霍金的宇宙理論概述

2021-03-07 07:37:53 字數 5337 閱讀 6222

1樓:demon陌

主要講述:宇宙是如何形成的?它是從**開始,又將在**結束?

宇宙的本質是什麼?人類為什麼會在這裡?星星為何會閃閃發亮?

這是一趟充滿驚奇的發現之旅,追隨前行發現者的足跡,探索宇宙的奧祕,將會使你對人類自身的存在,以及周圍的一切有煥然一新的理解。

斯蒂芬·霍金教授是繼愛因斯坦之後最偉大的科學思想家。在他的帶領下,我們踏上了數個世紀以來科學家們對宇宙的探索旅程。霍金教授憑藉他的智慧與熱誠,將最複雜的理論做了最細緻明瞭的解釋,使我們認識到人類如何逐漸地瞭解了行星、恆星、星系、宇宙,甚至是物質的特性。

擴充套件資料:

70年代他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,為此他們共同獲得了2023年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之後世界上最著名的科學思想家和最傑出的理論物理學家。他還證明了黑洞的面積定理。

霍金的生平是非常有傳奇性的,在科學成就上,他是有史以來最傑出的科學家之一。

他擔任的職務是劍橋大學有史以來最為崇高的教授職務,是皇家學會會員。儘管他那麼無助地坐在輪椅上,他的思想卻出色地遨遊到廣袤的時空,去解開宇宙之謎。

宇宙論是一門既古老又年輕的學科。從亞里斯多德/托勒密的地心學說到哥白尼/伽利略的日心說的演化就花了2023年的時間。令人吃驚的是,儘管人們知道世間的一切都在運動,只是到了20世紀20年代因哈勃發現了紅移定律後,宇宙演化的觀念才進入人類的意識。

哈勃發現,從星系光譜的紅移可以推斷,越遠的星系以越快的速度離開我們而去,這表明整個宇宙處於膨脹的狀態。估計在100億到200億年前曾經發生過一樁開天闢地的大事件,即宇宙從一個極其密緻、極其高熱的狀態中大**而產生。

霍金認為他一生的貢獻是,在經典物理的框架裡,證明了黑洞和大**奇點的不可避免性,黑洞越變越大;但在量子物理的框架裡,他指出,黑洞因輻射而越變越小,大**的奇點不但被量子效應所抹平,而且整個宇宙正是起始於此。

弗洛伊德最終的成就並非在於心理學,而是鼓舞了文學與藝術的發展。史蒂芬·威廉·霍金賦予了宇宙學研究以藝術氣質,他使黑洞變成日常生活的一部分,激勵了人們的好奇心,豐富了人類的精神生活,更破除了將科學非人性化傾向。我們仰望星空,那遼闊的未知疆域。

史蒂芬·霍金2023年1月8日出生於英國牛津,他的父親弗蘭克與母親伊莎貝爾都就讀於牛津大學,弗蘭克主修醫學,伊莎貝爾學習哲學、政治學和經濟學。第二次世界大戰爆發後,弗蘭克原本想要從軍報國,上級認為他如果從事研究工作可以對國家給出更有價值的貢獻,他於是在一所醫學研究院任職研究員,伊莎貝爾也在這所研究院找到一份祕書工作。

他們在這裡相遇並且墜入愛河、共結連理。婚後,他們住在倫敦附近郊區海格特。那時正值納粹德軍轟炸英格蘭,倫敦遭受幾乎夜夜不停的空襲。

夫妻二人被迫決定,伊莎貝爾應該搬遷到較為安全的牛津把孩子生下來。等到史蒂芬誕生後,伊莎貝爾才又回到海格特。在史蒂芬1歲與5歲時,他們還生了兩個女兒菲莉帕與瑪莉,史蒂芬14歲時,他們又收養了一個兒子愛德華。

