时间简史毕业论文

时间简史，万物简史。《时间简史续编》 是宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以睿智真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授 《时间简史》 的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的人性。该书本来就不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者，本书无疑是他们绞尽脑汁都无法真正理解的，只能当科幻小说看。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚拟空间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和人的生存方式及进化原理作出了独到的见解。 时间简史中，霍金念念不忘的就是大统一理论，这是爱因斯坦未竟的梦想。霍金在本书中坦言，不能用单独的美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情，因为量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。在本书中，霍金通过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一族理论来进行描述。 《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来，量子（他个人认为这只是研究理论物理目前的最小单位）理论的基本原理在70年前也已出现，然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗？世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场极端与极端的辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。 《未来的魅力》本书以史蒂芬·威廉·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头，以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾，介绍了预言的发展历程，及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂，作者在阐述自己观点的同时，还穿插解答了一些饶有有趣的问题。 《果壳中的宇宙》该书是霍金教授继《时间简史》后最重要的著作。霍金教授在这本书中，再次把我们带到理论物理的最前沿，在霍金教授的世界里，真理和幻想有时只是一线之差。霍金教授用通俗的语言解释提示我们对宇宙的展开充分的想象，并以他独特的热情，邀请我们一起展开一场非凡的时空之旅。《时间简史——从宇宙空间大爆炸到黑洞》（1988年撰写）这本书是霍金的代表作。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊，"世界"之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。 在这本书中，霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞，并有机结合各类宗教学理论。在第一讲里，他将简要地回顾过去关于宇宙的构想，并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。 第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论何以得出这样的结论——宇宙不可能是绝对静止的，它不得不或是膨胀，或是收缩。而这又意味着，在前200亿年到前100亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大或是脱离了某个空间，这就产生了所谓的大爆炸。它极可能就是宇宙的开端。 第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球，或者更大的天体，受其自身引力吸引而自行塌缩（塌陷并紧缩）时形成的（另一种猜测：黑洞是脱离了某个集合空间中的某一元素）。综合感性的哲学理论，“任何事物在时间和空间的洗礼下必将从一个极端走向另一个极端”，这可能正是白洞产生的原因。根据爱因斯坦的广义及狭义相对论，宇宙中可能存在无数黑（白）洞，（也可能我们存在的世界正是黑（白）洞的某一分支）。而有关他们的历史，可能是某一领域的终结，也或许只是一个新的开始，因为知识领略得越多，越发现自己知道的只不过是冰山一角。广（狭）义相对论是经典理论（因为这个世界不存在绝对的理想状态），包括量子力学的不确定原理。 第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑（白）洞并不像人们所描绘的那样可怕。 第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：时空可能在范围（维）上有限，但没有边缘。这或许类似于地球表面，但它多了两维。 第六讲将说明这个新的边界条件如何能用现有的知识结构解释这个问题：尽管物理学定律是时（空）间对称的，但根据化学理论中的微观粒子守恒，任何物质（包括真空状态等），即使是“最”稳定的，也会在本质上发生“相对微小”的变化（具体解释请见化学领域的微观粒子（带电粒子的绕核“行星”运转)。 最后，第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论，如何能把involve量子力学、引力(etc.)的物理学及其他学科（“包括”很智慧地谈到“人”有不灭灵魂的宗教学）真正大一统地联系成一“片”知识的“海洋”。如果我们做到了这一点，我们也许就能真正理解了宇宙（involve natural power),以及我们在其中的位置。 该书不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为interesting的theories和discriptions。对于非专业读者，本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是 史蒂芬·霍金与第一任妻子珍·王尔德 由霍金1976—1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时(空）间、有黑（白）洞引起的初始宇宙，维的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后，他获得了一等自然科学荣誉学位，之后进入剑桥大学研究宇宙学，当时牛津大学还没有宇宙学这个专业，于是他试图努力开创。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)身边做研究，但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(Dens Scama)。在获得博士学位之后，他成为一名研究员，后来成为冈维尔和凯厄斯学院(Gonvlle and Caius College)的教授。 1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做，它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史》作为宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续编》是为向更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。 《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初，这本书由史蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著，是史蒂芬·霍金的“儿童”时期“科普三部曲”之一，这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法，这本书在国内外好评如潮。 新纪录片《跟随霍金进入宇宙》10年4月25日在美国探索频道播出。2004年－斯蒂芬·威廉·霍金的霍金悖论与信息守恒2004年7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，霍金的态度来了个180度转弯，表示自己原来的观点错了，信息应该守恒。宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果：黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞食”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来：信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了，把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过，霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算，他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲，不明白自己为什么赢了。目前，这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。 黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身，它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性，而且掀开了探讨时间性质的新篇章。 20世纪60年代到80年代，黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体，什么东西都可以掉进去，但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。 20世纪80年代以后，黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道，黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息，这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为，虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息，但这些信息并没有从宇宙中消失，只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后，人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射，而热辐射几乎不带出任何信息。这样，形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失，信息不再守恒，不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立，量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难，物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒，坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之，信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒，幺正性完全有可能被破坏。为此，霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。 "这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论". 如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒."

