时间简史是科普书籍（时间简史16分钟解读史上最难科普读物）

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我们从哪里来，又要到哪里去，这些问题的答案，都在这本时间简史里面。

《时间简史》作者：史蒂芬·霍金

从人类文明开始，人们就不甘心，这么糊里糊涂地活着，都想要理解世界的根本答案，现在我们都知道，我们所处的是地球，太阳系，银河系，但是在古代，人们的观测水平有限，人类对宇宙的认识，全部都来自生活的经验，和对一些自然现象的观察与研究，所以，并没有什么宇宙，恒星，行星这些概念，都是一直在研究地球，当时就出现了天圆地方，什么龟背陀着大陆等等说法，而且，在很长一段时间里，人们都愿意相信绝对静止理论，就是说，不管地球是圆的还是方的，它都是不动的，如果动也别的东西在动，直到公元前340年，希腊哲学家亚里士多德才说出地球是圆的 ，而不是平的，但他依然相信地球是不动的，认为其它所有的天体，像月亮，太阳等等，都在围绕地球旋转，甚至认为地球是整个宇宙的中心，直到16世纪初，哥白尼才提出了日心说，就是说地球和其它行星都在绕着太阳旋转，后来伽利略通过观测，也验证了哥白尼的理论，而且也证实了星体运动的轨道也不是圆形，而是椭圆。

伽利略的研究也成了物理学的基础，最终发展成了一门独立学科，也就是经典力学，到了17世纪末，牛顿在原有的研究基础上，提出了万有引力定律，让经典力学 成了真正系统的理论，根据牛顿的理论，宇宙中的物体都会被另外的物体吸引，物体质量越大，吸引力越大，那时候的宇宙观念，是宇宙是个静态的无限空间，那按牛顿的理论，就是即便宇宙无限，只要它是静态的，那恒星就会相互吸引，然后导致所有的星体都被吸引到了一起，最终都会落到一个中心位置，也就是说，牛顿的力学理论，虽然能够解释太阳系的动行，但是无法解释宇宙，那什么理论才可以呢，在接下来的物理学发展的过程中，人们普遍认为，两个事件之间的时间，谁去测量都一样，时间和空间是没有什么关系的，它们完全是独立的，但是这种观点，在观察比较慢的物体的时候，像河流，飞行的鸟，甚至行星的转动速度等等，这些都非常有效，但是对于处理光速，或者说接近光速运动物体的时候，根本就没用，其实早在17世纪，光是以有限速度运动，这个事实就已经被发现了，可是没有人接受。到了19世纪，英国物理学家麦克斯韦将电力和磁力统一起来之后，才有了光传播的真正理论，光的速度我们都知道，大约是30万公里每秒，而且光源和观察者之间的相对速度，并不影响光速的数值，也就说的光速不变原理，绝对光速，让爱因斯坦的狭义相对论逐渐成型，物体的速度不可超过光速，能不能真的做到越光速呢，这也并不绝对，时间和空间是一个整体，也就是时空，物质遵守能量守恒定律，虽然狭义相对论能够解释时空，但是解释不了引力，爱因斯坦也知道这一点，为了解决这个问题，他花了七八年的时间，最终提出了广义相对论。这个理论就能解释引力和时空，它里面说，时空会因为质量和能量，分布的不同，变得弯曲，也就是说当星球运动，或者力产生作用的时候，就会影响时空的曲度。引力越大呢，弯曲的就越大。，我们拿地球举个例子，就是本来我们地球，在宇宙中应该沿着直线运动，就是因为太阳的质量很大，让它周围的时空发生了弯曲，所以我们观测出来，就是地球绕着太阳旋转。而且，光在大质量物体周围发生偏折，也说明了时空的弯曲，这种现象已经被验证，时间也是一样，时间在地面和高山上，它流逝速度是不一样，在地面上要稍微慢一些，这个结论也是被证实过的。

广义相对论的提出，影响了人类的宇宙观，但是根据广义相对论推断出，宇宙必然应该有一个开端，也可能有一个终结。当万有引力提出后，就有人发现其中的问题，万有引力说凡是有质量的物体都能产生引力，既然都会产生引力，那么所有的星球，最终都会塌陷在一起，那么，宇宙就不可能在本质上是静止不变的，1929年，天文学家哈勃，做了个非常具有里程碑意义的观测，他观测到，在地球上，不管往哪个方向看，星系都在快速地远离我们，也就是说，宇宙正在膨胀。哈勃所观测到的现象，也被红移现象验证了，什么红移现象，其实是多普勒频移的一种，对应还有蓝移，红移现象就是说，当你在观测恒星时，如果观测的光源在远离你，那么你观察到的光会偏向波段更大的红光，这就是红移现象，另外，星系红移的大小也是有规律，红移越大，星系离的就越远。

