果壳中的宇宙读后感读书心得(优秀12篇)

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果壳中的宇宙读后感读书心得(优秀12篇)
时间:2023-11-26 18:40:10     小编:紫薇儿

读后感是对书中作者观点和立意的理解和反思。写一篇较为完美的读后感要注意细节的把握和情感的表达。如果你想了解别人对这本书的看法和观点,可以阅读以下的读后感范文。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇一

读过这本书,使我又丰富了许多知识。书中说,空间实际并不是由三维单单构成的。人们口中常说的“维”其实应该有九或十个。而三维只不过是空间构成的大方向。而题目中的“果壳”,则是粒子与核子。宇宙这个大空间,有许多恒星、行星、银河系、空间的等极为复杂的物质而构成的。所以,宇宙是一个没有历史的空间,它一直到现在还在不断地向外膨胀。宇宙中有一个很神秘的东西_黑洞。从书中的语句里,可以间接地拼凑出一个信息:黑洞有许多个!而这一重要信息也使我想到一个问题!这个问题与一部电影有关_“泰坦尼克号”,这部电影对所有人来说都很熟悉,也不便我多说了。其中,据说船长史密斯竟然穿越时空,但他却认为这只是发生在“昨天”的事。当然,这也许是媒体的炒作,但是,如果说船长史密斯落入海底后穿越了时空呢?是不是就因如此而使他的记忆出现错乱了呢?我的问题就是:如果宇宙存在多个黑洞,他会不会从这个黑洞进,又从那个黑洞出呢?因为宇宙与地球的时间不一样,所以他认为只过了一天?当然,关于黑洞问题还有更多的科学家、天文家……来研究,所以,我也没有必要一直来谈论这一神秘空间。

前面也说过了,宇宙会膨胀。而为什么会膨胀呢?因为在虚时间中的最简单历史里,宇宙是一个球面,相对于地球,多了两个维。宇宙确定了我们所在的实时间中的历史,在这个历史中宇宙在空间的每一点都相同,所以它在时间中膨胀。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇二

前面也说过了,宇宙会膨胀。而为什么会膨胀呢?因为在虚时间中的最简单历史里,宇宙是一个球面,相对于地球,多了两个维。宇宙确定了们所在的实时间中的历史,在这个历史中宇宙在空间的每一点都相同,所以它在时间中膨胀。

而题目中的果壳:粒子,却会引起很多现象,像预知未来。一只蝴蝶在东经鼓翼,而就会引起纽约中央公园的巨大雨。这是《侏罗纪公园》中的情节。实际:蝴蝶一下回鼓翼时,一大堆其他因素就会影响天气,这就是天气预报为什么有时不准的原因,而也是人们常说的:“蝴蝶效应。”

而书中说到的:宇宙的历史是一张在虚时间中存在的曲面。从而我得出结论:实际上,宇宙是一个扭曲的时空。所以,它才能有众多空间,与“维”。

上面的虚时间与实时间,便是书开头的与个人时间无关的两个更为复杂的时就。另一方面的个人时间是:当两个人面对面静止不动时,他们的时间便一致,但如果相互运动时,他们的时间则不一致了。

我也认为霍金最后的演讲十分精彩!他说爱因斯坦说时空不是平坦的,时空中的物质和能量可以将它弯曲甚至翘曲。这也令我的猜想有了一个确切的答案。

这本书我到现在都没有完全看明白里面有许多关于空间的知识我都不懂,等我了解了的知识后,一定能了解关于空间的知识。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇三

读过这本书,使我又丰富了许多知识。书中说,空间实际并不是由三维单单构成的。就像是同学们在很多电视中看到的什么四维空间,黑洞穿越这样的事,这也并不是毫无根据的胡思乱想。人们口中常说的“维”其实应该有九或十个。而三维只不过是空间构成的大方向。而题目中的“果壳”,则是粒子与核子。宇宙这个大空间,有许多恒星、行星、银河系、空间的等极为复杂的物质而构成的。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇四

