时间与真理 (3-1)

《时间简史》是史蒂芬·霍金在1988年出版的科学著作，其中讲述了许多科学知识，以及宇宙本性前沿知识，例如大爆炸，黑洞，时空穿梭等知识。

下面是笔者的一些阅读见解与思考和大家分享。在四十五亿七千万年之前地球诞生，大约在三四百年以前人类才出现，人类不断地进化发展，智慧也越来越高，慢慢地人们就会开始思考：“我从何而来？”“我是谁？”“我将要去哪儿？”开始不断地套索物理知识，开始思考我们赖以生存的地球是怎么样的？从传说的“天圆地方”“龟背上的平板”，到亚里士多德的“地心说”，到哥白尼的“日心说”，这发展很漫长，道路也很艰辛。

但是我们的探索从未停止，我们逐渐开始探索地球之外的东西，我们开始观测思考宇宙：宇宙从何而来？宇宙有开端吗？宇宙开端之前发生了什么？宇宙将来将会怎样，会毁灭吗？……随着近代科学理论和技术快速发展，我们也得到了一些答案。

牛顿引力论1687年，艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，在其中提出了在空间和时间物体运动的规律——宇宙中任何物体都被其他物体吸引。其中得出由于引力总是吸引的，所以我们宇宙的演化方向总是要么正在膨胀，要么正在收缩，很难是出于静止状态的，但是这不符合当时人们的传统理念——宇宙是静止的，他们为了这点还试图去修改牛顿理论。与此同时还在宇宙有无开端上争论不休。直到1929年，埃德温·哈勃通过观察总结，得知宇宙现在正在膨胀，由此推测再过去很远时刻我们可能处在一个密度无限大的地方，存在一个叫做大爆炸的时刻，在那一处所有的科学定理都不管用，所以由此得出在大爆炸开端以前时间对我们造不成任何影响，是没有意义的，所以即使存在也可以忽略，可以说大爆炸就是时间的开端。

广义相对论在20世纪上半叶我们取得了量子力学和广义相对论（1915年爱因斯坦）的巨大成就。爱因斯坦提出能量与质量等价关系，以及光速不变原理，并且迫使我们接受时间与空间必须结合在一起，时间不能独立于空间存在，只有在光锥之内的事件我们才可能观测了解，同时还提出了空间中的质量和能量会使它弯曲。由此他得出了光线在空间中不在以直线运动，时间在大质量物体附近会流逝得更慢，从而摆脱了传统绝对时间的束缚。有了这些理论人们再次思考宇宙膨胀的问题:人们利用多普勒效应大概测出宇宙在每十亿年膨胀5%~10%，同时估算我们实际可观测天体的总质量，这些质量总和并不能达到这个膨胀效果，所以设想出了 “暗物质”的存在，即看不见摸不着但是存在的物质；同时根据广义相对论计算，我们得出过去一个时刻，临近星系之间的距离必须为零，存在 “大爆炸”时刻，被称为“奇点”，在这一点广义相对论也会崩溃，这一点和牛顿引力相同。

量子力学在1926年德国科学家海森伯提出著名的不确定原理，原理指出我们不能同时确定粒子的位置和速度。在此基础上，20世纪20年代海森伯，薛定谔和狄拉克提出了量子力学的理论，理论规定“粒子不在拥有明确定义的，而且不能被准确测量的位置和速度，取而代之，粒子具有位置和速度的结合物，即量子态”。爱因斯坦的广义相对论制约

着宇宙大尺度结构，它没有考虑到量子力学的不确定原理，同时在黑洞和大爆炸等的强引力场中，量子力学效应也十分重要。此时当我们将量子力学和广义相对论结合时，我们产生了前所未有的可能：时间和空间一起形成一个有限的四维的没有奇点或边界的空间，它自给自足，由一个同一理论来完全描述。

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