1965年，宇宙微波背景被无意间发现，它的发现就意味着，宇宙在早期一定是非常密集的，而且一直在膨胀，随着宇宙的膨胀，这些因为宇宙膨胀而发生变化的光，被非常严重地红移了，因此，在今天我们仅仅能观测到微波辐射，从这里也可以看出，宇宙没有中心，而且一直在膨胀，那么问题来了？宇宙会一直膨胀下去吗，它到底有多大呢，到底有没有边呢，为了回答这些问题，科学家们也是建立了很多宇宙模型，第一种模型是：宇宙的膨胀速度足够慢，星系的引力会让膨胀变慢，最终停下来，然后因为引力吸引，星系之间开始靠近，最终宇宙开始收缩，这类模型说明宇宙并不是无限的，只是暂时没有边，到一定程度之后就收回去了，第二种是，宇宙的膨胀速度足够快，有多快呢，快到引力永远无法让膨胀停止，在这个模型中，宇宙就是无限的，第三种模型是说，虽然宇宙膨胀的速度越来越小，但永远不会变成零速度。这种模型表明宇宙的空间是平坦的，但也属于无限空间。通过万有引力我们知道，质量越大，引力就越大，所以，想知道宇宙会不会一直膨胀，我们就看看宇宙物质的引力，能不能大过宇宙的膨胀力，如果物质的质量足够大，引力就会越大，宇宙的膨胀最终总会停下来，甚至开始坍缩，可以把这个质量，叫做阻止膨胀的临界质量。通过计算，我们现在能看到的所有的星系，加到起来，还不到临界质量的1%，即使把我们没有看到的，甚至把暗物质都算进去，也仅仅达到临界质量的10%。所以我们通过模型推测出，宇宙会无限地膨胀下去。

根据人类观测到的宇宙微波背景，以及宇宙正在不断膨胀的事实，我们也可以推测出，宇宙在过去，应该存在一个时刻，就在一个点上，通过估算，这个时刻应该在在100亿到200亿年前，也就是说，宇宙有一个开始的时刻，这个推测，在1970年被霍金和他的合作伙伴彭罗斯一起证明过了，如果假定爱因斯坦的广义相对论正确，那么，宇宙在过去必然是一个没有体积，质量无限大，被称为奇点，这里的密度和时空曲率都无限大，奇点的现象，也恰恰证明了广义相对论是个不完整的理论，因为在奇点位置，相对论就失效，比如，相对论认为引力只是时空弯曲的后果，根据这个结论，奇点的引力应该是无限大的，所有物质就应该吸引在一起，那就不会有膨胀，那么宇宙也就不会形成，所以说，相对论它没有办法解释宇宙的开始，它只能解释宇宙的膨胀和现在星系运行的模式。

为了能够研究宇宙在奇点状态是如何运行的，就需要另一个伟大的理论量子力学，我们都万有引力和相对论，这些都是研究星系这样的大尺度物体，量子力学就是研究小尺度的理论。我们解释一下量子，一般来说，一个物理量的最小单元，无法再分割下去，那么这个物理量就是量子化的，任何物质都可以进行量子化，量子力学就是描述物质量子特性的理论。物质的量子特征，最佳的研究对象就是微观粒子，通过研究发现，所有的微观粒子都具有波粒二象性，它的意思就是说，粒子既是物质的，也是非物质。想要研究物质的量子特性，就要准确测量粒子的速度和位置，可是通过实验发现，粒子的运动 出现了不确定性原理，就是说，我们根本没有办法，同时知道粒子的位置和速度，也就是说，你把粒子的位置测准确了，那速度就测不准，反过来也是一样，

量子力学，让我们理解了宇宙在奇点状态时的一些性质，

自从我们能借助工具观测到肉眼不可见的物质之后，科学家们就一直在探讨，构成物质的基本粒子到底是什么，原来人们认为是原子，后来人们发现了电子和质子，质子被发现以后，人们以为质子就是基本粒子，可是到了1932年，原子核中又发现了中子，它和质子质量差不多，只是不带电荷，质子是基本粒子的认知又一次被刷新，人们又认为，质子和中子就是基本粒子，后来又随着科技发展，粒子碰撞实验开始进行，人们又发现不管是质子还是中子，只要能量足够，就能被电子击碎，分裂成更小的粒子，通过不断的研究，科学家们还是发现了一些粒子共有的特征，比如粒子都会自旋，就像一个陀螺一样，

还有就是，我们研究的一般粒子叫做正粒子，和正粒子电磁相反的粒子称为反粒子，通俗理解就是，按照能量守恒，有正就有反，它们彼此能够抵消，虽然反粒子还没有被观测到，但是试验数据显示，反粒子确实是存在。

