[心得]《时间的起源》:心得笔记

楼主: MAXjames (麦酷斯)   2025-01-05 14:40:43
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如果要我用一段话形容读完这本《时间的起源》的感想,我大概会这么说:“这是一本非
常‘好’看,也非常‘难’看的书。我不敢说完全看懂了,甚至应该说有不少地方没读透
,但我非常非常喜欢这本书!”
作者汤玛士.赫托是物理大师史蒂芬.霍金的学生。在霍金去世前几周,赫托去拜访了他
。自知将不久于人世的霍金对他说:“是时候该写本新书了……”换句话说,这本书可以
说是霍金的托孤之作。
这本书聚焦于一个问题:为什么宇宙是现在的模样?或者,反过来问:这一切是怎么开始
的?书中,赫托娓娓道来数十年来物理界各学派对宇宙起源的研究,思索各种演变的可能
,最终给出霍金生前的最新答案。
不得不说,这本书谈的是非常前沿的探索,还没被写进教科书的那种。要说缺点,大概是
阅读时享受多过于批判性思考(光要搞懂就有点吃力了啊)。好在,赫托不仅思路清晰,
文笔也相当好,常让我会心一笑(例如他把弦论比喻为“物理定律的沃尔玛”)。以下尽
可能以我的理解和大家聊聊这本书。
【时间的起源】
关于宇宙的起源,当前最被广泛接受的学说便是大霹雳理论。有趣的是,这学说的提出者
居然是一位名叫勒梅特的神父。他透过钻研爱因斯坦的广义相对论,得出了“扩张宇宙”
的想法。如果将时间倒回宇宙起点,所有物质都会被极度压缩在一起,并且温度极高(因
为物质被压挤时会升温且释放辐射)。勒梅特称这样的起点为“太古原子”。
然而,爱因斯坦却不喜欢宇宙有起点的想法,因为这让他联想到基督教的创世说。不过,
众多科学证据却支持勒梅特的观点,最终迫使爱因斯坦也不得不修正自己的看法。尔后,
勒梅特进一步引入量子的观点,将大霹雳视为一场终极的量子实验。他认为,最初太古原
子是透过随机跃迁启动,最终演变成如今这般复杂的宇宙。如此,便可摆脱“上帝创造宇
宙”的想法,将神学与物理学拉开来。
https://imgur.com/zlpygIk
勒梅特所制作的宇宙演化图表(截自《时间的起源》)
尽管大霹雳理论为宇宙的起源提供了一个合理的解释,但宇宙如何演变成现在这模样的问
题仍未完全解决。其中一个令物理学家感到困惑的问题是“宇宙为何如此适合生命?”只
要基本物理性质有一丝丝改变,宇宙的宜居性便会岌岌可危。当前的宇宙似乎充满了许多
“幸运的巧合”,仿佛有某种力量在背后“设计”了一切。
这种现象让物理学家感到困惑,因为达尔文的演化论已经移除了“设计者”的概念。他的
伟大见解认为,生物演化是一种自然过程,而其中的简单机制——随机变异和自然选择—
—无需设计者也能解释生命的复杂性。
“宇宙为什么这么适合生命”这一问题成为了本书后段的讨论焦点。碍于能力与篇幅所限
,这边简要介绍宇宙演化的三种可能解释:
〔一、终极定律论〕
这是科学家最早的基本假设:宇宙存在一个客观实在的终极数学真理,根据这样的定理开
展出现在这样多元又复杂的宇宙样貌。许多科学家们都致力于找到这个“大一统理论”。
〔二、人择多重宇宙学〕
这理论认为,世界上其实存在着多重宇宙。每个岛宇宙的结构和组成都不同,也都有独特
的物理定律。而我们现在生存的宇宙其实是在多重宇宙中,透过“人择原理”得到的宜居
岛宇宙。
人择原理将“观测”带入宇宙演化。当前宇宙的物理定律之所以有利生命发展,只是因为
我们无法在排斥我们存在的宇宙中演化。或可这样说,我们在可观测宇宙发现的物理定律
之所以如此,是因为我们人在这里。
〔三、上而下宇宙学〕
这是霍金的终极答案。他的设想是,宇宙透过“观测”过程逐渐显现,这些结果被编码在
有效定理中,从广大范围的可能宇宙历史中选择了那些与标准模型一致的历史。
根据这一理论,宇宙并不存在所谓的“终极定理”。我们现在观察到的科学定律,是在观
测过程中“涌现”的,换言之,这些定律本身也是“演化”出来的。如果回到大霹雳的那
一刻,物理定律也就消失了。“我们创造了宇宙,一如宇宙创造了我们。”霍金说。如此
一来,宇宙适合生命之谜就解开了。
如果大家觉得上面这些概念有点难懂,我的理解与解释能力就只到这边(笑)。更详尽的
推演,就交给大家自行到书中细细品尝了。接下来想再跟大家聊聊我为什么会这么喜欢这