与.艾利斯合著的《时空的大规模结构》，与W.以色 列合著的《广义相对论：爱因斯坦世纪眺望》和与W.以色列合著的《重力300年》 。史蒂芬·霍金有两部畅销书：他的最畅销书--《时间简史》，和后来的《黑 洞、婴儿宇宙及其他》。

乐观，身残志坚

离我们最近的恒星叫做比邻星，距离我们四光年，大约二十三万英里。(太阳的距离仅八公分)。恒星集中在银河系，也叫螺旋星系。这一点在，公元1750年天文家威廉·赫歇尔爵士，对恒星进行编目得到证实，但该思想在20世纪才被人接受。1924年现代宇宙图像才被奠定。 美国天文家，埃德温·哈勃证明，我们的星系不是唯一的星系，由许多星系组成。哈勃通过间接的手段，测量它们的距离——视亮度。视亮度包括两个方面：光度和距离。太阳是银河系的1000亿个恒星之一，局部集团只是形成我们宇宙中最大已知结构的几千个集团和星系团之一。 我们生活在一个宽度约为10万光年并慢慢旋转的星系中；在它的螺旋臂上的恒星周围绕着它的中心转一圈大约花费几亿年。恒星距离我们如此遥远，绝大多数恒星只有一个特征可观测，光的颜色。 牛顿发现太阳光通过棱镜的三角形状的玻璃就会被分解成彩虹一样的光。用一台望远镜聚焦在一个单独的恒星或星系上，便可观测到不同的光谱。任何不透明的炙热的物体发出的光，有一个只依赖于它的温度的特征光谱，也就是热谱，可从恒星的光得知其温度。每一种化学元素可以吸收非常独特的颜色族系，将它们和恒星光谱中失去的颜色相比较。通过恒星热谱中，某些特定颜色的丢失，就可以来确定恒星大气中存在哪些元素，哪种化学元素。 20世纪20年代，天文学家在开始观察其他星系中的恒星光谱时，发现奇异的现象：它们和我们的银河系一样，具有吸收的特征线族，只是所有这些线族都向光谱的红端移动了同样的相对量。 多普勒效应可以解释这一现象，光是电磁场的起伏和波动构成的。按照波长从短至长可以分为：伽马射线、x射线、紫外线、可见光波段、红外线、微波、无线电波。例如，一个恒星，以固定的波长发出光波，本应该我们接受到的波长和发射波长一致(星系的引力场没有强到影响它的波长)。 假定该恒星光源开始向我们移动，当光源发出第二个波峰时，他就会离我们近一些。这两个波峰之间的距离比恒星静止时，我们接收到波长会较短(光谱向蓝端移动)。假定光源离开我们运动，我们接收波的波长将较长(光谱向红端移动)。这是多普勒效应的频率和速度变化规律，同样适用于声波和电磁波。 交通警察利用多普勒效应的原理，测量电波脉冲车上反射回来的波长，来测车速。 爱因斯坦一九一五年发表广义相对论时，还在为宇宙是静止的，引入常数来修正自己的理论。哈勃为星系距离进行观察编目，观察它们的光谱。1929年发表结论，星系离开我们的速度和距离成正比。星系越远，他离开我们运动的越快。宇宙星系不是静止，而是在膨胀！这是20世纪最伟大的智力革命之一。我们的科学就是这样不断发展进步的！ 俄国物理学家数学家亚力山大·佛里德曼有假设一，无论在任何地方进行观测，宇宙看起来都是一样的。 1965年，美国贝尔电话实验室，物理学家，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊用微波探测器接收到比预想还要大的噪声——来自宇宙。1992年，宇宙背景探险者（COBE），在不同方向探测宇宙，都有微小变化。 普林斯顿大学，罗伯特·狄克、詹姆士·皮帕尔斯，研究乔治·伽莫夫，二人的一个见解认为，早期宇宙一定是非常密集的白热的。现在仍然能看见宇宙的白热，因为从它的非常的部分来的光，刚好现在才到我们这，然而宇宙的膨胀，把红光移得如此厉害。现在只能做微波辐射被我们观察到。同时彭齐亚斯和威尔逊听到他们的工作，并意识到自己已经找到了它，为此1978年被授予诺贝尔奖。 