浅谈霍金《时间简史》

以爱因斯坦的相对论和量子力学为奠基，霍金提出一个假设，这个假设是将重力与量子力学结合起来的学说，其结论是时间是相对的(因为广义相对论), 所以如果一个人由一个时间点出发，就会最终回到原来的出发时间点。因此“时间旅行”在理论上是有可能的。“This means that there can be no important difference between the forward and backward of imaginary time”。可我们所认识的时间不是这个样子的，因为我们只知道过去，不知道未来。但科学的结论是：过去和未来是不可分开的。又因为时间的热力学特性(Things tend to go bad only!)， 所以我们感受的时间都是向前推移的。

宇宙的起源离不开时间和空间的探索，这是一个非常古老又有些可笑的滑稽问题：先有鸡还是先有蛋？也就是说，宇宙之所以是我们观察的样子和科学规律，是因为只有这样，我们才可以提出这样的问题。 或者说，如果宇宙不是我们现在所观察的样子，或不遵循科学规律，那么我们也就不存在了，当然也不会在这里提出这样的问题。这种解释似乎是在原地画圈，又好像是什么也没解释，但科学的奥妙就在这里。

根据《时间简史》介绍，宇宙的起源于一个平滑有序的状态， “The universe would have started in a smooth and ordered state, and would become lumpy and disordered as time went on”。 霍金提出，如果宇宙起源于一个平滑有序的状态，并且宇宙在不断的向外扩张，所以我们会感到时间在前进，那么我们所观察的热力和心理学所产生的时间感就会由于宇宙的收缩而“时间倒转”。但霍金在书中承认，这是他犯的一个错误。事实上，即使是收缩状态的宇宙，时间也不会逆转。其原因是，只有在扩张的宇宙中才有高级生命(我们)和我们所问的这个问题存在；或者说，如果宇宙是收缩的，那么我们也就不存在了 (好像又回到了鸡和蛋的问题上了).

为什么宇宙是向外扩张的？1978年诺贝尔奖获得者Dicke 和Peebles发现了“微波红偏”效果。这个是说我们在地球上所观察到的宇宙星球光线多是在很久很久以前发出来的，因为那些星球距离我们非常遥远，而根据爱因斯坦的广义相对论，那些光线要经过数百年甚至上百万年才到达地球，而我们在此时此刻所观测到的光线也是那些星球在上百万年前发射出来的，许多星球可能已经都不存在了。Dicke和Peebles发现的“红偏”现象证实了那些星球是在远离我们，然而这样的“红偏”现象是几乎所有其他宇宙星球所呈现给我们的！这说明所有的星球一直在远离我们(这不是说地球就是宇宙的中心)！非但如此，而且离我们越远的星球远离我们的速度越快！

这是个bad news，因为总有一天所有的星球都要离我们很远，甚至消失，而只剩下人类，我们会很孤单，也观测不到我们现在看到的满天繁星闪闪，那时候我们会认为宇宙只有我们，我们知晓所有的一切，我们就是宇宙的中心，我们遍布全地(Lawrence Krauss)。 然而根据霍金的大爆炸理论，总有一天宇宙会开始逐渐收缩，接连的结局是一个big crush，即便没有这个big crush，由于重力吸引，我们的地球和太阳系也会像其他古老星系一样变成我们现在观察的黑洞。

既然所有星球都在远离我们，那么这指向一个宇宙起源的一个单一点，也就是说，宇宙曾经是非常非常微小的一点，或nothing (根据quantum mechanics的不确定原理)， 在这一点之后，大爆炸产生了宇宙。也就是说，宇宙的起源与人类的出现纯属是偶然中的偶然(根据量子力学不确定原理)，要比猴子打字打出莎士比亚十六行诗还偶然！

根据Lawrence Krauss，宇宙之所以是我们所观察的样子，因为能量守恒定律使宇宙处于一个稳定状态，那么这就是说把宇宙所有能量加起来，正能量与负能量的综合即为零。但科学家们的实验观察表明，即便将所有星球，物质，黑洞，微粒子加起来，这些仅仅为宇宙总能量的30%，另外70%不知去向！所以，科学家提出一个假设，这个假设叫 “dark energy”黑色能量。且这种黑色能量可能就在我们周围，也就是说，如果我们可以找出这种黑色能量，再利用重力和量子力学就可以造物，造人，造生命！

霍金提出的一个理论叫“string theory”。String theory中的string是一个只有长度没有其他维度的一点，这一点是一个无限长的非常非常细的一条线，这条线上只有一个时间和一个空间，它代表着这一点的一个“世界”。那么这个理论也说明了宇宙有10个或26个维度存在，而只不是我们认识的四维。但为什么我们只知道这个四维空间时间，却不知道其他维度呢？这个答案又回到了鸡和蛋的答案。

我们认为光速是最快的速度是因为科学实验表明，速度的提高需要能量，然而无论如何增加能量，物体的速度也不会超过光速。但那些有可能超过光速的，如果存在的话，可能会经过其他维度表现出比光速更快的速度，就像从美国到中国要穿越地球表明的大州大洋，但如果我们可以直接从地心过去，那样就会快得多(当然，这前提是我们不被融化并有足够的生存环境)。这样的话，时间旅行是有可能的，如果我们可以运行比光速还快，那么时间就会真的倒转：

There was a young lady of Wight

Who travelled much faster than light.

She departed one day, In a relative way, And arrived on the previous night.

总结，将来的宇宙学方向会集中在string theory和一个unified theory的研究上。String theory可以让我们更了解时间与空间，甚至可以穿越时间，回到过去和探索未来。Unified theory是包罗万象的将所有人类的科学集中一体，成为单一的可以解释整个宇宙和所有现象的学说。终究科学想了解的是宇宙是什么？人类的起源是什么？物质是什么？我们所观察的现象是什么？等问题。然而，这些问题依然不能回答为什么有宇宙？为什么有人类？为什么有物质？为什么有我们所观察的现象？等问题，而这些问题是哲学问题。科学的态度是：不懂得“是什么”也就难以回答“为什么”。如果我们了解了所有宇宙的知识，我们也就可以尝试回答“为什么”，那么我们找到了先有鸡还是先有蛋的答案了，也就不会说：只有因为宇宙是这样子的，我们才会问先有鸡还是先有蛋的问题了。

我在读《时间简史》中学习到的东西：我认为，开卷有益是有前提的。这是说，如果一个人带着许多自己的杂念和断定去看别人的观点时，往往很难去集中精力来理解别人的观点。这也是为什么我在第一遍读这本书时没有成功的原因，因为我带着许多疑惑，问题，甚至偏见。第二次读的时候，我将我所有的私心杂念去除，完全集中在书中讲的内容，发现这本书不但非常易懂，且有深远的道理。即便我能讲清楚这本书的内容，这深远的道理是我不能言语的，这是一本好书的精髓，也是为什么它会20几年一直畅销的原因。