《时间简史》推介.ppt

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1、 人文社科学院人文社科学院人文社科学院人文社科学院C3 Guo ZhenlinC3 Guo ZhenlinC3 Guo ZhenlinC3 Guo Zhenlin(英国英国)史蒂芬史蒂芬霍金霍金(Stephen Hawking)于于1942年年1月月8日生于牛津，那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因日生于牛津，那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代，所以小时候对模型特别着迷。他为他出生在第二次世界大战的时代，所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船，还和学友制作了很多不同种类十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船，还和学友制作了很多不同种类的战争游戏，

2、反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读的战争游戏，反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位，并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。博士学位，并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。霍金一生贡献于理论物理学的研究，被誉为当今最杰出的科学家之一。霍金一生贡献于理论物理学的研究，被誉为当今最杰出的科学家之一。他的著作包括时间简史及黑洞与婴儿宇宙以及相关文章。虽他的著作包括时间简史及黑洞与婴儿宇宙以及相关文章。虽然大家都觉得他非常不幸，但他在科学上的成就却是在他在病发后获然大家都觉得他非常不幸，但他在科学上的成就却是在他在病发后获得的。他凭着坚毅不屈的意志，战胜了疾病，创造了一

3、个奇迹，也证得的。他凭着坚毅不屈的意志，战胜了疾病，创造了一个奇迹，也证明了残疾并非成功的障碍。他对生命的热爱和对科学研究的热诚，是明了残疾并非成功的障碍。他对生命的热爱和对科学研究的热诚，是值得年轻一代学习的。值得年轻一代学习的。1.当你面临着夭折的可能性，你就会意识到，生命是宝贵的，你有大量的事情要做。当你面临着夭折的可能性，你就会意识到，生命是宝贵的，你有大量的事情要做。2.是先有鸡，还是先有蛋？是先有鸡，还是先有蛋？3.宇宙有开端吗？如果有的话，在此之前发生过什么？宇宙有开端吗？如果有的话，在此之前发生过什么？4.宇宙从何处来，又往何处去？宇宙从何处来，又往何处去？5.活着就有希望。活

4、着就有希望。While theres life,theres hope.6.时间有没有尽头？时间有没有尽头？7.我注意过，即使是那些声称我注意过，即使是那些声称“一切都是命中注定的，而且我们无力改变一切都是命中注定的，而且我们无力改变”的人，的人，在过马路前都会左右看。在过马路前都会左右看。8.科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。9.一个人如果身体有了残疾一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。绝不能让心灵也有残疾。10.生活是不公平的，不管你的境遇如何，你只能全力以赴。生活是不公平的，不管你的境遇如何，你只能全力以赴。11.上帝不但掷骰子，他还把骰子

5、掷到我们看不见的地方去！上帝不但掷骰子，他还把骰子掷到我们看不见的地方去！由于针对的是非专业读者，为了不至于吓由于针对的是非专业读者，为了不至于吓倒他们，通篇只放了一个数学公式，就是倒他们，通篇只放了一个数学公式，就是著名的爱因斯坦质能方程：著名的爱因斯坦质能方程：E=MC2。上个世纪的科学进展是无与伦比的，时上个世纪的科学进展是无与伦比的，时间简史以最通俗的语言，对一些最古老间简史以最通俗的语言，对一些最古老的问题做了阐述。的问题做了阐述。向人们介绍了什么是宇宙论，以及宇宙论向人们介绍了什么是宇宙论，以及宇宙论最新的发展状况。最新的发展状况。前言前言 第一章第一章 我们的宇宙图像我们的宇宙图

6、像第二章第二章 空间和时间空间和时间 第三章第三章 膨胀的宇宙膨胀的宇宙第四章第四章 不确定性原理不确定性原理第五章第五章 基本粒子和自然的力基本粒子和自然的力第六章第六章 黑洞黑洞第七章第七章 黑洞不是这么黑的黑洞不是这么黑的第八章第八章 宇宙的起源和命运宇宙的起源和命运第九章第九章 时间箭头时间箭头第十章第十章 虫洞和时间旅行虫洞和时间旅行第十一章第十一章 物理学的统一物理学的统一第十二章第十二章 结论结论阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦伽利略伽利略伽利雷伽利雷艾萨克艾萨克牛顿牛顿小辞典小辞典感谢感谢因为宇宙论是一门既古老又年轻的学科。所以作为宇宙里高等生物的人类不因为宇宙论是一门既古老又

7、年轻的学科。所以作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延，还一代代不懈地探索着存在和生命的意会满足于自身的生存和种族的绵延，还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是，人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从义。但是，人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从“亚里士多德亚里士多德”到到“托托勒密的地心说勒密的地心说”到到“哥白尼的日心说哥白尼的日心说”的演化就花了的演化就花了2000年的时间。令人吃年的时间。令人吃惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动，只是到了惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动，只是到了20世纪世纪20年代因哈勃年代因哈勃发现了红移定律后，宇宙演化的观念才进入人类