本书的原因。
【思想的演进】
这本书让我很喜欢的一个点,是能够看到物理学演进的轨迹。事实上,物理的发展并非线
性,而是充满各种颠覆与意外。
比如爱因斯坦的相对论并不是牛顿力学的延伸,而是截然不同的理论爱因斯坦以更具解释
力的理论取代了牛顿的想法。这样的颠覆现象有个专有名词,叫做“典范转移”。
而“意外”在物理发展中也扮演很重要的角色。例如,当初两位物理学家在贝尔实验室校
准巨大微波喇叭天线时,无意中发现了大霹雳遗留下来的微弱辐射。在这之前,这两位科
学家对宇宙微波辐射的研究毫无知悉(一开始还想说哪来那么多噪声),却意外证实了这
个重大猜想。
正因为物理演进如此跳跃,探索过程中时常会看到物理学家间的思想冲撞,有时甚至有点
剑拔弩张(笑)。比如,勒梅特和爱因斯坦就是很好的例子。原本爱因斯坦假想的宇宙是
一个不扩张也不收缩的“永恒宇宙”,但勒梅特的扩张宇宙论却打破了这想法。书中形容
说这发现可说是牛顿以来宇宙学最重要的典范转移。
https://imgur.com/7S704gl
勒梅特在比利时鲁汶的天主教大学授课(截自《时间的起源》)
前面提过,爱因斯坦一开始很反对这样的想法。甚至数学家傅里德曼早在勒梅特之前,就
已经从广义相对论的方程式中发现了扩张宇宙的解,但爱因斯坦却只把它当作是数学的反
常现象,与真实宇宙无关。
当然,随着更多科学事实的发现(例如哈伯望远镜的星云光谱观测),爱因斯坦也不得不
修正自己的看法。如同书中所形容的,广义相对论最终超越爱因斯坦自己的掌控。虽然他
的理论作出惊人预测,却同时也对他的立场带来极大的挑战。
这样思想冲撞的状况也发生在霍金身上。比如,霍金就曾有点“派”地对赫托说:“安德
烈宣称世界上有无穷多的宇宙。这实在是太荒谬了。”(这位安德烈是俄国物理学家安德
烈.林德)。某种程度上,霍金与林德的思想对抗可以看作是勒梅特与爱因斯坦对立的现
代翻版。
霍金认为,永恒暴涨多元宇宙的观点是宇宙世界的过度延伸,既不合理,也和我们希望观
测到的任何事物无关;安德烈则反对无边界假说,理由是他的预测是观测者根本不存在。
相当针锋相对(笑)。
一直到现在,物理学家们还是不断在共同奋斗(有时吵架?)著。虽然有时稍嫌激烈,但
他们的共同点都是对于“知”的渴求。好爱这样的姿态!
https://imgur.com/bwjjoDe
霍金的骨灰被安葬在西敏寺时所铸造的纪念徽章,上面有黑洞温度公式及霍金辐射产生的
过程(截自《时间的起源》)
【物理之美】
除了欣赏物理演进与思想冲撞之外,书中另外一个我好爱的点,是它让我再次体悟到物理
的“美”。许多描述都让我忍不住在心里惊呼:“X,也太美!”
书中很多物理描述都很妙。比如我很喜欢赫托在解释狭义相对论时说的那句话:“如果一
个光粒子带着手表的话,那它根本不会跳动。”真的好俏皮又好精准。而美国物理学家惠
勒在形容物质与时空相互作用时所说的那句:“物质告诉时空如何弯曲。时空告诉物质如
何运动。”也是生动到不行!
不过要说书中我最爱的物理描述,应该还是勒梅特针对宇宙诞生所说的这段话:
世界的演变可比拟为刚结束的烟火表演;
只留下几缕红烟、灰烬与烟雾。
我们站在一块冷却的余烬之上,
看着太阳慢慢落下,
并试图回想世界起源已逝去的璀璨。
除了物理本身的美,书中霍金对物理的追寻姿态我也觉得好美。
书中有提到剑桥的应用数学与理论物理学系(简称DAMTP)有个下午茶传统。每到下午四
点,灯会被点亮,吧桌会提供茶点(虽然赫托说很难喝)。接着,人们就会开始热烈地讨
论物理。大家会在铺着可换洗的白色桌巾上写下方程式和各种想法。而赫托与霍金常常会
一直讨论到人都走光,甚至还会去附近的酒吧续摊。好喜欢前言中赫托对霍金的形容:
在此处,他就坐在轮椅上,即便连根手指都无法举起,却怀抱着热情奋力以他的意志去弯
曲这个宇宙。
赫托提到,因为霍金身体的问题,没有办法针对计算提供太多指导,而是会拟定出大方向
,并信任自己的学生可以解开这些困难的宇宙之谜。很喜欢书中的这段话(觉得超有爱)

每当我陷入绝望深渊、当我因为某条研究路线失败,觉得这几乎代表着我们所要做的事是
不可能完成时,史蒂芬就会出现并展开他的心智地图,向我提供新的观点,将我们拉出绝
望的深渊,带领我们走上崭新的轨道。
这样的霍金,难怪有那么多人喜欢他!