这本书先不说其内容,光说其作者就足以让人们震撼和敬佩的了。这位作者就是在剑桥大学担任教授职位的史蒂芬。霍金先生。他是一位量子物理学家,他全身上下只有三根手指能动。他就是用这三根手指用鼠标写出了一本本的书,《时间简史》是他的代表作。

第三章作者是在解说宇宙。

他认为宇宙有许多重的历史,每一个历史都可以是由微小的粒子构成;第四章讲了一个预言,霍金先生预言在超引力的状态下(如黑洞)时间弯曲,我们如何降低我们自身来适应未来;最后两章用宇宙中的各种条件来拟出我们作为生物在时空中旅行的种种可能性以及我们与宇宙的关系,还提出了我们所生活的地方是否虚无等假设。

这本书的内容给了我很大的震撼。读了它,让我再碰到其他奇怪的问题时不会再迷惑。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇五

霍金认为人是生活在10维或者11维的空间里的,但人类之所以未觉察到,可能是因为额外维的尺度小到普朗克尺度(普朗克长度为10-33厘米,普朗克时间为10-43秒)或者大到无穷大,所以人类未观察到。而宇宙处于膨胀之中已经被普遍认可,因为根据多普勒效应和从宇宙所接收到的微波辐射已经证实了这一点。霍金认为,大的额外维蕴涵着我们生活在一个胚世界中,一个在高维时空中的4维‘面’或‘膜’”中。强力、弱力和电磁力将被限制在这个胚中,所以任何与引力不相关的物理问题就会和在4维时空中的一样。引力则会弥散到整个高维空间中去。也就是说,引力随距离的减少可能比以往的估计更快。这样,行星轨道会是不稳定的:行星要么掉到太阳中去,要么逃离太阳逃逸到太空中去。然而,若额外维在离人类生活其上的胚不远的另一胚处终结的话,这种效应就不会发生。

那么,对于超过两个胚相分离的距离,引力就会如上述像电磁力那样,不能自由地发散开去,而被有效地局限在胚上,并且减小的速率刚好适合于行星轨道。霍金在《宇宙的起源于归宿》中提到,银河系是棒旋星系。恒星绕银河系中心作缓慢的转动,大约2亿多年转动一周。如果套用开普勒定律,外部的恒星的运动速度应当比靠近银心的转得慢,但是观测结果并非如此,整个银河系内恒星的运动速度大致相同。所以,天文学家认为银河系中存在大量暗物质,大部分分布在银河系的外围,从而加快了这部分区域内恒星的运动速度。对星系团内全部星系运动状况的研究也得出相同结论。霍金认为,在4维“膜”世界中,人类生活在一个胚中,邻近还有另一个“影子”胚。因为光被限制在胚中,不能传播到另一个胚,所以人类不能看到影子世界。但是人类会感觉到影子胚中的物质的引力影响。这种引力在人类所在的胚世界中会显示成一种“暗”源。检测“影子”胚的仅有办法是通过引力的途径。

霍金说,弦、膜和胚“与宇宙中任何其他东西一样,都会有量子起伏。”这些量子起伏就使得胚这样一类客体会自发地创生和消失。这个过程很有一点像沸腾的水中蒸汽泡形成的过程。量子力学中的海森伯不确定性原理导致了胚从泡泡中创生。如果这个4维泡泡继续长大,那么生活在这个泡泡上的人就会感到宇宙正在膨胀。按照霍金的无边界设想(霍金在《宇宙的起源与归宿》中提到宇宙是有限,无界的,就像地球表面,只不过多了两维,而宇宙边界的唯一条件就是没有边界),胚世界的自发创生有一段虚时间的历史。在这段历史中,宇宙像一个果壳:一个4维球面。只是果壳是空的,在这胚世界图像中的4维果壳是满的:人类生活其中的胚在虚时间中的历史是一个4维球,它是一个5维泡泡的边界,而余下的5维或6维是卷曲的,并且卷得非常小。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇六

