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史蒂芬·霍金(美)
必读网(http://www.beduu.com)整理
Chapter_1
斯蒂芬霍金也
人类是一个奇怪的物种。我们想知道,我们寻求答案。生活在这个
广阔的世界,轮流在上面的巨大天种类和残酷,凝视,人们总是问了许多问题:我们如何理解这个世界上,我们发现自己呢?宇宙是如何表现?什么是现实的本质?这一切从哪儿来从?难道宇宙需要一个创造者?我们大多数人不会花我们这个时代最担心这些问题,但是几乎我们都担心他们在某些时候。
这些是传统哲学问题,但哲学已经死了。哲学并没有跟上与现代科学的发展,尤其是物理。科学家们已经成为旗手对发现在我们对知识的追求火炬。这本书的目的是让这是最近的发现和理论进展参考答案。他们带领我们到一个新的图片的宇宙和我们在其中的位置,这是非常从传统不同,即使从不同的图片,我们可能只画一,二十年以前。不过,第一个新概念草图,可以追溯到近一个世纪。根据宇宙的传统概念,物体运动的良好定义的路径和有明确的历史。我们可以指定在每一个时刻的精确位置。虽然该帐户是成功的足够日常的目的,它在20世纪20年代被发现,这“经典”的情况可能不能解释这个看似奇怪的行为观察到原子生存和亚原子尺度。相反,它有必要采取不同的框架,名为量子物理学。量子理论已经被证明是非常准确地预测事件在这些尺度,同时也再现了旧的经典理论的预测时,适用于日常生活的宏观世界。但量子与经典物理是基于非常不同观念物理现实。量子理论可以在许多不同的方式制定,但可能是最直观的描述给出了由理查德(迪克)费曼,一个颇有争议的人物谁曾在
加州技术研究所和播放了一条在道路上关节邦戈鼓。据费曼,系统拥有的不只是一个历史,而且每一个可能的历史。在我们寻求我们的答案,我们会详细解释费曼的方法,并利用它来浏览的想法宇宙本身没有单一的历史,甚至也不是一个独立的存在。这似乎是一激进的想法,甚至许多物理学家。事实上,像今天的许多科学概念,它似乎违反常识。但常识是根据日常经验,并不取决于因为它揭示宇宙是通过诸如技术,让我们凝视的奇迹深入到原子或回早期宇宙。直到近代物理的到来人们普遍认为,世界上所有的知识可以通过直接观察得到,这东西是什么,他们似乎认为,通过为我们的感官。但是现代物理学的令人瞩目的成就,这是基于概念为主,如费曼的冲突,与日常经验已经表明,事实并非如此。天真的因此,对现实的看法是不符合现代物理学的兼容。为了应对这样的矛盾我们应采取的办法,我们称之为模型依赖的真实感。它是基于这样一种想法,我们的大脑解释通过制作模型世界从我们的感官的输入。当这样的在解释事件模型是成功的,我们往往给它的属性,以及元素和构成它的概念,对现实的或绝对真理的质量。但是可能有不同的方式人们可以在其中相同的物理模型的情况,每个采用不同的根本元素和概念。如果两个这样的物理理论或模型准确预测的相同事件,不能说是比其他真实的,相反,我们可以自由地使用任何模式最方便的。在科学的历史中,我们发现了一种更好,更好的理论或模型的序列,从柏拉图到牛顿的经典理论对现代量子理论。这是很自然要问:请问这个序列,最终达到终点,是对宇宙终极理论,这将包括所有部队和观察,我们可以预测每做,还是我们继续寻找更好的永远理论,但从来没有一个可以不进行改进?我们还没有一个明确的答案这个问题,但我们现在有一个最终的一切理论的候选人,如果真是一存在,称为M -理论。 M理论是唯一的模式,有各种特性,我们认为最终理论上应该有,它是我们赖以许多后来的讨论是基于理论。M理论是不是在通常意义上的理论。这是一个不同的理论整个家庭,每个是只在某些观测情况范围内具有良好的物理描述。这是一个有点像地图。众所周知,人们不能在一张地图上显示了地球表面的整体。该通常墨卡托投影的世界地图使用,使区域出现较大,在较大遥远的北方和南方,不包括南北极。忠实地映射整个地球,一个要使用的地图,其中包括每一个有限的区域集合。这些地图重叠
