宇宙簡史

宇宙簡史 認識宇宙 宇宙包括一切事物的無限空間和時間。宇宙就是一切空間、時間和物質組成的一個整體，其中包括所有的物質和它們的表現形式。 現在，大多數科學家認爲，宇宙起源於137億年前的一次大爆炸。宇宙中的所有物質和能量本來是聚集在極其微小的一個點上的，這個點因爲巨大的壓力而產生了爆炸。與大爆炸有關的一些原理就是物理學家們所說的量子物理。這場大爆炸使宇宙空間不斷向外擴張，物質充滿了整個空間。這些物質形成了宇宙中的所有星系和星球，也促使了生命的誕生。 宇宙的形狀如果從語言角度來描述，可以說它是一個多重曲面鑲嵌在一起的整體。 科學家們認爲，組成我們日常能夠見到的所有事物、星體以及星系的“普通”物質，在宇宙的全部質量中只佔不到5%！據科學家們估算，還有26%是由我們沒有發現的粒子所組成的暗物質。剩下的近70%就更加神祕，他們推測，這可能就是造成宇宙不斷向外膨脹的能量—暗能量。 銀河是由1000億顆恆星組成的類似鐵餅狀的星系系統，我們稱之爲銀河系。太陽系就是銀河系中最普通的一個恆星系。 暗能量與反物質 我們通常所說的物質，是由帶正電的原子核與帶負電的電子組成的。而有一種物質與我們所知的正好相反，它們由帶負電的原子核與帶正電的電子組成，所以也被稱爲反物質。這些反物質在與正常物質碰撞時，會發生物質的湮滅。 人們逐漸發現，地球並不是宇宙的中心，而是一顆圍繞太陽運行的普通行星。太陽也只是一顆普通恆星，位於銀河系中。銀河系屬於更爲巨大的天體結構——本星系羣，而本星系又是星系團的一個微小的組成部分。衆多星系團構成超星系團，而宇宙是由衆多超星系團組成的。簡而言之，宇宙的尺度，遠遠超出了人類的想象。 恆星內部的核聚變將氫元素消耗殆盡後，恆星便進入了生命的尾聲。恆星會開始膨脹，氣體外殼逐漸消失，最後只剩下一個緻密的核，體積與地球相似，這就是白矮星。有些白矮星會繼續吸引其他天體的物質，當達到臨界點時發生爆炸，形成了1A型超新星。 反物質在物理學上的定義，是指由具有負電荷的原子核構成的物質。反質子和反中子共同組成反原子核。這些反原子核與帶正電的正電子組成了反原子，這些反原子形成的物質，就是反物質。 但是負質量物質和正質量物質之間互相排斥，導致了膨脹。宇宙現在正處於一個膨脹的過程中，這說明宇宙中帶負質量的物質數量多於正質量物質。 我們能夠計算出，只要有一克反物質與物質碰撞併發生湮滅，它們釋放的能量就等於當今地球上已經建成的最大的幾個水電站發出的能量。所以科學家們預言，如果我們能夠利用反物質，那麼人類在6周內登上火星將變得完全可行。 宇宙中的基本粒子 基本粒子是目前已知的組成物質的最小單位，但是科學家們已經意識到，基本粒子也可能並不是單一的粒子，結構也很複雜。 一種粒子和它的反粒子相遇時會發生湮滅，變爲光子並且釋放出能量。反過來，當兩個高能粒子發生碰撞時，會生成一對粒子與反粒子，這時能量轉化爲質量。 粒子組成的物質都具有波粒二象性。其中，粒子性指的是能夠通過計算得到物質的具體位置，波動性指的是概率波。 而波動性則相反，是反映物質的信息在減少，熵在增加。物質的波粒二象性正是物質的熵增減二作用，每一物體都具有波粒二象性，每一物體都受到熵增減二作用。 我們在這一刻看到的星星，並不是它們在這一刻的真正樣子，而是它們以前的樣子，這一刻，它們或許早已消亡了。 宇宙中的對稱性：一切定律都有對稱性。 宇宙的非線性：極限定律。 宇宙的不規則運動：混沌運動。 混沌運動指的是一個具有確定性的動力學系統，由於對初始值的極度敏感造成的隨機的不可預測的運動。 在很多科學家看來，相對論、量子理論和混沌理論是20世紀物理學的三大奇蹟。 耗散結構的這種自我強化作用通常會在社會制度和經濟活動中體現出來，當系統的自我強化造成了不穩定時，如果能夠減少系統內的信息，或者從外界吸收足夠的信息，都可以使熵增系統過渡到下一個穩態，使系統免於走向分裂。 在自然界中存在很多不可逆的過程，並且這些過程都是彼此相關的，而且一模一樣。如此一來，這些不可逆的過程都能用來表述熱力學第二定律。這些表述都選擇了一種不可逆的過程作爲對象，說明這種過程帶來的後果是通過任何方法都不能徹底消除的。無論表述的方式是怎樣的，熱力學第二定律的本質在於，所有和熱現象存在關聯的過程實際上都不可逆。 熱力學第一定律認爲，熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能互相轉換，但是在轉換過程中，能的總值保持不變。 但是熵增加原理提出後，人們知道了系統中的自發過程是不可逆的，並且在時間增加的方向和減小的方向，物質的運動轉化並不對稱。 在熱力學第二定律中的熵的概念和其他物理學概念存在着差異，這個概念不是用來說明系統的守恆狀態的，而是用來描述系統的發展方向。 在質量超大的黑洞中，從組成物質來劃分，黑洞可以被分爲暗能量黑洞和物理黑洞。 巨型黑洞與其他黑洞存在着區別，其中有趣的一點是，它的密度甚至會比空氣還要低。因爲史瓦西半徑是與質量成正比的，但是密度是與體積成反比的，所以這些質量巨大的黑洞同時也具有很大“體型”。 白洞和黑洞本質上都是人類根據愛因斯坦的廣義相對論提出的假想的物體，是一種基於物理和數學的模型。 白洞與黑洞相輔相成，雖然互相對立，實際上卻是一個有機的整體。有科學家在描述黑洞和白洞時說，黑洞理論的權威霍金教授對黑洞的研究十分深入，但是或許他的理論能夠更好地說明黑洞和白洞之間的相互轉化。 黑洞與白洞之間，有一個被稱作蟲洞的聯通結構。有的科學家提出了一種猜想，即黑洞與白洞碰撞時會生成蟲洞，二者通過蟲洞彼此連接，物質由蟲洞在黑洞和白洞之間傳遞。 當出現洛倫茲蟲洞時，我們就會在天空中看到一個球，這個球就是洞口，通往其他宇宙，或是我們所在的宇宙中的另外一個地方，又或者通往未來或過去。 如今，人類正在大規模尋找地外生命，一方面是因爲人類想與地外生命取得聯繫，交換文明；另一方面是因爲太陽系還有50億年的壽命，50億年後如果地球上還有人類存在，那麼他們此後該如何生存，就需要尋找一片新的土地。 但是我們依然相信，在宇宙中，絕不只有地球上才存在生命。即便生命的出現十分罕見，但我們應該並不孤單。