https://imgur.com/3hxF0Gw
悬挂在霍金剑桥办公室里的黑板。(截自《时间的起源》)
【后记:物理之外】
这本书真的出乎意料的好看。原本担心会很硬(也真的有点硬啦……),但读起来却相当
享受。最后,想额外聊两点跟物理不那么相关的心得:
〔一、无用之用〕
觉得本书可说是标准的“无用之用”案例。读前真的完全不知道书中的内容对现在的我能
有什么“用”。一路看着赫托从狭、广义相对论到量子物理,又大谈弦论多重宇宙,最后
还提到了我完全没听过的全像原理。但这些看似于我无用的东西,却让我看得好快乐。
而从这样看似“无用”的内容中,我其实得到了相当多的刺激。虽然现在还没办法说得很
清楚,但这本书对我来说绝不是无用。突然想到,这些收获并不是事先可预期,而是要透
过阅读才能慢慢浮现。这好像也可说是一种观察的涌现吧(现学现卖?)。
想到之前替代役结束时,曾经收到一整套的《费曼物理学讲义》(学校说我可以指定三千
元左右的礼物)。之后再找时间来看吧。应该也会有意想不到的收获!
〔二、物理与人〕
除了物理,我在书中也看到很深的人文关怀。无论是霍金还是赫托都把“人”置于物理追
寻的核心。
书的最后一章,赫托提到了鄂兰的〈太空征服和人类的地位〉。文中鄂兰对科学与人类的
反思。她担心当我们掌握到越来越多重新设计和控制世界——从物理环境、生物世界,到
智慧本质——的技术时,人类的自由是否会受到威胁。
鄂兰甚至认为,现代科学是人类与世界疏远的根源。现代科学诞生以来,一直在寻找由理
性和普世规律所支配的最高真理。对她来说,这种剥离人性要素和人文关怀的科学追求,
会让我们人类失去立足点。因此,她恳求大家应该以人性为基础,进行科学实作与群落科
境的想像。
而这样的说法或许正对应到霍金不认同弦论的原因吧。因为他认为这些理论学家已经迷失
在数学中,觉得探究“宇宙利于生命”的特性并不在他们的学科范围内。霍金无法认同这
样停留在虚空运算的物理探询。
而在赫托看来,上而下宇宙学就是鄂兰与霍金的交会所在。霍金的最终理论使宇宙学摆脱
柏拉图式的束缚,把物理定律带回“家”。上而下宇宙学将观测行为整合到其架构中,但
又没有赋予生命特殊角色,从而避免“迷失在数学中”的危险,也避免了人择原理的陷阱
。如同作者形容的,这套理论并没有把人类视为盘旋在宇宙之上的神,也没有把人类当成
现实边缘的演化牺牲者,而是仅仅把人类视为人类本身。
或可这样说,我们是持续变化宇宙中的行动者。我们就是演化本身(或说一部分)。赫托
认为,我们必须要找到一条通往地球意识的道路,并以一种珍视未来的方式重新描绘人类
之间与生物圈万物之间的关系。
最后,想用霍金的遗言做结尾:
当我们从太空看'向地球时,我们看到的是一个整体;我们看到的是团结,而非分裂。这
个画面很简单,但传达的意义却很深远;一颗星球,一个人类物种。我们唯一的界线,就
是我们看待自己的方式。我们必须成为世界公民。让我们同心协力,让未来成为我们会想
造访的地方。
愿所有的探询,都能将我们带往更好的方向。
作者: weimr (小胖)   2025-01-05 20:55:00
作者: lane34 (甜甜的)   2025-01-06 05:00:00
谢谢你的心得 非常吸引人
作者: ahuihui (无糖乌龙茶)   2025-01-06 07:20:00
推 谢谢分享!
作者: decorum (Festina Lente)   2025-01-06 07:31:00
霍金的时间简史被英语世界笑说是大家都有一本但没人读完的书估计在其他语言也一样
作者: locka (locka)   2025-01-06 10:10:00
推,另想请问心得末段提到的鄂兰是提出“平庸的邪恶”的汉娜鄂兰吗?
作者: deepeye (一切都好^^)   2025-01-06 11:20:00
推推 感谢分享 心得分好几次看 对很深难理解的书 都会自动放弃

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