对方,并在他们这样做,他们表现出同样的景观。 M理论是相似的。不同在M -理论家庭理论可能看起来非常不同,但他们都可以被视为方面认为相同的基本理论。他们的理论版本只适用于有限范围,例如,某些时候,如能源数量很小。像重叠的地图在墨卡托投影,在不同版本的范围重叠,他们预测相同现象。但是仅仅因为没有平坦的地图,是对地球的整个表现良好表面上看,没有任何单一的理论,是一种在所有情况下观察到的代表性。我们将描述如何M理论可向创造的问题的答案。根据M -理论上讲,我们是不是唯一的宇宙。相反,M理论预言,宇宙有很多创造出什么。他们的创作并不需要一些超自然的干预或上帝。相反,这些多重宇宙产生自然的物理定律。他们是一个预测科学。每个宇宙有许多可能的历史,许多国家可能在稍后的时间,也就是说,在当今时代像后不久他们的创作。这些国家的大部分将不似宇宙,我们观察和比较任何生命形式存在的不适合的。只有极少数像我们这样将使生物存在。因此,我们的存在选择从这个庞大的阵列只有那些宇宙是与我们的存在兼容。虽然我们是微不足道和渺小宇宙的规模,这使得我们在一定意义上创造的主人。为了解在最深层次的宇宙,我们不仅需要知道宇宙是如何的行为,但为什么。为什么会出现东西,而不是坐视不理?我们为什么存在?为什么这一套特殊的法律而不是其他?这是生命,宇宙,一切的终极问题。我们将试图回答在这本书。不同的是银河系漫游指南给予星系的答案,我们将不只是“42。”斯克尔狼吓唬谁应月球 直到他飞往木材的,祸: Hati狼,Hridvitnir的亲属, ?维京神话 谁应追求的太阳。斯克尔和Hati追逐太阳和月亮。当狼其一,有一个日蚀。当这种情况发生时,地球上的人们急于拯救太阳或
由月亮大的噪音,因为他们可以使在吓跑狼群希望。也有类似的
神话的其他文化。但经过一段时间的人一定注意到了,太阳和月亮很
从Eclipse出现,无论他们是否尖叫,跑来跑去的事情上敲打。过了一段时间,他们也必须注意到,不只是发生日食随意:他们
发生规律,重复自己。这些模式是最明显的
月亮的月蚀,使古巴比伦人就相当准确地预测月食
尽管他们没有意识到,他们被挡住了太阳光对地球造成的。
日食的太阳更难以预料,因为我们能看到它们只能在走廊上
地球约30英里宽。不过,一旦掌握,它的模式作出明确的消退并没有
依赖于鬼神的任意心血来潮,而是受法律。尽管取得了一些早期的成功预测性质的天体运动,大多数事件
似乎我们的祖先是不可能预测。火山,地震,风暴,瘟疫,
和嵌甲似乎都没有出现明显的原因或模式。在古代,它是
自然地归咎于大自然的暴力行为的恶作剧或恶意神神殿。
灾害常常被作为一个我们不知何故得罪了神的迹象。例如,在
公元前约5600在俄勒冈州的Mount马札马火山爆发,下雨的岩石和烧成灰
年,并导致降雨多年,最终填补了今天的火山口
所谓的火山口湖。俄勒冈州克拉马斯河的印第安人有一个传说,每一个忠实匹配
地质事件的细节,但增加了描绘成事业的人一激变
灾难。人的能力的内疚是如此,人们总能找到办法,怪
自己。由于传说Llao的,对低于世界首席,爱上了这位美丽的爱情
女儿一人克拉马斯长。她摈弃了他,并试图报复Llao的破坏
克拉马斯用火。幸运的是,根据传说,Skell,上述世界主要,惜了
人类和真的带着黑社会对应的战斗。最后Llao的,受伤,跌倒后内山马札马,留下了一个大洞,最终在装满水的弹坑。
大自然的无知导致的方法在古代人发明众神称王称霸它的各个方面
人的生命。有爱和战争的神,是太阳,地球和天空,海洋和
雷雨;,大水甚至地震和火山。当神们
高兴的,是人类处理,以良好的天气,和平,自由和自然灾害
疾病。当他们不高兴,出现了干旱,战争,瘟疫和流行病。由于
原因和性质的影响方面也看不见他们的眼里,这些神的出现