這書可以看做是霍金同名書的參考書。前者則可以作爲教材。 兩本書的差異很明顯，霍金的簡潔、優美、思路清晰，而且歷史線拉得很長；這本書知識點更多，作者想的很清楚，但是似乎並不打算講通俗，該類比該舉例的地方直接來個專有名詞，掃興。作爲補充材料則是極好的，比如它告訴我們霍金也會犯錯誤，如黑洞理論。 理科的東西，想清楚就能講清楚，至於說得通俗有趣，只是講法的問題。 所以很多看似高深的問題，也可以有簡單的回答，類似於某種初級版本或者兒童版本。 1.一定有大爆炸嗎？ 如果廣義相對論適用於量子層面，一定有。從量子理論出發，則黑洞和奇點都不存在。 2.大爆炸之前是什麼？ 一個時空錯亂的宇宙，生命和意識都沒法形成。 3.我們能回到過去嗎？ 從物理學的角度來講，能。物理規律具有對稱性，組成生命的物質可以穿越時空，只不過是結構被破壞了而已。從生物學的角度來講，不能。你見過逆時間生長的生物嗎？ 4.有終極理論嗎？ 有，但不是一個，而是一組。每個理論有自身的約束條件，在不同範疇需要用不同的理論。不存在在所有條件下都成立的單一理論。 5.爲什麼終極理論一定是一組而不是一個呢？ 因爲理論本身只是一種模擬或者估計，要把所有參數都考慮進去的話就太繁瑣了。人腦的工作記憶有限，決定了人對簡潔的理論有種天然的喜好。簡潔的理論必然有所側重有所捨棄，所以沒法概括所有情況。 6.爲什麼人能夠認識宇宙？ 因爲人能夠通過理論和模型來模擬和預測，通過不斷修改模型能夠獲得對宇宙的更準確的估計。 7.這種認識有多可靠？ 但凡能看到的能驗證的都能被更準確地模擬和預測。 8.人的認識有極限嗎？ 有生理、語言和邏輯上的極限。但是都能被改進。 9.有終極的價值觀嗎？ 環境影響行爲和思想，沒有永恆的宇宙，也就沒有永恆的價值觀。但是有在某種特定條件下最合適的價值觀，就像有特定條件下的有效理論。 最後分享書中的兩句話，實在很喜歡。 科學最美好的地方就在於，許多僅存在於理論中的事物，最後通過研究和探索，出現在人們眼前。 對科學進行假設，能夠讓我們擺脫現有的知識的束縛，用懷疑的精神進行自我否定的不斷探索，這樣才能使人類對自身和宇宙的瞭解更進一步。

