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1、 在公元 2010 年 9 月 3 日这一天，在下 终于读完霍金写的果壳中的宇宙了， 虽然从头到尾读完一次，而且中间通常一 句话要看四五次，最后对内容还是一知半 解，但还是要写下我的读后感滴看完这本书我觉得要跟之前看过的霍 金写的另一本书宇宙的起源与归宿联 系起来。因为宇宙的起源与归宿中提 到的万物之理（将所有局部性理论结合成 一种“万物之理” ，按霍金的话来讲找到的 话，将会是理论物理的尽头、人类的终极 胜利）就是果壳中的宇宙中提到的 M 理论（也叫弦论） 。其中 M 理论包括 0-异 型、型、B、A、E-异型和 11-维超 引力。其中设计的的有 11-维超引力、P-膜、 M-理论、量子力学
2、、广义相对论、10-维膜、 超弦、黑洞。而 M 理论中将这些东西联系 起来的中心就是现今研究需要找出的目标。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 （普朗克在高一物理必修 2 本书出现过的， 普朗克长度为 1033 厘米，普朗克时间为 1043 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
3、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
4、 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
5、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
6、 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。依照霍金的理论，胚在虚时间的历史 将决定它在实时间的发展。高维泡泡在虚 时间中产生一个完全光滑的球形的 4 维 “果壳”的概率是最高的；然而，这又对 应于在实时间内以暴胀方式永远膨胀的胚。 星系不能在这种胚世界中形成，从而智慧 生命也不会出现。然而，高维泡泡在虚时 间中产生一个有点不光滑和偏离球形的 4 维“果壳”的概率虽然稍低一些，但是却 能与实时间中的减速暴胀过程（胚在开始 时有一个加速膨胀暴胀的相，随后膨 胀又缓慢下来）相对应。在这个减速暴胀 过程中，星系可能形成，智慧生命也会出 现。有趣的是，这些智慧生命将会创造一 种宇宙理论，认识到他们来自于不那么光 滑，也不那么圆的 4 维“膜” 。
