當初,因為宇宙起源的問題,物理學界一直沒有一個定論,所以這個問題在一開始是沒答案的。
雖然愛因斯坦相對論告訴大家,宇宙是有一個奇點的,可當時這個觀點並沒有被廣泛接受,隻是覺得是比較靠譜的答案,僅此而已。
畢竟在宇宙還是一個奇點的時候,宇宙規律完全失效,相對論也解釋不了,這也就意味著相對論在宇宙一開始的時候就失效了……但是為了宇宙起源的問題,物理學界還是沒少忙活,畢竟這個問題必須而且急切需要一個答案,因為……如果這個問題不解決,上帝他老人家就要承擔宇宙起源的問題了,這……
是讓以理性著稱的物理學屆難以接受的。
因此,為了解決宇宙起源的問題,很多人也都進行了不懈的努力和推導工作。
其中,斯蒂夫霍金,利用數學方法引入了一個叫“虛時間”的概念,提出了一個“無邊界宇宙模型”。用它來解決宇宙起源的問題。
在這個模型中,宇宙是一個四維的球狀時空,沒有奇點,也就不存在起源問題了。
那麽這個“虛時間”到底是什麽呢?
霍金把我們日常感知到的那個時間叫做“實時間”,也就是具體的,可以用來計量的時間,實實在在的時間。
而“虛時間”是和“實時間”相對的一個概念,但我們平常感覺不到,因為它是一個數學概念,跟數學上的“虛數”有關。
簡單說一下什麽是“虛數”。我們都知道,任何數的平方,一定大於等於零,比如-5的平方是25,所以隻有0和正數才有平方根,負數沒有。但數學家在計算中經常會遇到一些奇怪的數字,比如根號-5,你說這怎麽辦?這種負數的平方根,是一個純粹的數學概念,不會在實際生活中出現,所以叫“虛數”。
這就是霍金對於“虛時間”的靈感。
那虛數怎麽表示呢?我們平常畫的數軸,都是一條橫線,負數在0點左邊,正數在右邊。如果我們從這條數軸的0點,畫一條跟它垂直的縱軸,那這條縱軸上的數字,就是虛數了。所以在數學模型中,代表實數的實數軸,和代表虛數的虛數軸,是相互垂直的。
虛時間的概念,就跟虛數有關。
按霍金的這個說法,用虛數來度量的時間,也就是虛時間。
說到這個理論的時候,霍金簡單的畫了一張圖,其實也就是兩根互相垂直的數軸,橫著的那一根,代表宇宙在實時間中的曆史;豎著的那一根,代表宇宙在虛時間中的曆史。
所以在這個數學模型中,實時間跟虛時間之間是垂直的,宇宙在實時間中的曆史,跟在虛時間中的曆史,也是相互關聯的。
這聽起來有點抽象,我們隻要知道,虛時間其實就是對實時間做了一種數學上的轉換處理,二者之間有密切關聯,就好像是對方的投影一樣,就像具體的人和人的影子一樣,這就可以了。
那麽問題就來了,這種數學轉換到底有什麽用呢?
霍金解釋說,愛因斯坦在廣義相對論中,把實時間和三維空間合並了起來,組成了四維時空。但是在這個時空中,時間和空間的方向是不一樣的。你想啊,一個人可以在空間的任意方向上移動,前、後、左、右,你能從家裏出門,也能原路返迴,你可以在公路上朝著北開,同樣你可以在公路另一邊朝著南開,當然,單行道除外……
但是在時間方向上,就隻能從過去走到未來,單向移動,這就有點局限了。
但霍金通過數學轉換,引入虛時間的概念之後,這個情況就變了。
虛時間在數學上等價於空間,按照霍金的說法,就相當於是空間的第四個方向。虛時間就相當於一條雙行道,比實時間更為靈活,具有更多的可能性。
在虛時間的幫助下,霍金就為宇宙的曆史賦予了形狀。
“這個虛時間,可以給空間賦予時間的屬性,時間可以解釋空間,但你究竟要說什麽呢?今天的宇宙,也一定存在這種情況的,你難道要告訴我……我們應該去掌握虛時間,穿越到過去嗎?”奧德修斯問著,“這簡直就是潘朵拉的盒子!”