第一章主要介绍了广义相对论和狭义相对论,以及爱因斯坦是如何以它为基础进行下一步的思考和研究的,同时还说明了霍金本人的看法,比如介绍相对论简史,这些内容听了多遍,自然很熟悉。还有就是里面关于膜的描述,很吸引人。这里涉及到我们对于空间维数的感知。二维的人对她们的世界司空见惯,很难理解三维的空间。对于身处四维时空的我们,去理解更高维度的空间就更难了。但是想象一下更高维度将是什么样子也是很头疼很好玩的。第二章讲了一种假设。作者假设时间是有形状的,并通过量子公式验证了这种假设与相对论的理论是相符的;第三章作者是在解说宇宙。他认为宇宙有许多重的历史,每一个历史都可以是由微小的粒子构成;第四章讲了一个预言,霍金先生预言在超引力的状态下(如黑洞)时间弯曲,我们如何降低我们自身来适应未来;最后两章用宇宙中的各种条件来拟出我们作为生物在时空中旅行的种.种可能性以及我们与宇宙的关系,还提出了我们所生活的地方是否虚无等假设。

这本书的内容给了我很大的震撼。读了它,让我再碰到其他奇怪的问题时不会再迷惑,我希望的朋友把他做为科普读物仔细读读!

果壳中的宇宙读后感读书心得篇七

怀着对这个有趣的题目的好奇心,我阅读了著名的物理学家史蒂芬·霍金的《果壳中的宇宙》这本书,说实在的,很多地方总要一遍又一遍地看,最终却还是一知半解,但对其大概还是知道了一些,在这里谈谈我的一些感想。

通过了解,本书的题目乃出自莎士比亚的《哈姆雷特》。哈姆雷特认为,即使把他关在果壳中,仍然自认为是无限空间之王。作者把我们广阔的宇宙隐喻成一颗果壳,认为在广义上,粒子、生命和星体的处境都和果壳相似。作为一位最富有创见的科学巨人,提出整个宇宙是由一个果壳状的瞬子演化而来,果壳上的量子皱纹包含着宇宙中的所有密码。

霍金在书里,告诉我们宇宙,告诉我们未来。相对论和量子论是20世纪最伟大的科学成就。尤其是前者,他完全是人类智慧的伟大构筑。所以在《果壳中的宇宙》的第一章相对论简史中主要是关于爱因斯坦的生平。这位在轮椅上度过后半生的科学巨人,1879年诞生于德国的乌尔姆,次年他全家即迁往慕尼黑。几经辗转后他在苏黎完成学业,与1900年从eth的联邦高等工业学校毕业。1905年在专利局上任,写了三篇论文,着三篇论文不仅奠定了他作为世界最主要科学家之一的地位,而且开启了两项观念革命,着革命改变了我们对时间、空间以及实在本身的理解。

在第一章里,主要介绍了广义相对论和狭义相对论,以及爱因斯坦是如何以它为基础进行下一步的思考和研究的,同时还说明了霍金本人的看法。讲爱因斯坦是如何为20世纪两个基本理论,即相对论和量子论。在第二章中,讲了一种假设。时间的形态:爱因斯坦的广义相对论使时间具有形态。这如何与量子论相互和谐。作者假设时间是有形状的,并通过量子公式验证了这种假设与相对论的理论是相符的。第三章中,讲了果壳中的宇宙:宇宙具有多重历史,每一个历史都是由微小的硬果确定的。作者是在解说宇宙。他认为宇宙有许多重的历史,每一个历史都可以是由微小的粒子构成。奠基的量子论则是实验观测的被动产物,它的含义迄今还解释不清。在广义相对论中,时空不再是一个被动的背景,而是宇宙演化的主动参与者。物质分布使时空弯曲。现在再去侈谈宇宙之外的空间和时间,对这些概念进行所谓的思辨,只能是倒退到圣奥古斯丁之前。牛顿的时空观是一个虚幻,而虚幻的唯一功能是对软弱者的安慰。爱因斯坦的引力论是将万有引力归结为时空的曲率。那么时空能否被弯曲得这么厉害,以至于人们可以返回到过去改变历史呢?严格的科学计算指出,这是不可能的。第四章中,讲的是预言未来:黑洞中的信息丧失如何降低我们预言未来的能力。霍金先生预言在超引力的状态下(如黑洞)时间弯曲,我们如何降低我们自身来适应未来。那么关于预言将来的能力呢?现在看来它至少在三个层次上受到限制。第一,是动力学系统的混沌行为,使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二,在量子力学中状态是由波函数描述的,海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三,不平凡的时空拓扑,使波函数被密度矩阵所取代,就在这里引进了热力学意义上的随机性。第五章中,讲了护卫过去:时间旅行可能吗?一种先进的文明能回返以前并改变过去吗?宇宙的未来是怎样的呢?如果我们承认科学定律的普适性和无穷威力,则不管人类的雄心有多大,毕竟要受环境和人口问题的限制,我们不能和这些限制作无望和愚昧的搏斗。人类只能采用一种明智和节制欲望的生活方式。最后两章用宇宙中的各种条件来拟出我们作为生物在时空中旅行的种种可能性以及我们与宇宙的关系,还提出了我们所生活的地方是否虚无等假设。

