泡泡比宇宙还大的瑕疵，但是里面关于缓慢对称破缺的基本思想是非常好的。
我建议将此论文照原样发表。
因为林德要花几个月时间去改正它，并且他寄到西方的任