有一次,他還從樓梯上摔下來,頭先著地,造成暫時的記憶力輕微喪失。在劍橋大學時,狀況更加惡化,他的講話有些含糊不清。霍金的父母親也注意到他的健康問題,帶他去看專科醫生。

在21歲時,醫生診斷其患有肌萎縮性脊髓側索硬化症,只有兩年好活,但是,兩年光陰飛馳而去,他仍舊活著。

60年代後期,霍金的身體狀況又開始惡化,行動走路都必須使用柺杖,不再能定期教課。由於霍金逐漸失去寫字能力,他自己發展出一種替代的視覺性方法,他在腦裡形成各種不同的心智圖案與心智方程,他可以用這些心智元素來思考物理問題。物理學者維爾納‧以色列表示,霍金的思考過程,有如莫扎特只憑借想象就寫出一整首極具特色的交響樂曲。

霍金不願對惡疾低頭,甚至不願接受任何幫助。他最喜歡被視為是科學家,然後是科普作家,最重要的是,被視為正常人,擁有與其他人相同的慾望、幹勁、夢想與抱負。

霍金的言語功能逐年退步,到了70年代後期,只剩下他的家人或密友能夠聽得懂他的話。 為了與其他人通話,他必須依賴翻譯。在霍金的辦公室大樓門口,沒有設定專門給輪椅通行的殘障坡道,劍橋大學不願負擔搭建殘障坡道所需的款項,因此霍金與劍橋發生爭執。

他與妻子共同發起活動敦促劍橋改善殘障設施。但是,對於扮演殘障權利代言人這角色,霍金的態度通常很摸稜兩可,一方面他很想幫助殘障族群,另一方面又想把自己跟殘障和殘障所伴隨的挑戰分開。他的這些態度引起了一些批評。

2樓:不是苦瓜是什麼

霍金所描述的宇宙,很像是克萊因瓶,有限而無界,是一個封閉的模型,就像地球,地球我們都知道是有限的,但是你從一點向前走,你永遠都走不出地球,這就是無界。

與克萊因瓶相對應的是莫比烏斯環,克萊因瓶只有在四維中才可以看到全貌,三維中無法完美的表現出克萊因瓶的形狀,因為我們的世界缺少一個方向。

在克萊因瓶裡,無論你朝向哪個方向走,不管走多快,走多久,都永遠到不了邊界,他是有大小的,但是我們被維度所束縛,無法精確的測量它到底有多大,這和科學技術沒關係,是根本性的束縛了我們,到目前為止,最能體現我們宇宙樣子的,只有克萊因瓶了。

在數學領域中,克萊因瓶(klein bottle)是指一種無定向性的平面,比如二維平面,就沒有「內部」和「外部」之分。在拓撲學中,克萊因瓶(klein bottle)是一個不可定向的拓撲空間。

克萊因瓶最初由德國幾何學大家菲立克斯·克萊因 (felix klein) 提出。在2023年,著名數學家菲立克斯·克萊因 (felix klein) 發現了後來以他的名字命名的著名「瓶子」。

克萊因瓶的結構可表述為:一個瓶子底部有一個洞,現在延長瓶子的頸部,並且扭曲地進入瓶子內部,然後和底部的洞相連線。

3樓:匿名使用者

霍金的開放宇宙新理論

20世紀的天文觀測表明,宇宙正處於膨脹的演化過程中。在時間上往過去反推,人們估計在100多億年前宇宙是處於極其緊緻極其熾熱的所謂大**奇性的狀態。宇宙的演化必須服從愛因斯坦引力場方程。

但是不同的初始狀態會導致不同的演化。大**奇性從何而來或者宇宙從何而來的所謂第一推動問題就擺到了宇宙學家的面前。   80年代初,科學家們提出了所謂的暴漲宇宙模型。

在大統一破缺之後,宇宙有一個以指數形式膨脹的階段。由於這種暴漲,相當任意選取的初始條件都會導致和今天觀察到的宇宙大致相等的結果:宇宙是非常平坦的,均勻的,各向同性的,以及宇宙中物質分佈的模式,如星系團、星系、恆星和生命形成等等。