奧德修斯似乎沒能了解唐毅的意思,但是奧德修斯這番話卻提醒了唐毅,穿越到未來……
不過,唐毅並沒有糾結這個問題,而是先放在了一邊,然後繼續說道:“不是這個意思,我隻是在想,關於空間的問題!”
“霍金利用這種方法,把時間變成了一個跟空間差不多的東西,構建出了一個四維的球麵宇宙模型,也就是“無邊界宇宙模型,你是要說這個問題嗎?”奧德修斯迴答說。
“沒錯!”唐毅一拍大腿。
無邊界宇宙模型,其實不難理解。
這個宇宙,在霍金眼裏,應該是什麽樣呢?霍金用地球做了個類比。
人類無法想象四維的東西,隻能理解我們生活的三維空間,也就是上下、前後、左右,三個維度。
其他的維度都是蜷曲起來的,人類感覺不到,因此大多數生活的時間裏,它沒意義。
所以霍金說,我們可以大概把宇宙在虛時間中的曆史,想象成一個二維的地球表麵。
在虛時間中,宇宙的確有一個起點,就好像是地球上的南極點。但是南極點本身並沒有什麽特別之處,跟地球上的其他點一樣,都遵循同樣的物理規律,和地球上每一寸土地都一樣,無論它是極寒或者其他什麽狀態都無所謂,在地理位置上,他就是地球上的一個區域,沒有任何特殊,就好像拿著地球儀看地球,南極隻是一個圖案,白一點而已。
所以在這個模型裏,宇宙也一樣,它沒有一個特別的奇點,所以也根本沒有開端和起源。這個宇宙完全自給自足,它就是存在本身,不需要上帝來創造它,這就解決了宇宙曆史起源的問題。
雖然這有點耍賴,像是在故意逃避問題,但是霍金可不是隨口一說,而是有值得推敲的數學作為支撐,但這裏就不做贅述了。
“這些我也都很了解,唐毅博士,霍金的確對宇宙起源貢獻了很多重要理論,但是目前為止,我還是不清楚你的意思,這些都是鋪墊嗎?”奧德修斯繼續問著問題。
唐毅豎起了大拇指,然後繼續說道,“沒錯,這些都是鋪墊!我們先說了關於先說了愛因斯坦的相對論,又講到了霍金的無邊界宇宙模型,在這個基礎之上,一切的鋪墊都算是說完,我要說道重點了!那就是霍金另一個很重要的理論,而且還有一本書介紹過,那就是……為什麽霍金說宇宙的曆史是一個果殼?”
“你說的事霍金的一本書,《果殼中的宇宙》?”奧德修斯說。
“對啊!你來想象一下,霍金在那本書裏麵,上來就提到過這句話‘宇宙具有多重曆史,每一個曆史都是由微小的硬果決定的’,其實在霍金的眼中,他總結出來的果殼理論,實際上,就是把愛因斯坦的廣義相對論和費恩曼的多重曆史思想合並在一起所形成的,而這個,現在來看,是比較符合我們認知的。”
“沒錯,果殼理論,如果這理論完全正確的話,那它可以描述宇宙中發生的一切事物,很全麵。”奧德修斯說。
現在就要解釋一下,什麽叫做,費恩曼的“多重曆史思想”,到底是怎麽迴事了。
費恩曼,是一位非常偉大的物理學家,中文翻譯時也經常叫他費曼。
這個家夥,具體有多厲害?他24歲就參與了研發原子彈的團隊,加州理工學院把他的一係列講座收集在一起,出版了《費曼物理學講義》,費曼被稱做“老師的老師”。
當然,他也拿到過諾貝爾獎,總而言之,他在物理學界的地位,可不比愛因斯坦、霍金、波爾這些個大佬要低。
雖然愛因斯坦相對論告訴大家,宇宙是有一個奇點的,可當時這個觀點並沒有被廣泛接受,隻是覺得是比較靠譜的答案,僅此而已。
畢竟在宇宙還是一個奇點的時候,宇宙規律完全失效,相對論也解釋不了,這也就意味著相對論在宇宙一開始的時候就失效了……但是為了宇宙起源的問題,物理學界還是沒少忙活,畢竟這個問題必須而且急切需要一個答案,因為……如果這個問題不解決,上帝他老人家就要承擔宇宙起源的問題了,這……
是讓以理性著稱的物理學屆難以接受的。
因此,為了解決宇宙起源的問題,很多人也都進行了不懈的努力和推導工作。
其中,斯蒂夫霍金,利用數學方法引入了一個叫“虛時間”的概念,提出了一個“無邊界宇宙模型”。用它來解決宇宙起源的問題。
在這個模型中,宇宙是一個四維的球狀時空,沒有奇點,也就不存在起源問題了。
那麽這個“虛時間”到底是什麽呢?