从《时间简史》首版以来的十年间,相对论家、宇宙学家和粒子物理学家通力合作,在寻找宇宙最核心的万物理论上取得长足进展。但和人们以往期望不同的是,我们可能不再具有统一理论的唯一表述,这正如不能用一张地图描绘整个地球表面一样。这种所谓的m-理论把超引力和五种弦理论在一个单独的理论框架中统一起来。超弦理论是在不同情形下对自然的方便的近似。但是m-理论的整体概况还是不很清楚。我们的宇宙很可能是高维空间中的一个四维膜,我们的宇宙果壳也就更加神奇了。困扰天体物理学家多年的暗物质很可能是影子星系的贯穿高维空间到达我们星系的引力效应,引力的近距效应和牛顿定律有偏差等等。四维膜之外的高维空间的行为如何是个饶有兴趣的问题。但是只要它们对膜世界具有相同的效应,对于它们的区别就没有意义。量子宇宙学家就相信无中生有的场景而言是彻底的无神论者,就科学的方法论而言是不可救药的实证主义者,而就沉迷。

以上大多数是我通过书里的内容看后整理出来的,要说真的看懂那还是需要花更多的时间去研究的,毕竟对这类深奥的自然科学类的书,并不是一时半会能领悟的。但在这本书里,我看到了宇宙的神秘与其带给我们的无穷无尽的遐想。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇八

个人认为:

1完全掌握核动力,或是更为先进的动力。

2完全了解恒星的起源。

掌握了这两种本领之后,人类想做星际旅行将变得十分容易,不必再为设计巨大的飞船以及摆脱引力对人体的影响而绞尽脑汁,只需要在地球上按装一个巨大的推进器,并把一些个小型星体改造成能够发光发热的小恒星就可以了。

有了这个巨大的推进器,人类可以把地球开出太阳系,而有了小恒星为地球提供热能,地球上的万物可以像以前那样生长,为物种间提供各自所需。人类可以在适合自己的引力场以及大气环境下生存,而不会因为这些的改变而变异,甚至灭亡。

小恒星以及推进器所需要的能源可以在途中的其它星体上进行补给,如果能够向上述那样,人类开着地球不但可以走出太阳系、银河系,甚至可以在宇宙间任意畅游,想到哪里就到哪里。

在这之前,可以首先把火星改造成和地球类似的星球,把火星做为试验基地,把火星开出太阳系。

可以想像,日后人们所见到的外星人其实很多都是从地球上分离出来的人类。人类把火星改造完成的时候,在火星上长其居住的人由于引力以及其它环境的变化,定然使人类发生变异,从而使之成为真正的火星人,直到不断发现其它适合人类生存的星球之后,人类不断分离出去,不断在各星球上发生变异。

为来的战争也随之发生变化,将变成各星球之间为掠夺资源发生的人类之间的星球大战。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇九

《果壳中的宇宙》是一部由BBC出品的纪录片,先后在2013年和2014年播出。作为一部关于宇宙的科学纪录片,它让观众能够了解到现代宇宙学的最新研究成果和对宇宙的认知。作为一名科普爱好者,我特意花了几天的时间观看了这部纪录片,并想通过本文来与大家分享我的心得体会。