在以億爲計量單位的宇宙中，有沒有外星人不重要，因爲雙方無法來往做朋友；宇宙的結束也不重要，相對地球現在的宇宙就是永恆。

這又是一本僞造成國外作者實則中國人攢的僞作。Amazon上根本搜不到康斯特之類的作者寫的《A Brief History of Universe》…… 中國友誼出版社，慎讀這家出版社的書。 中國友誼出版社，慎讀這家出版社的書。

浩瀚的宇宙奧妙無窮，神祕莫測，人們至今也只是掌握了它很小的一部分規律，要進一步瞭解其真相，還有很長的路要走。

我是個不折不扣的科學盲，因爲太笨，所以特別羨慕別人有一個懂科學的數理腦袋瓜，特別敬佩科學家。 讀這本書，實在費勁，儘管作者想着我們這種人，儘量解釋得深入淺出，但我仍然經常是一頭霧水。 我想，一個普通人想當個科學家不易，但一個科學家想學點文學藝術，則較容易，由此更知自然科學的高妙而不可攀。這樣，就想到我認識的陳長林先生，他是中科院計算技術研究所研究員，曾任中國第一臺自己設計的大型電子計算機“119”機外圍設備技術負責人，此後多次擔任國家重點科技項目分課題負責人，曾經獲得兩項發明專利。就是這麼一位科學家，居然還是一位著名的古琴家，而且還是國家非物質文化遺產項目古琴藝術代表性傳承人。這太令我佩服了！ 陳長林先生打譜的古琴曲均受琴人所喜愛，從他的琴聲中，能感受到一種不一般的嚴謹，科學家的嚴謹。我不僅從他那裏學了好幾首琴曲，而且他的認真與嚴謹也使我受益匪淺。 哈，跑題了吧！再說這本書，儘管很多地方我都看不懂，所以很多地方不得不走馬看花，但還是有收穫，比如對時間、空間概念有新的理解，知道什麼是黑洞，此外還知道有白洞、蟲洞。宇宙浩渺神祕，科學家還在不斷探索。儘管人類在宇宙面前渺小到塵埃一級，但發現宇宙奧祕的仍然要靠我們小小的人類來完成，雖然我不是科學家，但我也爲人類而驕傲！ 同時，我還想，做一個人，雖然當不成科學家，也還是要對自然科學以及其他學問保有好奇心，因爲有好奇心，你纔會不斷地去探索，生活纔有意思。