霍金把我們日常感知到的那個時間叫做“實時間”,也就是具體的,可以用來計量的時間,實實在在的時間。
而“虛時間”是和“實時間”相對的一個概念,但我們平常感覺不到,因為它是一個數學概念,跟數學上的“虛數”有關。
簡單說一下什麽是“虛數”。我們都知道,任何數的平方,一定大於等於零,比如-5的平方是25,所以隻有0和正數才有平方根,負數沒有。但數學家在計算中經常會遇到一些奇怪的數字,比如根號-5,你說這怎麽辦?這種負數的平方根,是一個純粹的數學概念,不會在實際生活中出現,所以叫“虛數”。
這就是霍金對於“虛時間”的靈感。
那虛數怎麽表示呢?我們平常畫的數軸,都是一條橫線,負數在0點左邊,正數在右邊。如果我們從這條數軸的0點,畫一條跟它垂直的縱軸,那這條縱軸上的數字,就是虛數了。所以在數學模型中,代表實數的實數軸,和代表虛數的虛數軸,是相互垂直的。
虛時間的概念,就跟虛數有關。
按霍金的這個說法,用虛數來度量的時間,也就是虛時間。
說到這個理論的時候,霍金簡單的畫了一張圖,其實也就是兩根互相垂直的數軸,橫著的那一根,代表宇宙在實時間中的曆史;豎著的那一根,代表宇宙在虛時間中的曆史。
所以在這個數學模型中,實時間跟虛時間之間是垂直的,宇宙在實時間中的曆史,跟在虛時間中的曆史,也是相互關聯的。
這聽起來有點抽象,我們隻要知道,虛時間其實就是對實時間做了一種數學上的轉換處理,二者之間有密切關聯,就好像是對方的投影一樣,就像具體的人和人的影子一樣,這就可以了。
那麽問題就來了,這種數學轉換到底有什麽用呢?
霍金解釋說,愛因斯坦在廣義相對論中,把實時間和三維空間合並了起來,組成了四維時空。但是在這個時空中,時間和空間的方向是不一樣的。你想啊,一個人可以在空間的任意方向上移動,前、後、左、右,你能從家裏出門,也能原路返迴,你可以在公路上朝著北開,同樣你可以在公路另一邊朝著南開,當然,單行道除外……
但是在時間方向上,就隻能從過去走到未來,單向移動,這就有點局限了。
但霍金通過數學轉換,引入虛時間的概念之後,這個情況就變了。
虛時間在數學上等價於空間,按照霍金的說法,就相當於是空間的第四個方向。虛時間就相當於一條雙行道,比實時間更為靈活,具有更多的可能性。
在虛時間的幫助下,霍金就為宇宙的曆史賦予了形狀。
“這個虛時間,可以給空間賦予時間的屬性,時間可以解釋空間,但你究竟要說什麽呢?今天的宇宙,也一定存在這種情況的,你難道要告訴我……我們應該去掌握虛時間,穿越到過去嗎?”奧德修斯問著,“這簡直就是潘朵拉的盒子!”