第二段:宇宙的起源和演化。

《果壳中的宇宙》首先讲述了宇宙的起源和演化,从大爆炸到现在的宇宙演化史的重要节点,如宇宙均质化、暗能量发现等,以及讲述了宇宙的各种成分组成和性质。看完这部纪录片让我更加深入地了解了宇宙学的基础知识和研究方向。

第三段:黑洞和暗物质。

黑洞和暗物质一直是宇宙中的两个谜团,人们对他们的认识一直在不断的深入。《果壳中的宇宙》详细地介绍了科学家们探索黑洞和暗物质的方法、研究进展和结果,让我对他们的性质和本质有了更深的认识。而在探究过程中许多知名的科学家和重要的实验室也走进了我的视野。

第四段:多元宇宙理论和人类探索宇宙的未来。

科学家们提出了许多有关于多元宇宙理论的想法,这一部分也是我觉得最有趣的章节之一。它让我用一个更加开放的心态去探究宇宙的许多疑问,也启发了我更深层次的思考与探索。同时,人类探索宇宙也是这部纪录片的重要内容之一。探索宇宙、寻求宇宙中那些未知的东西,让我更加兴奋和向往。而通过宇宙探索,科学家们也不断提出新的观点和假说,这更加激发了我对科学知识的探索兴趣。

第五段:总结。

通过观看《果壳中的宇宙》,我不仅对宇宙学的知识有了更全面的认知,还了解到了无数科学家为了探究这个庞大的宇宙而进行的努力。这让我对科学抱有更深的敬意,并且激发了我对未知世界的探索兴趣。科学的发展日新月异,让我觉得未来充满了各式各样的可能性,它也正是推动我们继续研究的动力源泉。我相信,未来科技的发展和人类对宇宙知识的认知会越来越深入,让我们拭目以待。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇十

“果壳中的宇宙”是一部科学纪录片,由国家地理频道制作,分为四个部分,共计八集。本片从不同角度和视角,介绍了宇宙的起源、形成、演化以及未来发展趋势。每一集都有很多新鲜的科学知识和呈现方式,让人叹为观止。本片对于探索宇宙的科学研究以及对宇宙文化的影响有着非常重要的意义。

第二段:宇宙的不可思议。

世界之大,宇宙之广,让人感到无限敬畏。本片以科学的视角,深入浅出地讲解了宇宙的奥妙。我们从中了解到宇宙起源的热大爆炸理论、恒星和行星的形成、黑洞的强大吞噬力、宇宙射线的起源等等内容。在了解这些神秘的科学现象之后,我们便能更加深刻地理解宇宙的不可思议。

第三段:科学研究的重要性。

科学研究探索着自然和人类的本质,是推动社会进步和发展的动力源泉。本片介绍的科学知识及其实用价值,使我们更加重视科学研究和科学创新。通过不懈的努力,科学家们深入研究了宇宙的起源和演化,为人类提供了更多的启示和知识,解决了人类许多难以解决的问题。

第四段:对未来的信心。

本片中介绍了关于宇宙未来的种种进展和可能性,让人们对未来有了更多的想象和信心。我们切身感受到科技的日新月异,将来人类的探索之路还有很多可能性和惊喜。在了解更多关于宇宙的知识后,我们应该更加有信心和勇气去探索未知的领域,为人类创造更加美好的未来。

第五段:结语。

通过观看“果壳中的宇宙”,我们不仅学习到了许多新的科学知识和视角,更加深刻地感受到人类的微小和宇宙的伟大。我们需要在这片大宇宙中找到自己的位置,并以谦虚的态度去面对自然,因为自然赋予给我们更多的是保护和关怀,而不是征服和攫取。希望更多人能够加入到探索宇宙的队伍,探索更广阔的世界。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇十一

《果壳中的宇宙》是史蒂芬·霍金为其成名著作《时间简史》在20xx年写的续篇。

你或许很难理解爱因斯坦的《相对论》,但读过《果壳中的宇宙》的前两章后,你便可了解它所基于的哲学原理。读完这本书之后,你就了解了建立一个统一“量子理论”和“相对论”的理论的重要性,以及物理学家为之所进行的探索。