前幾天看了紀錄片☞太陽系，無意中在書架裏刷到了關於宇宙的這本書，當做科普來閱讀一下。個人感覺作者的層次結構分的還可以，懂得應該也比較多，但是總感覺有很多該講的點沒有講到（也可能是我沒有讀出來）。 在閱讀這本書的時候，總是不自覺的想到紀錄片（太陽系）的畫面，補充了不少視野盲區。 ♥宇宙到底是什麼呢？ 它是一切空間、時間和物質組成的整體，包括所有的物質與其表現形式。 宇宙起源於137億年前的一次大爆炸，我們目前能夠看到的宇宙，都是其誕生10萬年以後的景象。宇宙中的光從誕生之日起，就已經行走了137億年。 ♥恆星最終的命運是怎樣的？ 恆星內部的核聚變將氫元素消耗殆盡後，它便進入了生命的尾聲。恆星會開始膨脹，氣體外殼逐漸消失，最後只剩下一個緻密的核，體積與地球相似☞最終變成白矮星（太陽目前處於主序星階段，但未來將膨脹爲紅巨星，最終也會坍縮爲白矮星） 宇宙自大爆炸開始就會無休止地膨脹下去，直到解體（宇宙中的任何天體，都會經歷誕生—成長—死亡的過程，這個自然過程是誰也無法逃避的） ♥我們爲什麼要探索未知的宇宙？ 溫室效應已經威脅到地球，金星的現狀或許就是地球的未來，當我們看到金星上的景象時，應該能夠得到一些警示（在我們所處的太陽系中，目前除了地球之外，在其他的行星中還沒有發現生命存在的跡象）其他行星不適合居住，生存☞火山噴發，冰封世界，風暴橫行等惡劣的環境，溫差，氣體 馬斯克的火星移民計劃☞需要改造火星環境，把火星地球化（通過釋放溫室氣體增強溫室效應，逐步提升溫度和氣壓，進行大氣改造；開採地下冰層，電解水製氧供呼吸，並支持農業，實現水資源利用和生存問題；並且利用太陽能、核能及火星風能，構建可持續能源系統）。但是存在，技術攻克難，成本高等一系列問題，如果真的移民成功也面臨着是否還是人類的問題☞長時間居住，身體裏的基因也被環境慢慢改造了。 人類正在大規模尋找地外生命，一方面是因爲人類想與地外生命取得聯繫，交換文明；另一方面是因爲太陽系還有50億年的壽命，50億年後如果地球上還有人類存在，那麼他們此後該如何生存，就需要尋找一片新的土地。 ♥平行世界真的存在麼？ 蟲洞可以簡單地看做一個連接宇宙各個不同區域的時空管道。這種管道連接了可能存在的平行宇宙，併爲時光旅行提供了依據。 但是想看到這個平行的宇宙是不可能的了。因爲伴隨着宇宙的膨脹，這個平行世界正在與我們漸行漸遠（如果平行世界/時空真的存在，我們也是看不到的）