高深莫测,人们在他们的摆布。米利都的泰勒斯但随着(约公元前624 - ca的。公元前546)约
2600年前,即开始发生变化。产生这个想法是一致的原则,性质如下
可能被破译。于是开始了取代了神的统治的漫长过程的概念
同是一个受自然法则,并创造的,根据宇宙概念
蓝图,我们可以有一天学习阅读人类历史上的时间表来看,科学探究是一个很新的努力。我们的物种,
智人,在撒哈拉以南非洲起源于公元前约20万。书面语言的历史可以追溯到
公元前约7000只,周围的粮食种植为中心的社会产品。 (部分
最古老的碑文写关注每日定量的啤酒让每一个公民。)最早
书面古希腊追溯到公元前9世纪,伟大的文明记录,但
该文明的高度,“古典时期”,数百年来后,开始了
公元前500年不前。根据亚里士多德(公元前384 - 322年),它是围绕这个时候,泰勒斯
首次开发的,世界是可以理解的想法,在我们身边发生的事情的复杂
可以减少到简单的原则并在不诉诸神话或神学解释
解释。泰雷兹是归功于一个日食公元前585年第一个预测,尽管非常精确
他的预测可能是一个幸运的猜测。他是一个神秘的数字背后没有左谁
他自己的著作。他的家是在一个地区的知识产权中心之一称为爱奥尼亚,这
是殖民地的希腊人和,最终产生一,从土耳其的影响力远远达
西为意大利。爱奥尼亚科学是由一种努力了浓厚的兴趣明显揭露
基本法则来解释自然现象,在人类历史上的一个巨大的里程碑
想法。他们的做法是合理的,在许多情况下导致的结论惊人地相似我们有什么更复杂的方法已使我们相信,今天。它代表了盛大
开始。但在许多世纪以来,爱奥尼亚海科学会被遗忘,只待
重新发现或改造,有时不止一次。
据传说,第一是我们今天所说的法律可能的数学公式
自然可追溯到毕达哥拉斯爱奥尼亚命名(约公元前580年钙。公元前490年),为著名的定理
他的名字命名:即在一个直角三角形的斜边(最长边)的平方等于总和
对其他两个边的平方。据说毕达哥拉斯发现了数值
之间的关系在乐器的琴弦和谐波使用长度
组合的声音。在今天的语言,我们会形容说,这种关系
在频率为每秒为A弦的张力下固定振动振动的次数是
成反比字符串的长度。从实际角度来看,这说明
为什么低音吉他必须比普通吉他弦长。毕达哥拉斯可能并没有真正
发现这个,他也没有发现的定理,他的名字命名,但有证据表明,
一些字符串的长度和音高之间的关系被称为在他的一天。如果是这样,人们可以称之为
简单的数学公式,就是我们现在的理论物理知道第一个实例。除了字符串毕达哥拉斯法律,正确地认识古人的唯一的物理定律
进行了详细的阿基米德是迄今为止最杰出的物理学家(约公元前287 - ca的。212年),三部法律
古代。在今天的术语,法律的杠杆解释说,小的力量可以举起大
因为权重的杠杆放大的力量按距离比例由杆的
支点。在浮力定律,任何物体浸在液体中会遇到上升
力等于流离失所的流体的重量。和反射规律的角度声称,
光束之间的镜子和等于之间的镜子,反映的角度
梁。但是,阿基米德没叫他们的法律,也没有向他们解释,参照
观察和测量。相反,他对待他们,好像他们是纯粹的数学
定理,公理系统中喜欢创造了一个欧几里德几何了。
由于爱奥尼亚影响的进一步蔓延,出现其他人谁看到宇宙具有一
国内秩序,它可能是通过观察和理性的理解。阿那克西曼德(约610
公元前钙。 546年),一个朋友,可能是泰勒斯的学生认为,因为人类婴儿
出生时的无奈,如果第一个地球上的人类在某种程度上似乎是一个婴儿,它可能就活不成了在一场可能是人类的进化,人,阿那克西曼德第一端倪
理性的,因此必须从强壮的年轻人其它动物进化而来的。在西西里,
恩培多克勒(约公元前490年钙。公元前430年)观察使用的文书称为漏壶。
有时是由于钢包使用,它由一个球体以开放的脖子,在其小孔
底部。当浸泡在水中,将填补,如果当时开颈部覆盖,
漏壶可以摆脱它没有水通过小孔下降。恩培多克勒注意到