在众多的理论中,弦理论被认为是最有希望的理论,因而霍金的这本书中投入了大量的篇幅来解释什么是弦理论。弦论假设不存在粒子,而只有弦在空间中运动,一条弦就是一个画在空间中的圈,各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。当一条弦随时间运动时,它的轨迹不是一条线而是一根管子。两条弦还可以结合形成一条新弦,一条弦也可以分裂成两条。自然界中的'一切相互作用,包括电子和光子的相互作用,都可以用弦的分裂和结合来解释。从某种程度来说,弦论已经统一了强力、弱力、电磁力和引力,因而弦论也被称为大一统理论。

在研究的过程中,存在着五个不同种类的自洽弦理论,这与弦论追求一种单一理论的初衷相左。经过数年努力,物理学家终于找到解决问题的钥匙。尽管目前这一理论还未得到一个大家一致赞同的形式,但至少已为它起了一个名字:m理论。

在m理论中,时空是10维或者是11维的,为什么日常生活中所见的时空是4维的呢?霍金认为,存在着两种可能的解释:一可能是所有额外维的尺度非常小,甚至如普朗克尺度那样小,实在难以观察到;二可能是额外维的尺度相当大,甚至可达无穷大,只是在目前的观察条件下尚未观测到。霍金认为,大的额外维是新理论探索中的激动人心的进展,它蕴涵着我们生活在一个胚世界中。强力、弱力和电磁力将被限制在这个胚中,所以任何与引力不相关的物理问题就会和在4维时空中的一样。与此相反,引力则会弥散到整个高维空间中去。

考虑到大的额外维度,起初的弦理论(认为时空包含4个展开的时空维度和6到10个卷曲维度)中弦的概念可以被可以进一步推广到p胚,即高维空间的p维客体。霍金认为,时空就是一张推广了的“膜”,不过这张膜不是2维的,而是4维的(不同于起初一维的弦)。

霍金认为,在4维“膜”世界中,人类生活在一个胚中,邻近还有另一个“影子”胚。因为光被限制在胚中,不能传播到另一个胚,所以人类不能看到影子世界。但是人类会感觉到影子胚中的物质的引力影响。这种引力在人类所在的胚世界中会显示成一种“暗”源(暗物质)。检测“影子”胚的仅有办法是通过引力的途径。

按照霍金的无边界设想,胚世界的自发创生有一段“虚时间”的历史。在这段历史中,宇宙像一个果壳:一个4维球面(不妨想像成是一个多了两维的核桃壳)。只是果壳是空的,在这胚世界图像中的4维果壳是满的:人类生活其中的胚在虚时间中的历史是一个4维球,它是一个5维泡泡的边界,而余下的5维或6维是卷曲的,并且卷得非常小。

以上是对霍金的最新科普书籍《果壳里的宇宙》的简述,其中每一段的内容都是很多科学家多年研究的结果,因而在短时间内理解这些内容是不可能的。老实地说,到目前为止我也只能理解这本书的前两章。虽然我也读过有关弦理论的其它科普读物(如《宇宙的琴弦》),我仍不能理解弦理论当前发展的状况。据我所知,弦理论发展的初衷是解决量子理论和相对论之间的矛盾,之后由于标准模型的成功(统一了强力、弱力、电磁力并与狭义相对相容,但不能包括引力,即与广义相对论不相容)以及其弦理论给出的预言在实验中不能被验证,弦理论受到冷落。之后弦理论的发展是基于小的卷曲维度(小于普朗克长度,对其探测超出当前实验条件,或许永远不能被探测)来弥补之前理论的缺陷以及预言,后来为囊括多种版本的弦理论,m理论被提出。考虑弦理论的这个发展历程,我有中云里雾里的感觉,并对这个研究方向感到极大地担忧。由于它的发展脱离了实验验证,因而我很怀疑发展这种理论的意义所在。

