上学时代，特别是高中时代，自己还是一个比较能耐得住寂寞的人。不过工作几年以后，琐碎的工作让我“日出而作”，快娱乐文化又让我“日落而颓”。生活中逐渐没有了思考和沉淀。人无远虑必有近忧啊，生活可不能这样持续安逸下去，还是得搞搞事情。所以就从读沉寂多年的《时间简史》开始，慢慢恢复积极奋进的状态，永远年轻！
那么，《时间简史》这本书到底讲了什么呢？
我们对宇宙的认知
早期时代，人们认为地球是平的，有人认为地球是浮在水面上的，也有人认为是被乌龟驮在背上。后来希腊人发现月食时地球的影子是圆的，还有海平面上船总是先漏出船帆，所以逐渐推断开始认为地球是圆的。古人还认为地球应该位于宇宙的中心，太阳、月亮、金星等都围绕着地球旋转。
贝壳上的地球->地球为中心->太阳为中心
后来随着观测技术的升级，人们发现当以地球为中心来观测时，一些行星的运动非常复杂。而哥白尼作出假设，如果太阳静止的位于宇宙中心，而其他行星围绕太阳运动，则行星的运动模型将简单起来。后来开普勒和伽利略通过望远镜的观察，开始公开支持哥白尼的理论，哥白尼的日心说也最终成为了主流思想。
但是行星为什么要围绕太阳运动呢？这个问题直到1687年，在牛顿出版了《自然哲学的数学原理》中，才有了比较合理的解释。牛顿在书中提出了著名的牛顿三定律和万有引力定律（记得当初学习物理时，听老师讲牛顿在晚年相信了上帝，开始研究神学。自己也很不理解，认为宇宙规律也不过如此。但实际即使到现在，物理学上依旧无法证伪上帝的存在）。然后我们知道，运动和位置都是相对的，太阳的静止也是相对的。
那么，当发现宇宙万物间在相互吸引的时候，会引发另外的问题：既然宇宙中所有星体都在相互吸引，那么这些星体为什么不吸引到一起去呢？是什么在阻止这件事情的发生呢？后台哈勃做出一个观测，不管从哪个方向看，宇宙中所有星球都在急速远离我们。这个观测暗示了现在已经被我们熟知的大爆炸！
空间和时间
空间和时间的观念发展也经历了很多版本。最起初，亚里士多德认为物体只有受到力才会运动以及重的物体比轻的物体下落快（如果我没学过物理课，拍拍脑袋我可能也会这么认为，因为这个理论太符合我们对生活的直观感受了）。后来就有了比萨斜塔实验，伽利略证明了重的物体和轻的物体下落应该一样快。再后来就有了牛顿的物理三定律以及万有引力。
比萨斜塔实验
重要的是，可以从牛顿定律推断，并不存在唯一的静止标准。也就是讲，所有运动，所有的位置其实都是相对的。好吧，仔细想想相对的空间貌似没什么难以接受的，我们可以有比较明显的感知。可是再后来，爱因斯坦缺告诉我们，其实时间也是相对的：不同运动速度的观察者，对时间的计算结果也是不一样的。
（我想，对于很多人来讲，从相对论开始，之后的物理学理论，只能用知道了而不是理解了来描述了。）
塔钟
相对论的提出，会发生一些很有意思的事：比如住在海平面的比住在山顶的双胞胎更年轻，塔基的钟比塔顶的钟走的慢一些。
膨胀的宇宙
在20世纪20年代，天文学家研究其他星系的光谱时发现，相比银河系，其他星系的特征线族都往光谱的红端移动了同样的相对量（红移现象）。也就是说，我们收到的其他星系的光的波长相对更长一些（可以参考汽车离我们远去的情形，我们听到的声音更沉闷一些，是因为声波波长变长），也就意味着这些恒星正在离我们远去。
驶过的汽车
现在大部分人都知道宇宙在膨胀了，可当时静态宇宙的信念是如此之强，在爱因斯坦以及其他物理学家还在想方设法避免广义相对论的非静态宇宙的预言时，弗里德曼对宇宙作了两个非常简单的假定：我们不论从哪个方向看，也不论在任何地方观察，宇宙看起来都是一样的。这个预言暗示了宇宙在膨胀，星系在离我们远去，而且星系越远，它离开我们运动的越快。这种情形像画了好多斑点的气球被逐渐吹涨。在膨胀过程中，任何两个斑点之间的距离都在增大，但又没有一个斑点是膨胀的中心。而且后来哈勃的观察的结果，也符合弗里德曼的预言。
不过，满足弗里德曼预言的模型有三种：第一种：宇宙膨胀，然后因为引力停止膨胀并开始收缩；第二种：宇宙膨胀的如此之快，引力虽然可以使之缓慢一些，但并不能阻止膨胀；第三种：宇宙的膨胀快到更好足以刚好避免坍缩。那么究竟哪一种模型可以描述我们的宇宙呢？宇宙会永远膨胀下去吗？根据多普勒效应，我们是可以间接测量星系间的距离的，然后再大致计算所有能看见的恒星的质量，我们发现宇宙总质量还远不到阻止宇宙膨胀临界值的1%。如果加上宇宙中的暗物质（我们不能看到，但根据它们对星系运行的影响可以推断这些物质一定存在），也不到阻止膨胀必须密度的十分之一。当然，宇宙中可能还存在有其他我们尚未探测到的物质形式，不过现在的证据显示，宇宙确实将永远的膨胀下去。
随着实验和证据的积累，人们越来越清晰的认识到，宇宙在时间上必须有个开端（宇宙既然在膨胀，总要有个膨胀的开始）。人们称这个时刻为大爆炸，这时宇宙的密度和时空曲率都是无限大的。广义相对论预言，在宇宙中存在一个点，在该处理论本身崩溃，这样的点称为数学上的奇点。所以奇点定理显示的是，在极早期宇宙中一定有过一个时刻，那时的宇宙是如此之小，以至于人们必须要考虑20世纪的另一个伟大理论：量子效应。
不确定性原理
