从爱因斯坦到霍金的宇宙——学习心得

在经过这几节课的学习后，我收获颇丰，并对赵峥教授的课程有了较为深刻的认识，对这门课产生了浓厚的兴趣。赵峥教授以其幽默的风格和四射的人格魅力深深感染了我。以下便是我在这门课中的学习与收获：

这门主要讲述的是对宇宙探索的过程和经验的积累，主要介绍和讲叙爱因斯坦和霍金对宇宙的贡献。

首先，教授讲了爱因斯坦的生平和物理学的革命。从爱因斯坦对自己只读过一年的阿劳中学的评价“这个中学用它的自由精神和那些不仗外界机势的教师纯朴热情，培养了我的独立精神和创造精神。正是阿劳中学，成为了孕育相对论的土壤”中我们懂得了，学校对学生的成才有多么的重要。正如赵峥教授总结的“宽容与空闲——科研成功”没有阿劳中学的思想自由，就没有爱因斯坦的追光遐想，更没有后来的相对论。想想，小时候我们都有这样的“幻想”吧，我们现在却平平凡凡，为什么呢？坚持，对！就是坚持，伟人都为他们的想法付出自己毕生的精力，他们忠诚“不是有希望才去坚持，而是坚持就有希望”的道理。高中生物书上的医生富兰克林她首先发现了DNA的螺旋结构，但就是因为她是医生不是科学家她受到更多抨击，她没有坚持而放弃了研究。后面的就是克里克和沃森经过不懈的坚持研究成功揭开DNA的神秘面纱——双螺旋结构，他们还获得1962年的诺贝尔生理医学奖。坚持的品质在爱因斯坦身上都是显示得淋漓尽致，他不管世人对相对论的不理解和反对，他一方面自己研究，一方面请教其他领域的学科，他从狭义相对论发展到广义相对论，孤独几年后到光线偏折实验证实相对论是正确的，世人才开始相信他的相对论。就是爱因斯坦的伟大物理贡献改良了牛顿的物理学不足，把物理学提升另一高度！

后来，教授讲了弯曲的时空——广义相对论。这一部分比较难去分析，就我现在理解就是“有质量的物体在空间里，它会压垮那个空间使时空弯曲，自由落体运动是惯性运动、引力质量等于惯性质量、万有引力和惯性力在时空点领域是等效的，所以相对论有相对性原理和光速不变原理”。赵峥教授总结的“创新=猜想+实验验证”，当爱因斯坦遇到狭义相对论惯性系（惯性系是相对绝对空间是静止或匀速直线运动的参考系就是惯性系；狭义相对论否定绝对空间）没法定义时，他想到的不是去定义这事，而是猜想“惯性系困难、万有引力困难和广义相对原理（惯性力困难）——可能是同一个困难，而且是一种几何关系。这个猜想打破了人类的惯性思维，的确，符合逻辑思维的事情就不是创新而是事情发展的必然趋势。

当时数学界也发生了一场革命，鲍耶、罗巴切夫斯基、高斯和黎曼创立非欧几里得几何，加上欧几里得几何的《几何原本》中第五公设（平行原理）——弯曲的几何学，还发展了黎氏几何——球面几何（正曲率）和罗氏几何——马鞍面上的几何（负曲率）。最终得出广义方程Ruv-1/2*R*guv=κ*Tuv（Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c） -gμν）其中 G 为牛顿万有引力常数。方程左边是时空曲率、右边是物质，这是由十二条带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程整合的。最后用三个实验证明广义相对论是正确的；一是水星近日点的进动，二是光线在引力场中的弯曲，三是光谱线的引力红移。成功真的不简单，要得天时得地利还要得人和，但机会是留给有准备的人，你不准备好你又怎么能捉住机会呢，机会一逝即去……

第三部分讲得是从白矮星、中子星到黑洞。提到黑洞我们最熟悉不过的就是霍金，可能在我们现实生活中首先听到或看到黑洞就是听《时间简史》介绍或看《时间简史》。其实不然，黑洞在拿破仑时代就已经讨论，当时提出叫这种星名为暗星——不发、不反光，米歇尔（1783年）在《宇宙体系论》和拉普拉斯（1796年）在《天体力学》都提到暗星。一般认为黑洞的密度都很巨大达100亿吨/立方厘米，后来发现如果质量有10的8次方个太阳质量那么重的黑洞密度和水一般。天文科学家把主序星光谱型为O、B、A、F、G、K、M(oh be a fine girl,kiss me!)。恒星的演变是主序星内部核聚变到外部核聚变（膨胀）形成红巨星，如果恒星质量小于1.4倍太阳质量会形成白矮星而终止生命；如果恒星质量达到钱德拉塞卡极限（1.4倍太阳质量）会经过超新星爆发形成中子星才终止生命，恒星质量达到奥本海默极限（2~3倍太阳质量）会经过超新星爆发形成黑洞终止一切。黑洞中t是空间，r是时间，时间朝里面。r=0——时间的终点，它被称为奇点（曲率发散）；黑洞有一个大小，边界叫视界（曲率不发散）。有一个很有趣的实验“火箭飞向黑洞时宇航员和无穷远观测者看到什么”，结果是宇航员就会穿过视界进入黑洞并且潮汐力不断增大到奇点会被撕裂；观测者看到火箭越来越慢、越来越红（红移）、越来越暗并且看不到火箭进入黑洞，因为光子停留在视界、光子慢慢往外跑。潮汐力是万有引力差的表现，如地球上的潮汐是月球和地球球心连线上地球两点有万有引力差，带动地球海水运动形成潮汐。我们知道牛顿和爱因斯坦不是神童，或者他们小时候还有点笨，但他们成就还是那么大。正如赵峥教授说的“老师既要照顾优秀学生，也要照顾看起来功课好像很一般的学生”。因为随时你都会教出一个“爱因斯坦”或者“牛顿”……

总之，机会总是垂青那些有准备的人，只要你勤于钻研，不懈追求，就一定能拥有属于你自己的明天

听《从爱因斯坦到霍金的宇宙》有感