果壳中的宇宙读后感读书心得篇十二

你或许很难理解爱因斯坦的《相对论》,但读过《果壳中的宇宙》的前两章后,你便可了解它所基于的哲学原理。读完这本书之后,你就了解了建立一个统一“量子理论”和“相对论”的理论的重要性,以及物理学家为之所进行的探索。

在众多的理论中,弦理论被认为是最有希望的理论,因而霍金的这本书中投入了大量的篇幅来解释什么是弦理论。弦论假设不存在粒子,而只有弦在空间中运动,一条弦就是一个画在空间中的圈,各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。当一条弦随时间运动时,它的轨迹不是一条线而是一根管子。两条弦还可以结合形成一条新弦,一条弦也可以分裂成两条。自然界中的一切相互作用,包括电子和光子的相互作用,都可以用弦的分裂和结合来解释。从某种程度来说,弦论已经统一了强力、弱力、电磁力和引力,因而弦论也被称为大一统理论。

在研究的过程中,存在着五个不同种类的自洽弦理论,这与弦论追求一种单一理论的初衷相左。经过数年努力,物理学家终于找到解决问题的钥匙。尽管目前这一理论还未得到一个大家一致赞同的形式,但至少已为它起了一个名字:m理论。

在m理论中,时空是10维或者是11维的,为什么日常生活中所见的时空是4维的呢?霍金认为,存在着两种可能的解释:一可能是所有额外维的尺度非常小,甚至如普朗克尺度那样小,实在难以观察到;二可能是额外维的尺度相当大,甚至可达无穷大,只是在目前的观察条件下尚未观测到。霍金认为,大的额外维是新理论探索中的激动人心的进展,它蕴涵着我们生活在一个胚世界中。强力、弱力和电磁力将被限制在这个胚中,所以任何与引力不相关的物理问题就会和在4维时空中的一样。与此相反,引力则会弥散到整个高维空间中去。

考虑到大的额外维度,起初的弦理论(认为时空包含4个展开的时空维度和6到10个卷曲维度)中弦的概念可以被可以进一步推广到p胚,即高维空间的p维客体。霍金认为,时空就是一张推广了的“膜”,不过这张膜不是2维的,而是4维的(不同于起初一维的弦)。

霍金认为,在4维“膜”世界中,人类生活在一个胚中,邻近还有另一个“影子”胚。因为光被限制在胚中,不能传播到另一个胚,所以人类不能看到影子世界。但是人类会感觉到影子胚中的物质的引力影响。这种引力在人类所在的胚世界中会显示成一种“暗”源(暗物质)。检测“影子”胚的仅有办法是通过引力的途径。

按照霍金的无边界设想,胚世界的自发创生有一段“虚时间”的历史。在这段历史中,宇宙像一个果壳:一个4维球面(不妨想像成是一个多了两维的核桃壳)。只是果壳是空的,在这胚世界图像中的4维果壳是满的:人类生活其中的胚在虚时间中的历史是一个4维球,它是一个5维泡泡的边界,而余下的5维或6维是卷曲的,并且卷得非常小。

以上是对霍金的最新科普书籍《果壳里的宇宙》的简述,其中每一段的内容都是很多科学家多年研究的结果,因而在短时间内理解这些内容是不可能的。老实地说,到目前为止我也只能理解这本书的前两章。虽然我也读过有关弦理论的其它科普读物(如《宇宙的琴弦》),我仍不能理解弦理论当前发展的状况。据我所知,弦理论发展的初衷是解决量子理论和相对论之间的矛盾,之后由于标准模型的成功(统一了强力、弱力、电磁力并与狭义相对相容,但不能包括引力,即与广义相对论不相容)以及其弦理论给出的预言在实验中不能被验证,弦理论受到冷落。之后弦理论的发展是基于小的卷曲维度(小于普朗克长度,对其探测超出当前实验条件,或许永远不能被探测)来弥补之前理论的缺陷以及预言,后来为囊括多种版本的弦理论,m理论被提出。考虑弦理论的这个发展历程,我有中云里雾里的感觉,并对这个研究方向感到极大地担忧。由于它的发展脱离了实验验证,因而我很怀疑发展这种理论的意义所在。

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