如果你支付你沉浸在它的脖子,一个漏壶不填写。他的理由是
无形的东西,必须通过防止进入孔球的水,他
发现了我们称为空气的物质实体。大约在同一时间德谟克利特(约公元前460 - ca的。公元前370),从北部的一个殖民地爱奥尼亚
希腊,沉吟发生了什么事时,你打破或切成片的对象。他认为,你
不应该的进程能够继续下去。相反,他推测这一切,
包括所有的众生,是基本粒子提出,不能被切割或破碎成
部分。他提到这些原子粒子最终,来自希腊的形容词,意思是“uncuttable。”
德谟克利特认为每个料现象是一个原子碰撞的产物。在他的
看来,被称为原子论,所有的原子就会到处移动的空间,而且,除非受到干扰,继续前进
下去。今天,这个想法被称为惯性定律。革命性的想法,我们只是普通居民的宇宙,不是特殊的生命
通过在其现有的杰出中心,最早倡导的亚里达古(约公元前310 - ca的。230
年),在最后的爱奥尼亚的科学家之一。他的计算只有一个存活下来,一个复杂的
几何分析的仔细观察他的地球在月球上的阴影的大小
日食时月球。他总结出他的数据,太阳必须比地球大。
也许灵感来自微小物体的想法,应该庞大的轨道,而不是其他方式
左右,他成为第一人争辩说,地球不是我们的行星系统的中心,
而是它和其他行星的轨道大得多的太阳。它是从一小步
认识到地球只是另一个星球的想法,我们的太阳是不是没有什么特别。
亚里达古怀疑这是事实,并认为我们的星星在夜空中看到的
其实也没什么比太阳更遥远。爱奥尼亚人,但在对古希腊哲学的许多学校之一,每一个不同的和
往往是矛盾的传统。不幸的是,爱奥尼亚人对自然的看法,这可以解释
通过一般的法律,并减少至一组简单的原则,产生了强大的影响力为
只有少数几个世纪。原因之一是爱奥尼亚海的理论往往似乎很适合有没有地方
观念的自由意志或目的,或干预的概念,神在世界的运作。
这些都是令人不安的深刻许多希腊思想家惊人的疏漏,因为他们是
今天的许多人。哲学家伊壁鸠鲁(公元前341 -公元前270年),例如,在反对原子论
其理由是它是“更好地遵循有关神的神话,而不是成为一个'奴隶'的
自然哲学家的命运。“亚里士多德也拒绝了原子的概念,因为他不能
接受人类都是没有灵魂,没有生命的物体组成。伊奥尼亚想法,即
宇宙是不是以人为本是我们对宇宙的认识的里程碑,但它是一个
想法会被丢弃,而不是再度回升,或普遍接受,直到伽利略,几乎
二十世纪以后。正如有识之士作为对大自然的一些人猜测,最古老的思想
希腊人不会通过审核,如近代科学有效。原因之一,因为希腊人
没有发明科学的方法,他们的理论没有发展起来的实验目标
核查。因此,如果一位学者宣称一个原子在一条直线上移动,直到与相撞
第二个原子和另一位学者宣称它在一条直线上移动,直到它变成独眼巨人颠簸,
有没有客观的方法来解决争论。此外,没有明确区分
人力和物理规律。在公元前五世纪,例如,阿那克西曼德说,所有的事情
从主物质产生,并返回它,以免他们“为自己的罪孽付出罚款和处罚。”
而根据爱奥尼亚哲学家赫拉克利特(约公元前535 - ca的。公元前475年),太阳,因为它的行为
否则不会因为正义女神猎取下来。几百年以后,
斯多葛学派,一个是公元前三世纪左右出现了古希腊哲学家的学校,并作出
区分人章程和自然规律,但他们包括人的行为规则
他们普遍认为,如神的崇拜和服从父母的分类
自然法则。相反,他们往往在法律上描述的物理过程,并认为
他们在执法的需要,即使对象需要“服从”的法律是
无生命的。如果你认为这是很难让人类遵守交通法规,想象一个有说服力的
小行星沿着一个椭圆。这一传统继续影响的思想家谁成功地为许多世纪的希腊人
其后。在十三世纪早期基督教哲学家托马斯阿奎那(约1225 -
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