弗里德曼的第二个假设：所有星系都相互直接离开，就如在气球上画上好多斑点，被吹胀。任何两个星系互相离开的速度和它们之间的距离成正比，这也预言了哈勃的观测。 直到1935年，为响应哈勃的宇宙均匀膨胀的发现。美国，物理学家霍瓦德·罗伯逊，英国的数学家，阿瑟·瓦尔克，发现了类似的模型。弗的工作才被西方普遍知道。 满足弗的两个假设共有三种模型：第一，是弗找到的，宇宙膨胀的足够慢，不同星系之间的吸引力使膨胀减慢，并最终停止，然后，星系开始相互靠近，而宇宙收缩。 第二类模型：宇宙膨胀的如此之快，引力虽能使之缓慢却永远不能使之停止。第三种模型：宇宙的膨胀快到足以刚好避免坍缩。 宇宙在每年10亿年里膨胀5％~10％，然而在我们以及其他星系里应该包含大量的暗物质，那是我们不能直接看到的，但由于它的引力对星系中轨道的影响，我们知道它必定存在，所以对宇宙的平均密度测量的更准确。 宇宙已经至少膨胀了100亿年，即便宇宙将要坍缩，至少要再过这么久才有可能。这不是我们过度忧虑，到那时，除我们已到太阳系以外开拓了殖民地，否则人类早就随着太阳消灭而死亡殆尽！ 约100至200亿年前，宇宙中邻近星系间距离为0，大爆炸那一刻之前，密度和空间曲率无限大，这就是数学中的一个奇点例子。 1948年奥地利赫曼·邦迪和托马斯·戈尔德，还有英国的弗雷德·霍伊尔，当星系相互离开时，由正在连续产生的新物质在他们中间，不断形成新的星系，即使产生率极低(大约每年每立方千米个粒子)，这就是稳态理论。 20世纪50到60年代马丁·赖尔、邦迪、戈尔德、霍伊尔研究从空间来的射电源，得出弱源比强源多。有两个解释，第一、单位空间体积内普通的源，似乎在近处比远处稀少，我们处于宇宙的一个巨大区域的中心。第二、宇宙在射电波向我们发射的过去的那一刻，具有比现在更密集的源。 关于奇点理论的几个观点。 第一、弗里德曼认为，约100至200亿年前，宇宙中邻近星系间距离为0，大爆炸那一刻之前，密度和空间曲率无限大。 第二、1948年赫曼·邦迪、托马斯·戈尔德、弗雷德·霍伊尔星系相互离开时，由正在连续产生的新物质在他们中的间隙不断形成新的星系。 第三、马丁·赖尔领导研究从外太空来的射电源，弱源比强源多。 第四、1965年彭齐亚斯和威尔逊的微波背景辐射，宇宙在过去必定密集得多。 第五、1963年欧格尼·利弗席兹，艾萨克·哈拉尼可夫，宇宙不仅直接相互离开，还有一定斜向速度，星系从来没有必要恰好在同一处，只不过非常靠近而已。宇宙不是来自于大爆炸奇点，而是来自于更早的收缩相。利弗席兹和哈拉尼克夫也认为，实际上并没有大爆炸。 第六、1965年英国数学家、物理家罗杰彭罗斯，坍缩的恒星在自己的引力作用下，陷入到一个区域之中，恒星中的所有物质将被压缩到一个零体积的区域里，密度和曲率得到一个奇点，包含在一个叫做黑洞的时空区域中。 1970年，那时的史蒂芬·霍金发展了一个新的数学技巧，当时正是一个寻求，完成博士论文的研究生，两年前被诊断为肌萎缩性侧索硬化症，也叫卢伽雷病，运动神经细胞病。医生告诉他活不过两年，但他依然顽强生活，积极追求美好生活，与简·瓦尔德订婚。霍金和彭罗斯合作完成毕业论文。假定广义相对论是正确的，而且宇宙包含着我们观测到的这么多物质，则过去一定有过一个大爆炸奇点，完成这一巨大历史时刻！ 在第三章中，我们看到，在不到半个世纪的时间里，人们几千年来形成的宇宙观在不断慢慢转变，从哈勃发现宇宙在膨胀到霍金和彭罗斯，在数学定理角度论证奇点。人们从极其巨大范围的理论理解宇宙，转变极其微小范围的理解。从用广义相对论到用量子理论来探索宇宙。人们为了眺望最远方，不断突破自我，激发自己的潜能，让我感受着大师们不断探索宇宙的决心，体味着科学的魅力！