  但是人們必須為暴漲理論本身選取一些合適的引數。這樣宇宙初始條件的選取被轉變為這些引數的選擇。人們仍然沒有徹底解決第一推動的問題,只不過是在一定程度上減弱了這個問題的尖銳性而已。

  真正解決第一推動問題的是霍金提出的無邊界條件的量子宇宙論。在他的理論中,宇宙的誕生是從一個歐氏空間向洛氏時空的量子轉變,這就實現了宇宙的無中生有的思想。這個歐氏空間是一個四維球。

在四維球轉變成洛氏時空的最初階段,時空是可由德西特度規來近似描述的暴漲階段。然後膨脹減緩,再接著由大**模型來描寫。這個宇宙模型中空間是有限的,但沒有邊界,被稱作封閉的宇宙模型。

  從霍金2023年提出這個理論之後,幾乎所有的量子宇宙學研究都是圍繞著這個模型。這是因為它的理論框架只對封閉宇宙有效。  如果人們不特意對空間引入人為的拓撲結構,則宇宙空間究竟是有限無界的封閉型,還是無限無界的開放型,取決於當今宇宙中的物質密度產生的引力是否足以使宇宙的現有膨脹減緩,以至於使宇宙停止膨脹,最後再收縮回去。

這是關係到宇宙是否會重新坍縮或者無限膨脹下去的生死攸關的問題。  可惜迄今的天文觀測,包括可見的物質以及由星系動力學推斷的不可見物質,其密度總和仍然不及使宇宙停止膨脹的1/10。不管將來進一步的努力是否能觀測到更多的物質,無限膨脹下去的開放宇宙的可能性仍然呈現在人們面前。

  可以想象,許多人曾嘗試將霍金的封閉宇宙的量子論推廣到開放的情形,但始終未能成功。今年2月5日,霍金及圖魯克在他們的新**「沒有假真空的開放暴漲」中才部分實現了這個願望。他仍然利用四維球的歐氏空間,由於四維球具有最高的對稱性,在進行解析開拓時,也可以得到以開放的三維雙曲面為空間截面的宇宙。

這個三維雙曲面空間遵循愛因斯坦方程繼續演化下去,宇宙就不會重新收縮,這樣的演化是一種有始無終的過程。  霍金髮表了這**之後立即得到了國際學術界的反響。之後的20天(即2月25日),他又寫了一篇短文為他的一些計算進行辯護。

  封閉宇宙的重新坍縮會把世上的一切再次帶回到極高溫的大擠壓狀態。而開放宇宙的無限膨脹的前景也不甚美妙,宇宙將無限冷卻下去。盡我所知,迄今沒有人設想過如何避免這兩種世界末日的來臨,因為它將發生於極其遙遠的將來。

4樓:天髓雯婷

大**理論的疑點

1、宇宙蛋學說違反了一個基本規律:萬物時空進化的永恆性。因為沒宇宙雞哪有宇宙蛋。

最終還是推到第一動力的「上帝雞下得」。科學每發展一步,都將宇宙從上帝中心論中,向外擴充套件了許多倍,宇宙遠比我們想象的複雜的多,西方學者都總想從上帝那通過一次發現想窮盡絕對真理,這隻能是譁眾取寵的行為;地球中心說,牛頓質量絕對說都說明了這上現象。物質在時間上轉化無極始、極終;在空間上也是由無窮個時空層次的變化與轉化構面無盡的長河。

每一次發現都是一個時空定義域內的相對真理,即(宇宙外向上無限無,在內無窮小,時間與空間的形態轉化上也是無極始極終)。

2、時間、物質、速度、能量是統一轉化的,但物質本身不是有限的時空形態。

3、我的質疑1:紅移不能證明宇宙在膨脹。因為光具有波粒二象性;大**只從光的波動性上的解析頻率降低為遠離式膨脹,而從「粒子」方面解釋呢?