奧德修斯似乎沒能了解唐毅的意思,但是奧德修斯這番話卻提醒了唐毅,穿越到未來……
不過,唐毅並沒有糾結這個問題,而是先放在了一邊,然後繼續說道:“不是這個意思,我隻是在想,關於空間的問題!”
“霍金利用這種方法,把時間變成了一個跟空間差不多的東西,構建出了一個四維的球麵宇宙模型,也就是“無邊界宇宙模型,你是要說這個問題嗎?”奧德修斯迴答說。
“沒錯!”唐毅一拍大腿。
無邊界宇宙模型,其實不難理解。
這個宇宙,在霍金眼裏,應該是什麽樣呢?霍金用地球做了個類比。
人類無法想象四維的東西,隻能理解我們生活的三維空間,也就是上下、前後、左右,三個維度。
其他的維度都是蜷曲起來的,人類感覺不到,因此大多數生活的時間裏,它沒意義。
所以霍金說,我們可以大概把宇宙在虛時間中的曆史,想象成一個二維的地球表麵。
在虛時間中,宇宙的確有一個起點,就好像是地球上的南極點。但是南極點本身並沒有什麽特別之處,跟地球上的其他點一樣,都遵循同樣的物理規律,和地球上每一寸土地都一樣,無論它是極寒或者其他什麽狀態都無所謂,在地理位置上,他就是地球上的一個區域,沒有任何特殊,就好像拿著地球儀看地球,南極隻是一個圖案,白一點而已。
所以在這個模型裏,宇宙也一樣,它沒有一個特別的奇點,所以也根本沒有開端和起源。這個宇宙完全自給自足,它就是存在本身,不需要上帝來創造它,這就解決了宇宙曆史起源的問題。
雖然這有點耍賴,像是在故意逃避問題,但是霍金可不是隨口一說,而是有值得推敲的數學作為支撐,但這裏就不做贅述了。
“這些我也都很了解,唐毅博士,霍金的確對宇宙起源貢獻了很多重要理論,但是目前為止,我還是不清楚你的意思,這些都是鋪墊嗎?”奧德修斯繼續問著問題。
唐毅豎起了大拇指,然後繼續說道,“沒錯,這些都是鋪墊!我們先說了關於先說了愛因斯坦的相對論,又講到了霍金的無邊界宇宙模型,在這個基礎之上,一切的鋪墊都算是說完,我要說道重點了!那就是霍金另一個很重要的理論,而且還有一本書介紹過,那就是……為什麽霍金說宇宙的曆史是一個果殼?”
“你說的事霍金的一本書,《果殼中的宇宙》?”奧德修斯說。
“對啊!你來想象一下,霍金在那本書裏麵,上來就提到過這句話‘宇宙具有多重曆史,每一個曆史都是由微小的硬果決定的’,其實在霍金的眼中,他總結出來的果殼理論,實際上,就是把愛因斯坦的廣義相對論和費恩曼的多重曆史思想合並在一起所形成的,而這個,現在來看,是比較符合我們認知的。”
“沒錯,果殼理論,如果這理論完全正確的話,那它可以描述宇宙中發生的一切事物,很全麵。”奧德修斯說。
現在就要解釋一下,什麽叫做,費恩曼的“多重曆史思想”,到底是怎麽迴事了。
費恩曼,是一位非常偉大的物理學家,中文翻譯時也經常叫他費曼。
這個家夥,具體有多厲害?他24歲就參與了研發原子彈的團隊,加州理工學院把他的一係列講座收集在一起,出版了《費曼物理學講義》,費曼被稱做“老師的老師”。
當然,他也拿到過諾貝爾獎,總而言之,他在物理學界的地位,可不比愛因斯坦、霍金、波爾這些個大佬要低。