首先介绍下薛定谔的滚：当女朋友叫你滚的时候，你不知道她是真的让你滚还是让你过去抱着她（如果雷同......没错，我就是抄来的）。不确定性原理是讲，你对粒子的位置测量的越准确，你对速度的测量就会越不准确。这个理论明显和人们对宏观物体的感受不同，我们可以根据万有引力确定太阳的运动，缺无法精确定位一个粒子的状态。如果我们不能知道现在所有的细节，我们也就无法预测未来！
薛定谔和狄拉克将力学重新定义成称为量子力学的新理论。在次理论中，粒子不再分别有很好定义的但有不能被观测的位置和速度。取而代之，粒子具有位置和速度的一个结合物，及量子态。
粒子从A到B可通过所有可能的路径
粒子和自然的力
初中课本已经讲过，原子是由电子和原子核组成的，原子核又是由不带电的中子和带电的质子组成的。印象好的还能记得中子和质子都是由三个夸克组成的。至于夸克是否还可以再分，现在还没有定论。不过我们已经发现了夸克是有六种“味”的：上、下、奇、粲、底和顶。质子包含两个上夸克和一个下夸克，中子包含两个下夸克和一个上夸克。我们也可以创生其他类型夸克组成的粒子，但它们会很快衰变为质子和中子。
再回忆一下高中时期学习的光的波粒二象性（光既有波的性质也有光的性质），包括光和引力的宇宙中的一切都能以粒子来描述。这些粒子有一种称为自旋的性质。宇宙中的物质可以分为两类：自旋为二分之一的粒子（需要旋转两圈看起来才和之前相同）组成宇宙中的物质；自旋为0、1和2的粒子（形状类似点、箭头和双向箭头，分别可以通过不旋转，旋转一圈，旋转半圈来和之前相同）在物质粒子之间产生力。通过对粒子自旋的研究，狄拉克甚至还预言了反粒子的存在。1932年正电子的发现也证实了狄拉克理论。现在我们知道，所有粒子都有会和它相湮灭的反粒子存在（千万不要和“反你”握手哦，否则你们会在巨大的闪光中消失）。
你和“反你”
携带力的粒子按照其强度以及与其相互作用的粒子被分为四个种类：引力、电磁力、弱核力、强核力。现在人们致力于用大一统理论（GUT）来统一四种力。不过目前大一统理论不包含引力，依旧是不完整的。
黑洞
为了理解黑洞是如何形成的，需要首先了解下恒星的生命周期。起初，大量的气体受自身的引力吸引，开始向自身坍缩并形成恒星。收缩时，气体原子以越来越大的速度相互碰撞使气温上升，高温导致氢原子在发生碰撞时，不再弹开而是聚合成氦，如同氢弹爆炸，释放的大量的热使恒星发光。同时热量使气体压力升高，直到足以平衡引力的吸引，气体遍停止收缩。当恒星燃料耗尽时，它开始变冷并由引力引发收缩，形成白矮星或中子星。如果恒星质量非常大，那么恒星的引力将强到光线都无法逃脱。现在我们便将这区域叫做黑洞。
围绕黑洞的可见星体
黑洞是科学史上极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据说明其理论是正确的情形下，作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。黑洞无法被直接观测到，但是黑洞依然会影响其周围星体的运动。通过观测类似行为，预估星体质量，我们最终间接确认了黑洞的存在。
时间旅行
有位年轻小姐名怀特，
她能行走得比光还快。
她以相对性的方式，
在当天刚刚出发，
却已在前晚到达。
时间旅行一直是科幻小说里面的热门话题，那么时间旅行真的可以实现吗？首先物理学定律，确实是允许人们在时间里旅行的。但是这需要我们运动的比光还要快。不过要打破光速壁垒存在一些问题，相对论告诉我们，飞船的速度越接近光速，用以对它加速的火箭功率就必须越来越大。所以我们几乎不可能把飞船加速到光速以上。
这样看来，快速空间旅行和逆时旅行似乎都不可行。但是人们想到了别的方法：也许可以把时空卷曲起来，使A和B之间有一近路。“虫洞”就是一个时空细管，可以把两个相隔遥远的几乎平坦的区域连接起来。原本需要20万亿英里的距离，在虫洞里面只需要几百万英里。这样，虫洞就和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们逆时间旅行了。
虫洞
后来做的一些科学实验似乎也确实发现时空可以被弯曲成允许时间旅行的样子。所以，人们也期望随着科学发展，我们最终可以造出时间机器。但如果这样的话，为什么从来没有一个来自未来的人来告诉我们如何实现呢？或者如果回到过去把自己的曾曾祖父在他仍为孩童时杀死会怎么样呢？现在有两种方法解决时空旅行导致的佯谬。第一种是协调历史方法，也就是说你回到过去并不能改变记载的历史。这种情况下，时间旅行者是没有自由意志的。另一种方法是选择历史假说，其思想是当旅行者回到过去。他就进入和记载的历史不同的另外历史中去。这样他们就可以自由的行动，不受原先历史的约束。
选择历史假说
结语：虽然我们对周围的世界研究已经取得了非常不错的成果，但浩渺的宇宙中仍然有很多的秘密等待我们去探索。如果我们最终确实发现了一个能解释一切的完备的理论，那它应该及时让所有人理解。那时我们所有人，都将能参与讨论我们和宇宙为什么存在的问题。
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