越遠的星體,光子經路途越遠,能量也會隨頻率有可能衰減產生紅移;因為萬物能速頻率全都是由高向低遞減的,光子也應是不例外的。

4、我的質疑2:3k背景輻射也不能證明宇宙一定膨脹;彷彿在一個房間內,測的各個方向上溫度輻射一樣,不能斷定室外溫度也必是一樣的;3k背景只能證明包圍地球的太陽系及獵戶座銀河旋臂的溫度背景輻射是一樣的,怎麼就能一定證明本星系群的溫度也是一樣的呢?這是必要條件,不是充分必要條件。

5、我的推論:人是從娘子宮中,由「卵子」授精,膨脹併產生「宇宙大**」分娩而誕生的,而先天「卵子的造化」是另一更大空間母體孕育的。所以不能由此斷定說子宮中卵子的膨脹就是全人類及宇宙的膨脹。

這是多層次空間、多維時空在天場、地場、人場三氣共同孕化的結果。人長大的膨脹與人在死亡時的收縮是同時存在的,多時空是並存的。正如老子云:

「其大無外,其小無內」這就是東方宇宙哲學觀。

6、我提出的新宇宙哲學觀是:無窮小能基元構成無窮大的場空間。宇宙在空間上是由無限小而多的空間域與無限大而多的空間域同時變化而轉化的,各空間在時間上又是無始無終分階段由低階向高階螺旋式進化演變的;時間與空間是對立又互化的雙螺旋結構統一體,四種配對鍵力(由強力、弱力、電磁力與萬有引力)與五種物質形態:

金、水、木、火、土五種場性鏈成物質場環,土性為基元質,以64態八場六位六氣、五性、四象、三元、二儀而歸於一體。時間是以銀河年(1.45億年)太陽系的銀河日元(12萬9千6百年)、會(1萬8百年)、運(360年)、世(30年)、年、月、分、秒基本螺旋式時間迴圈加以能質轉化的空間進化;心父體母;空間為時間之母。

能量是物質之父;物質與能量、能量與空間,空間與時間、時間與物質是統一的,並在一定條件下互相轉化的。不均衡是運動的源泉;相對宇宙是有限而無邊的,如球體是有限無邊的;絕對宇宙是無限無邊的,無數有限生命的空間的小宇宙購成無限無邊的絕對宇宙;這是哲學上的宇宙。這是我提出的時空場雙螺旋哲學觀」.

由東方本源氣理學與形態演化學合成.

平行宇宙論概述(左右),平行宇宙論概述(200字左右)

人類從古至今沒有停止過對宇宙的探索,以下是本人對宇宙空間時間的狂想 人們總是喜歡把時間當做是定量,其實時間在不同的空間環境裡所表現的也是不同的 一個無限大空間的一秒相當於它所包含的無限小空間的數百億年,甚至更長.當我們把視野放大到宇宙的寬度時,根本就看不到銀河 太陽 地球 生態。因為我們相對於宇宙來...

霍金提出了什麼論,霍金提出的理論有哪些 按時間順序

主要研究領域是宇宙論和黑洞,證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統一20世紀物理學的兩大基礎理論 愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。著名著作 時間簡史 的副題是從大 到黑洞。霍金提出的理論有哪些 按時間順序 1 黑洞理論和...

輪椅上的「霍金」是偉大的預言家,還是宇宙

時間簡史 是由英國偉大的物理學家 黑洞理論和 大 理論的創立人史蒂芬 威廉 霍金撰寫的一本有關宇宙學的經典著作,是一部將高深的理論物理通俗化的科普範本。在這部書中,霍金帶領讀者遨遊外層空間奇異領域,對遙遠星系 黑洞 夸克 帶味 粒子和 自旋 粒子 反物質 時間箭頭 等進行了深入淺出的介紹,並對宇宙是...