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作者tsim (山猴大王吼嚕嚕)

看板book

標題[心得] 霍金時間簡史不愧為經典

時間Mon May 27 22:10:52 2013

無音樂無廣告 (全文很長所以建議看比較好讀的)圖文部落格：

https://monkeyinsight.blogspot.tw/2013/05/A-brief-history-of-time.html

現代科學發展到非常走火入魔的境界，不僅讓非專業人士霧裡看花，即使專業人士
恐怕也只能精通其中的一小部分。物理學就是一個例子，它飛躍的發展速度以及龐
雜的計算，讓非物理學家望塵莫及。然而物理學的研究成果除了一大堆計算之外，
其實也會影響到我們看待這個世界的方式，例如地球是不是宇宙的中心、上帝是不
是用擲骰子決定事件的發生。這就踏入哲學和神學的領土了。讀完Hawking的時間
簡史，不得不同情哲學家和神學家們，他們論戰的對手實在太強大了。即使Hawking
努力嘗試用最科普的語言（全書幾乎沒有探討任何公式，只解釋每個理論的概念），
並探討最能挑起大眾興趣的主題（時光旅行），但還是讓我讀的一知半解。

所以我這邊的心得分享，先談整本書給我的感想，再選幾個有趣、我看得懂、而且
說得出來的主題跟大家分享(要同時滿足這三個條件真是太難了...囧)。

讀這本書難免會想：人類到底是怎樣走到這一步的？更精確地說：西方人到底是怎
樣把研究推進到這個境界的？Hawking在書中沒有明確問出這個問題，但書末附了三
個人的小傳應該就是他的回答。伽利略，"responsible for the birth of modern
science"。折衝在天主教會和世俗君權之間，得以發表他的著作，開啟了現代科學
這片偉大的領域。作家何偉在《甲骨文》一書中聊到中國的優勢為何被西方逆轉，
可能是因為中國的大一統制度可以很有效率的發展這個政權有興趣的事物，但是如
果統治者沒興趣就很難發展了。而西方在羅馬之後就沒有大一統局面，不僅小政權
分立，政權又跟神權分開。有很多老闆也許會難以適從，但卻給了一些異端思想存
活的空間。教會不喜歡你嗎？沒關係，還有邊緣人的天堂－荷蘭可以出版。於是他
把時代的巨輪一腳踢到下坡路，誰也阻止不了他轉動。然後，牛頓，把整個宇宙用
精簡漂亮的公式描述（連國中生都學得會！）。接著，愛因斯坦，即使一生充滿政
治，仍然為科學界帶來相對論這偉大的理論，引領出二十世紀一大半科學的進展
（另一大半可說是量子力學帶動的）。

科學仍在前進，弦理論正在發展，誰知道它會把我們帶到哪裡去？弦理論真的是很
見鬼的東西，以前說最小的粒子可以再切成更小的粒子，這還可以想像，現在竟然
有天才提出說更小的單位是一條線段狀的東西?!難怪書中提到科幻小說的很多概念
其實最初都是由物理學家先想到的，這真的是個想像力豐富的領域。

這本書可說是20世紀物理學發展史，呈現出科學是如何藉由一個個的假設堆積出來
的。而且這堆積的結果不只是一本本積滿灰塵的論文而已，而是堆積出了一架架太
空梭，帶著人類踩上月球。

以下分享書中三個有趣的主題。

1. 相對論：時間和空間不是獨立的兩個概念

時間與空間不是獨立的概念。例如因果關係的一個重要條件是時間的先後順序（先
發生的事件才有可能成為後發生的事件的原因），聽起來跟空間沒什麼關聯，但
Einstein提出很重要的假設：世界上沒有東西比光速快，因為要把有質量的東西推
到比光速快會需要無限大的能量（除非經過蟲洞）。因此，要說是件A是事件B的發
生原因，這個因果關係的時間條件不只是事件B要發生在事件A的時間點之後，更重
要的是要發生在「事件A的時間點加上光速從事件A地點到事件B地點所需的時間」
之後。換句話說，即使事件B發生在事件A的時間點之後，但是是發生在事件A的光
到達事件B的標的物之前，我們也不能說事件A是事件B的原因。