在相对论出现之前，人们一直认为时间是绝对的，但是对物理学，宇宙学的研究越来越深，时间逐渐变成了一个更主观的概念，它是相对的，如果时间相对，那我们为什么会记住过去而不是未来呢？其实这和我们的认知有关，换句话说就是我们给时间定个方向，让时间有个箭头，时间箭头有三种，第一种是热力学的时间，它的意思是，在时间的方向上，物体变得无序，熵就会增加，第二种是心理学的时间，就是说，从人自已感觉到时间的流逝，所以我们只记得过去，而不记得未来，第三种是宇宙学的时间，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩，这三种时间线的方向是一样的，就拿无序来说，不管任何事物，它的无序都会不断增加，比如摔碎了一个杯子，它就从一个有序变成了无序，一栋崭新的房子，如果没有人居住无人打理，也会慢慢地变旧，这也是变得无序的过程，同样，宇宙也是一样，最开始，它在尺度上有限，但没有边，在这种情况下，宇宙开始膨胀，随着暴胀开始，也就是说，宇宙无序开始增加，然后在一些密度比较大的区域，质量形成了引力，膨胀就会减弱，最后因为引力坍缩，变成了星系，也就是说，星系怎么形成的呢，就是宇宙的无序状态，不断增加形成的产物，

也正是因为三个时间方向，我们可以区分过去现在和未来，从相对论来看，想要回到过去，速度就要超过光速，但是，以现在的科技程度，根本无法做到这一点，但是，速度实现不了，我们还有别的办法，我们都知道，相对论告诉我们，时空不是完全都是平的，它会因为引力产生弯曲，针对这个特性，爱因斯坦提出了时空桥理论，也就是虫洞，也就是说，虫洞的意思，就是将时空卷曲，然后重叠，就像一个通道，达到时空旅行的效果，比如说，虫洞就像在一张纸一样，纸的两头很远，但是你把纸卷起来，它的两头就会重叠，这就是虫洞的原理。想要找个虫洞，两个办法，第一个办法，就是自己找，在宇宙中找到虫洞，第二个方法，就是自己制造一个虫洞，但是，想让时空发生卷曲，就需要巨大的能量，想要穿越到过去，就必须要让时空产生负曲率，想要产生负曲率，就需要负能量物质，也可以理解为反物质能量。如果能够找到或开发出这种能量，就能让时空弯曲，然后通过虫洞进行时空旅行，但是，如果穿越回到过去，那会不会出现一种情况，穿梭者回到过去，杀死年幼的穿梭者，或者杀死他的父辈，这样，穿梭者还会存在吗，这就是有名的时空悖论。从目前物理学家理解的情况，它有几个解决办法，第一种是，除非历史表明穿越者曾回到过去，并且没有任何行为和穿越者现状发生冲突，穿越者才能回到过去，也就是说，想回到过去，只能做个旁观者，第二种是，物理学定律会防止宏观物体将信息传递回过去，什么意思呢，就是说，如果你打算回到过去，那在这个事件发生的时候，你的记忆就会被抹去，根本不会知道事情会如何发展，这有点像以前聊过的四维空间或者前世记忆，就是说你来这个世上之前，你是知道要发生什么事的，只是记忆被抹掉了。第三种可能，就是平等宇宙，就是说，宇宙不止我们看到的一个，而是很多个平行宇宙重叠在一起，它们的时间线并不重合，如果你穿越到过去，进入的是另一个宇宙，

当然，这几种方法仅仅推测，如果真能做到时空旅行，情况到底会怎么，谁也说不清楚，但是，虫洞至少为我们提供了时空旅行的可能，相信随着科技，和我们认识宇宙的能力不断进步，时空旅行最终会成为现实，就像黑洞一样，以前觉得只存在于理论上，最后也是被找到了，证明了真实存在。

书的最后霍金还不忘讨论哲学，就是现在的科学家们，往往会忽略一个问题，那是大部分人都在忙着研究宇宙是什么，但没有人问为什么，那些喜欢问为什么，喜欢盘根问底的哲学家们，却跟不上科学的脚步，其实宇宙是什么，最开始是个哲学问题，在18世纪以前，哲学家会将包括科学在内，所有人类的知识，拿来做他们的哲学，但到了19和20世纪，科学慢慢变得技术性和数字性，哲学家根本无法深入，导致哲学家们，开始缩小他们质疑的范围，20世纪最著名的哲学家都说，哲学余下的任务仅是语言分析，其实，宇宙的问题和我们任何人都息息相关，因为这是不停探寻的道路，也是不断进步的源泉。

到这里，时间简史这本书，讲的基本上也差不多了，有人说它是最有价值的科普读物，也有人说它是最难理解的一本书，其实在崔哥看来，能不能读懂这本书，都不重要，重要的是看了之后，它有影响读者世界观的力量。它让我们知道，人类在宇宙中是多么的渺小，在茫茫的夜空中，随便一个亮点都可能比地球大上百倍或者千万倍。宇宙已经存在了大约150亿年，而我们人类的文明史才5000年。从概率上说，我们甚至可以断言，地球绝对不是宇宙中，唯一存在智慧生物的行星，宇宙中一定存在其它的高级文明，所在人类在宇宙的尺度上，我们一样都是卑微的存在。

当然生命来之不易，从目前我们的探索，还没有发现有外星人的存在，所以宇宙很大，但是能孕育生命，也是一件概率很小的事。所以我们要好好珍惜自己，珍惜身边的人，更要珍惜我们生活的地球。虽然我们是宇宙中是那么的微不足道，但是我们每一个人，都是幸运和传奇的见证。

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好了，今天就聊到这里，我是崔哥，我们下期再见