去年看科幻小说《三体》时,总想着如果读过有关黑洞、量子、时间等的科普书籍,应该会更容易理解些。霍金的作品《宇宙简史》恰好是这样一部书籍。
这本书描述了霍金心目中的宇宙历史。他首先回顾了人类历史上有关宇宙的构想,从“地在下天在上,地是平的”开始,到亚里士多德“地球是圆的,星辰绕地球转”的地心论,再到哥白尼“太阳是静止的中心,地球和其他行星绕太阳在圆形轨道上运行”的日心说,再到开普勒将哥白尼的圆形轨道修正为椭圆轨道,终于得到了一个目前看来最正确的宇宙模型。
按照牛顿的万有引力定律,恒星必定会互相吸引,在某一刻坠落到一起,为什么没有这样呢?原因是宇宙不是静态的,而是在膨胀的,如果它膨胀得相当慢,引力会使它最终停止膨胀,然后开始收缩。否则宇宙就会一直膨胀下去。在几百亿年前的某一时刻,宇宙是个密度为无穷大的小球,产生了大爆炸,这可能就是宇宙的开端。
当某个巨大的星球,或者更大的天体,受其自身引力吸引而不断自行塌缩,最后形成体积无限小、密度无限大的星体,它产生的引力使得它周围的光也发生巨大的偏折,被它吸引进去无法逃逸。光消失了,它就变成了再也无法看到的黑洞。所以黑洞并不是个柱状的窟窿,也不是洞里空无一物,它是密度无限大、体积很小的球状星体,只不过看不见而已。
把光看成是由一个个成包的光粒子构成,这些能量量子在空间点状分布,这就是量子理论。霍金用量子力学证明了黑洞总是“热”的,像火炉一样放热,能量能从黑洞泄露出来,黑洞不像人们描述的那样黑。
关于时空,爱因斯坦曾预言,空间不再是一种有别于“物质”的东西,而是一种构成世界的“物质”成分之一,一种可以波动、弯曲、变形的实体。太阳会使其周围的空间发生弯曲,所以地球并不是在某种神秘力量的牵引下绕着太阳旋转,而是在一个倾斜的空间中行进,就好像弹珠在漏斗中滚动一样。由于这个弯曲,不仅行星要在轨道上绕着恒星转,就连光也发生了偏折,不再走直线。不仅是空间,时间也同样会发生弯曲,在高空中,离太阳越近的地方,时间会过得越快,在较低的地方,时间则过的较慢。如果一对双胞胎,一个住在海边,一个住在高山上,就会发现,住在山上的比住在海边的老得快一些。
宇宙的开端发生了大爆炸,观测表明,越远的星系以越快的速度飞离开我们,整个宇宙处在不断膨胀的状态。《宇宙简史》虽然很多看不懂,还是让我多少了解了一些相关知识。同时又浏览了《七堂极简物理课》,这本书更适合我这种对现代科学一无所知的人。科学越进步、知识越更新,我们越了解宇宙的广大,也越认识到自己在宇宙中的地位。我们只是宇宙的一部分,很小很小的一部分。我们曾经以为我们就是宇宙的中心,我们是如此智慧,我们与众不同,事实上,我们与其他动植物没有什么不同,在浩瀚的宇宙中,我们就如同一粒沙、一滴水,处在一个毫不起眼的偏僻的角落。