以太陽對地球的影響為例，太陽如果突然熄滅，並不會立即對地球造成影響，而要
在八分鐘後（光從太陽到達地球的時間）才會開始施加影響力。假使在太陽熄滅五
分鐘後，地球上冒出一堆殭屍，我們就不能說太陽熄滅是造成殭屍出沒的原因，因
為尚未有任何影響因素傳到地球來。

乍聽之下滿難接受，可是想一想是有道理的。事件A要導致事件B，一定是什麼作用
力傳了過去。小明揍小華一拳，讓小華倒在地上的因素是小明的拳頭「傳」了過去。
小安在路上看飆車族一眼惹怒飆車族，也是因為「小安看他」這件事的光傳遞到飆
車族的視網膜，飆車族才會抓狂。「原因」是需要傳遞時間的，而傳遞總有個速度。
這個速度最快的就是光速，沒有其他東西比光速快，所以可以用光速界定出事件A是
否發生在事件B的時間之前。

由此，時間與空間完全混在一起了。

2. 時光旅行：未來人類不會來的

世界上沒有東西移動得比光速快，但我們可以扭曲空間，減少實際移動距離，也就
是所謂的穿越蟲洞。這是一種穿越時間的途徑。

藉由蟲洞快速穿梭在兩個星球之間，則可以在A星球的光傳到B星球之前，就先告訴
B星球的人「即將觀察到A星球發生某某事」。這也算是回到過去吧，回到過去那個
B星球的人還不知道A星球發生什麼事的時間點。這裡所謂的過去和未來，也是用光
速來定義。用上面的例子，太陽熄滅要八分鐘後地球人才會觀察到，也才會開始受
到影響。假如有人住在太陽上，一發現太陽熄滅就用全速衝到地球，照理說他必須
花超過八分鐘的時間才到的了，因為他不可能跑得比光速快。所以他到地球之後，
只會看見被太陽熄滅所影響的地球。然而，假如他穿越蟲洞，五分鐘就從太陽衝到
地球，他就相當於「回到過去」，回到地球受太陽熄滅影響之前的時間點，提早警
告人們太陽要熄滅了（然後很可能被當成瘋子）。

這是我比較能接受的時光旅行，因為我只看得懂這個...

Hawking還提了另一種穿越時間的做法，技術上實在看不太懂(什麼兩塊盤子間的
virtual photons)，不過他提出一個有趣的觀點：為什麼沒有人從未來回到現在呢？
可能因為現代沒有「出口」，我們的技術仍不足以把大片空間扭曲到容許人類進出。
但這個意思是不是說，時光機只要一發明，讓未來人類可以衝進那個當下，歷史就
會以不可思議的速度飆車了？

3. 測不準原理：當下無法測量，所以未來無法預測

只要測量，就會干擾。愈想測得準，干擾就愈大。這個原理真是太惱人了，有種被
玩弄的感覺。高中時候老師有提過這個原理的概念，我原本以為這純粹是個抽象觀
念，沒想到它背後是有很多計算的。而且這個原理的結論不是叫物理學家放棄（反
正怎樣都測不準嘛），而是可以依此而做出更多的推論。再次敬佩物理學家的偉大。

測不準原理另一方面也意味著，即使人類找出最完整的大一統物理學理論，未來仍
不可預測，因為我們無法正確的測出任何事物的當下狀態。聽起來又好像很悲觀？
不，物理學家不會悲觀。Hawking似乎把這視為物理學家永不失業的保障。因為假
如哪天人類真的找出終極物理學理論，物理學家仍可以繼續追尋更精準地測量方式，
以期更能夠了解我們的周遭的事件，以及我們自身的存在。