8、的意识。人们甚至从来没有发现了红移定律后，宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明，宇宙的物质在引力作用下想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明，宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中，情况也好不到哪不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中，情况也好不到哪儿去，为了得到一个稳定的宇宙模型，他曾将宇宙常数引进理论中。他们都儿去，为了得到一个稳定的宇宙模型，他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见，宇宙演化的观念并不是产希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见，宇宙

9、演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。生于这些天才的头脑之中。将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现，从星系光谱的红将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现，从星系光谱的红移可以推断，越远的星系以越快的速度离开我们而去，这表明整个宇宙处于移可以推断，越远的星系以越快的速度离开我们而去，这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去，估计在膨胀的状态。从时间上倒溯到过去，估计在100亿到亿到200亿年前，曾经发生过亿年前，曾经发生过一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽

10、莫夫在生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言，早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围，不过由于宇宙膨胀引起的红的预言，早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围，不过由于宇宙膨胀引起的红移，其绝对温度只余下几度左右，在这种温度下，辐射是处于微波的波段。移，其绝对温度只余下几度左右，在这种温度下，辐射是处于微波的波段。但在但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前，人们并不认真年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前，人们并不认真对待此预言。对待此预言。一般认为，爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确

11、的理论。在经一般认为，爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里，霍金和彭罗斯证明了，在很一般的条件下，空间典广义相对论的框架里，霍金和彭罗斯证明了，在很一般的条件下，空间时间一定存在奇点，最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇时间一定存在奇点，最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处，所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边点。在奇点处，所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件，才能由爱因斯坦方程得到宇宙的缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件，才能由爱因斯坦方程得到宇宙

12、的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给 定，所以宇宙的命运就操纵定，所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困推动力推动力扰人类智慧的第一的问扰人类智慧的第一的问题。题。如果空间时间没有边界，则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量如果空间时间没有边界，则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态，空间时间子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态，空间时间可看成一有限无界的四维面，正如地球的表面一样，只不过多了两个维数而可

13、看成一有限无界的四维面，正如地球的表面一样，只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论，如星系、恒星等等从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论，如星系、恒星等等的成团结构，大尺度的各向同性和均匀性，空间时间的平性，即空间时的成团结构，大尺度的各向同性和均匀性，空间时间的平性，即空间时间基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能，还有时间间基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能，还有时间的方向箭头等

14、等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学，它是一个自足的理论，即在原则上，单凭科学定律我们便可以将熟的科学，它是一个自足的理论，即在原则上，单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。宇宙中的一切都预言出来。在这部书中，霍金带领读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸在这部书中，霍金带领读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、克、“带味带味”粒子和粒子和“自旋自旋”粒子、反物质、粒子、反物质、“时间箭头时间箭头”等进行了深入浅等进行了深入浅出的介绍，并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对

15、论等古老问题做了阐出的介绍，并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述，使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。述，使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。1 在世界之外，未来之变，是如此的神奇和在世界之外，未来之变，是如此的神奇和奇妙。使人遐想万千，如遨游天际，实地奇妙。使人遐想万千，如遨游天际，实地领略时间和宇宙的诸多神奇景象。领略时间和宇宙的诸多神奇景象。自然科学发展简史是人类文明史的重要组成部分，也是人类从蒙昧走自然科学发展简史是人类文明史的重要组成部分，也是人类从蒙昧走向文明的历程，每一次自然科学的重大突破都带来了人类社会与思想

16、向文明的历程，每一次自然科学的重大突破都带来了人类社会与思想领域的深刻变革。例如，中世纪的自然科学方面的探索为欧洲文艺复领域的深刻变革。例如，中世纪的自然科学方面的探索为欧洲文艺复兴的萌发奠定了了一定的基础。兴的萌发奠定了了一定的基础。20世纪的第三次科技革命更是深刻地世纪的第三次科技革命更是深刻地影响了如今人类的生活与社会发展的方向。影响了如今人类的生活与社会发展的方向。更重要的一点，也时常常被人们忽略的一点。自然科学的探索所需要更重要的一点，也时常常被人们忽略的一点。自然科学的探索所需要的探索创新、坚持真理、冷静求实、坚韧不拔的理性精神，与人文精的探索创新、坚持真理、冷静求实、坚韧不拔的理性精神，与人文精神一起都是人类社会的宝贵精神财富，激励着无数仁人志士为社会为神一起都是人类社会的宝贵精神财富，激励着无数仁人志士为社会为文明的发展进步而不懈努力，也带来了一次又一次的思想解放与理论文明的发展进步而不懈努力，也带来了一次又一次的思想解放与理论创新。创新。因此，中小学生更重要的是理解和领会这种自然科学的内在精神，养因此，中小学生更重要的是理解和领会这种自然科学的内在精神，养成尊重事实、乐于思考的思维方式，树立探索创新的思想意识。成尊重事实、乐于思考的思维方式，树立探索创新的思想意识。