康斯特的這本《宇宙簡史》，通俗易懂，對於非科班出身的普通讀者來說易於上手，能夠在很短的時間內就瞭解到天文學和宇宙物理學的來龍去脈（當然只是粗淺的瞭解而已）。這本書最大的特點就是涉及內容很廣，從基本粒子、星系、恆星、宇宙的起源講到暗能量、反物質、黑洞、白洞、蟲洞、平行宇宙等，幾乎涉及到現代宇宙學的方方面面。這樣寬廣的範圍，可以幫助讀者迅速瞭解基本概念，再去閱讀劉慈欣那些科幻作品，就容易理解得多了。        書的第二個特點是把目前尚存懸念的宇宙物理學問題，各流派的觀點都羅列了一下，而不是傾向於某個流派。這樣的好處是，不像只讀霍金的《時間簡史》之類的書籍，會被某個學者的個人觀點較大地影響，以爲這是科學界的主流觀點，其實未必是這樣。霍金的一些關於宇宙的觀點並非主流，連他自己也在不斷修正自己的觀點。比如1976年，霍金稱自己通過計算得出結論，他認爲黑洞在形成過程中，其質量霍金輻射減少的同時還不斷在以能量的形式向外界發出輻射，這就是著名的"霍金輻射"理論。但是，該理論中提到的黑洞輻射中並不包括黑洞內部物質的任何信息，一旦這個黑洞濃縮並蒸發消失後，其中的所有信息就都隨之消失了，這便是所謂的"黑洞悖論"。這種說法與量子力學的相關理論出現相互矛盾之處，因爲現代量子物理學認定這種物質信息是永遠不會完全消失的。到了2004年，霍金表示自己原來的觀點錯了，信息應該守恆，即黑洞並非對其周遭的一切"完全吞食"，事實上被吸入黑洞深處的物質的某些信息實際上可能會在某個時候釋放出來。所以，廣泛地瞭解各流派的觀點，尤其是從不同地角度去闡釋同一問題的觀點，對科學精神的培養是大有裨益的。         從文字上來講，這本書也更適合中國人，沒有外國書翻譯過來那種艱澀難懂的長句子，這樣整本書閱讀下來就有相當的流暢感。閱讀科普書籍還有一個好處，就是它無關乎政治、文化和人情，你大可不必費盡腦汁去揣摩那些人性、道德和社會責任感之類的所謂文化深度問題，你只需要瞭解這個客觀世界就行了。有沒有人文，宇宙自始自終都在那裏，它不會因爲我們的喜怒哀樂而改變它的運行規律，也不會因爲我們的愛恨情仇而動容凝慮。當我們仰望星空的時候，就是在和這個“無情”的宇宙對話，或許我們與它的距離永遠遙不可及，但在它面前，任何有關時光荏苒、歲月如梭、人生苦短、爲歡幾何的感嘆都是那麼微不足道了。

第一次看這種類型的科普書，感覺看不太進呢，但是還是看完了。總的來說，於我而言，看宏觀的部分看得總是激情澎湃，宇宙之大，地球顯得是那麼渺小，而我更是如滄海之一粟，是一種很奇妙的感受。我對這些星體的認知，可能大多停留在它們是夜晚的星星這一概念上，因而書中講的很多，也是拓寬了我作爲一個對這方面並不是很感興趣、瞭解不多的人的視野吧。至於微觀部分，我更多是沒有耐心去細品，然而宏觀正是由微觀組成的，所以其實這本書我並沒有太細讀，沒有太深入看下去，只是挑了我喜歡的部分看的。或許許久以後，重新品讀，我會有不一樣的感受。

人類的求知慾是從仰望天空開始。 我們所知的宇宙由68.3%的暗能量、26.8%的暗物質和4.9%的普通物質構成。然而人類對這4.9%普通物質的奧祕都未完全瞭解，更不用說那95.1%的未知領域。 本書以宇宙的構成作爲切入口，介紹了構成宇宙的三種基本粒子:強子、輕子及傳播子，四個基本力:強、弱核力，電磁力及引力。其後對星系和星系中的恆星、行星等天體的形成，星際空間及星系團進行描述。之後是深奧費解的宇宙理論部分，牛頓的經典力學、麥克斯韋的電磁理論、普朗克的量子理論、愛因斯坦的相對論和光電效應、海森堡與薛定諤的量子力學理論等逐步揭開宇宙的真實面目。最後是未知宇宙的探索，黑洞、白洞、蟲洞、平行世界、地外生命等令人腦洞大開。 作爲科普書籍，這本書對天文基礎知識敘述詳略得當，但書中一些章節段落不免有些冗雜，缺乏邏輯性，沒有形成系統知識。看完此書建議可以閱讀霍金的<時間簡史>作爲深入的瞭解。當然宇宙學中的諸多理論本就是深奧玄妙的，對於非專業的局外人來說還是很難深解。但總體來說，這本書還是值得閱讀的。 通過了解宇宙才能深刻的體會到自身的渺小，這不僅是獲取知識的過程，更是增進世界觀的形成。從時間角度，人類文明發展的時間不足六千年，對於上百億年的宇宙忽如一瞬，從空間角度，十萬光年直徑的銀河系於已知宇宙已是滄海一粟，更別提銀河系中渺小的太陽系中的地球。 恰如胡適所說"怕什麼真理無窮，進一寸有一寸的歡喜"，寰宇邈邈，前路漫漫，願爲此生，不求甚解。