（Max Born: e04～我以為物理學在六個月內就會走到盡頭！）

--

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 1.162.48.174

推 dinohsu1019:不要忘了後來出了圖文並茂的圖解版喔 05/27 22:35

推 mepass:第二點指的時空旅行跟一般SF提到的時空旅行並不相同 05/28 00:57

→ mepass:指的是以超越光速的方式從甲地到乙地 05/28 00:58

推 KSJH:這本我有，但超過我理解的能力至今還擺著沒讀完 05/28 03:15

→ KSJH:有一本胡桃??的宇宙是類似領域，有豐富圖解但仍然超難懂...嗚 05/28 03:16

推 fatisuya:非理工出身看了真的很想死~XD 雖然我讀完了 05/28 09:03

推 jyenhuang:物理學六個月走到盡頭的發言知道出處嗎? 05/28 10:07

→ jyenhuang:因為我在英文和德文google裡面找不到 05/28 10:07

推 HAKUKE:這本之後還出另外兩本類似續集的,我常看到的是大概18還是19 05/28 11:21

→ HAKUKE:世紀時的物理學家認為物理學的大理論都被發掘完畢了,剩下只 05/28 11:22

→ HAKUKE:是些瑣碎的進展,所以覺得物理學這領域不會再有進展了 05/28 11:23

推 jyenhuang:對阿這我也聽過不過Max Born是量子力學開創者之一 05/28 11:49

→ jyenhuang:所以我很好奇他什麼時候說過這些話 05/28 11:49

Hawking原文如下：

... in 1928, physicist and Nobel Prize winner Max Born told a group of
visitors to Gottingen University, “Physics, as we know it, will be over
in six months.”

似乎當時以為質子是最後一個需要解決的問題，所以才會說出這句話

沒想到後來挖出中子、核能之類的東西又開創另一個廣大無邊的領域

這不能怪他，我相信許多人都希望在有生之年看到自己專精的領域發展到盡頭

不然就會抱著遺憾死去...
※ 編輯: tsim 來自: 59.125.119.143 (05/28 12:28)

推 socceror:推一下，有空一定要看一看這本書！ 05/28 13:21

推 groupie:曾有物理系朋友非常高興的給我這本書雖然看不懂(嘆 05/28 13:58

→ groupie:但著實影響我看生活大爆炸這美劇又讓我重新看這本 05/28 13:59

推 jyenhuang:所以是Hawking說得不過要找到Max Born說過這句話的來 05/28 14:16

→ jyenhuang:源，好像就沒有了囧 05/28 14:16

推 jyenhuang:我會特別有興趣的原因，因為我在Goettingen讀過很久的 05/28 14:20

→ jyenhuang:物理:P 05/28 14:20

會不會因為德國人覺得這句話太丟臉了，所以沒什麼在流傳

但是英國人見獵心喜一直拿來取笑XD

推 Pabitele:大塊有出新時間簡史和圖解時間簡史只有差在圖嗎? 05/28 14:21

推 HAKUKE:<新>是續集畢竟時間簡史出好幾年了,<圖解>比較類似簡單說 05/28 14:52

→ HAKUKE:明版(就我理解) 還有大設計(The grand design)也不錯 05/28 14:54

推 HAKUKE:Goettingen可以算是量子學聖地嗎XD 05/28 14:57

→ tsim:其實我也是在生活大爆炸看到霍金才挑起興趣去讀這本~ 05/28 19:13

※ 編輯: tsim 來自: 59.125.119.143 (05/28 19:18)

推 jyenhuang:後來我查到一些資料，其實那是Hawking有點斷章取義 05/28 23:17

→ jyenhuang:Max Born當時的前後文其實意思剛好相反只是Hawking只 05/28 23:18

→ jyenhuang:取那一句話來用... 05/28 23:18

→ jyenhuang:那時雖然量子力學已經開始發展，但大家心裡都還很不確定 05/28 23:18

推 nightheart:是丫....對我非理工出身的人,非常吃力....但我覺得精采 05/29 00:11

推 owenkuo:推 05/29 02:29

推 dinohsu1019:The Hidden Reality: Parallel Universes 05/29 15:27

→ dinohsu1019:and the Deep Laws of the Cosmos 05/29 15:28

→ dinohsu1019:by Brian Greene 也很有意思，八種平行宇宙模型 05/29 15:29

→ HAKUKE:B.Greene的三本書都看過都大推XD 05/29 19:10

→ tsim:感謝推薦～這個版果然高手如雲... 05/29 20:11

→ dinohsu1019:希望台灣多一點人收聽 Coast to Coast AM 05/30 00:12

→ dinohsu1019:平行宇宙等主題每隔一段時間都會有 05/30 00:12

推 wz4816:好書，但翻譯的不好，建議中英對照看（有時候會想到頭痛） 05/30 12:45

推 vnnb: tsim大這篇分享寫的真好！謝謝您。 12/31 05:56

推 Lighty: 推買了圖解+核桃努力啃中... 04/09 17:22

→ sneak: 其實我也是在生活大爆炸 https://muxiv.com 11/06 16:55

→ sneak: Parallel Un https://yofuk.com 12/31 03:16

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