量子力學(xué)和廣義相對論精選(九篇)
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第1篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
理論物理作為大學(xué)物理系本科的必修課，在大學(xué)生用一年到兩年的時間學(xué)完普通物理之后開始學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的所謂四大力學(xué)，即理論力學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)，應(yīng)該在第三年和第四年學(xué)完。這四門課的分量都很重，用到的數(shù)學(xué)知識很多超過基礎(chǔ)的高等數(shù)學(xué)的范圍。因此，合適的教材對于師生都很重要。著名教材為數(shù)不少，最著名的像蘭道和他的助手撰寫的大部頭巨著，堪稱經(jīng)典；但其難度通常超過一般大學(xué)生的接受水平，因而一些導(dǎo)論性的教程更受歡迎。而隨著現(xiàn)論物理學(xué)不斷向著更高水平、更深層次和更為廣泛的領(lǐng)域的發(fā)展，教材的內(nèi)容也不斷地更新。本書正是在這種思想指導(dǎo)下編寫而成的。
作者從事大學(xué)理論物理學(xué)位課程教學(xué)30多年，積累了豐富的經(jīng)驗，對傳統(tǒng)的理論物理的講授模式形成了自己一些獨特的看法。他嘗試以5個模塊形式，把他認為應(yīng)該掌握的理論物理內(nèi)容以一種統(tǒng)一的和自成體系的形式納入到單獨的一卷教程之中。這5個模塊涵蓋了20世紀理論物理學(xué)的所有重要分支，包括非相對論量子力學(xué)，熱與統(tǒng)計物理、多體理論，經(jīng)典場論（包括狹義相對論和電磁學(xué)）以及相對論量子力學(xué)和夸克與輕子的相互作用的規(guī)范理論。
本書把這5個模塊分成20章。第一模塊為非相對論量子力學(xué)，含第1-4章： 1. 量子力學(xué)的基本概念；2.表象理論；3. 近似方法；4.散射理論。第二模塊為熱與統(tǒng)計物理，含第5-12章：5. 熱力學(xué)基礎(chǔ)；6. 量子態(tài)和溫度；7. 微觀狀態(tài)的概率和熵； 8.單原子理想氣體； 9. 經(jīng)典熱力學(xué)的應(yīng)用； 10. 熱力學(xué)勢及導(dǎo)數(shù)； 11.物質(zhì)轉(zhuǎn)換和相圖； 12. FermiDirac和BoseEinstein統(tǒng)計。第三模塊為多體理論，含第13-16章：13. 多粒子系統(tǒng)量子力學(xué)和低溫?zé)崃W(xué)； 14. 二次量子化； 15. 相互作用電子氣； 16. 超導(dǎo)。第四模塊為經(jīng)典場論和廣義相對論.含第17-18章：17. 場的經(jīng)典理論；18. 廣義相對論。第五模塊為相對論量子力學(xué)和規(guī)范理論，含第19-20章：19. 相對論量子力學(xué)；20. 夸克和輕子相互作用的規(guī)范理論。
本書的一個突出特點是完整地給出了所有重要結(jié)果的詳細數(shù)學(xué)證明，使一個完成了高中數(shù)學(xué)課程和大學(xué)第一年物理學(xué)學(xué)位課程的學(xué)生能夠理解和欣賞理論物理很多重要結(jié)果的導(dǎo)出過程。只要是完成了較高一點水平的數(shù)學(xué)課程，讀者都會發(fā)現(xiàn)，書中的每一部分都是他們所需要的。
本書描寫的理論概念和方法通常包含在一年級研究生的課程中。本書附錄中列出了一份推薦閱讀的書目清單，以便讀者參考。
第2篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
2012年11月2日，一道強烈的無線電波從波多黎各的加勒比島上空劃過。沒有人可以直接用肉眼看見這個壯觀的“焰火”，但是它被這里的阿雷西博天文臺305米寬的射電望遠鏡捕捉到了。
射電天文學(xué)家一直在等待著這種信號：一個快速射電爆發(fā)。這種只持續(xù)千分之幾秒的極為明亮的射電脈沖，是宇宙中極為罕見的現(xiàn)象，迄今為止，世界上所有的天文臺監(jiān)視到這樣的事件總共也只有11次。
這些奇怪的脈沖究竟是什么仍是一個謎。一些人認為它們來自致密星體或是黑洞在與恒星“跳舞”時產(chǎn)生的。一些人甚至提出一個大膽的想法，聲稱它們可能是外星人發(fā)過來的信號。
最近又有人提出了新的解釋，認為這種信號是黑洞以一種全新的方式產(chǎn)生的。如果真的是這樣的話，那么這將會改變我們對宇宙的理解，還能把兩種水火不容的物理理論結(jié)合起來。它甚至是我們能解釋一切的開始。
黑洞內(nèi)的奇點
沒有什么比我們在試圖理解黑洞時更有困惑感了。黑洞是一種時空區(qū)域，它們的引力如此強烈，以至于沒有什么可以從黑洞中逃離出來。不管是什么，一個光子或是一位英勇無畏的宇航員，掉進黑洞就再也出不來。
這個結(jié)論是廣義相對論告訴我們的。根據(jù)廣義相對論，所有物質(zhì)最終會擠在黑洞的中心，在那里會形成一個奇點：一個密度無限大的點。而這種無限大的性質(zhì)使得目前所有的物理定律失效，因此，沒人會知道奇點那里發(fā)生了什么。
當(dāng)前的物理學(xué)中，描述引力的理論是廣義相對論，描述極為微小的空間下的理論是量子力學(xué)。為了搞清楚黑洞的奇點究竟是怎么一回事，我們需要知道在極為微小的空間中引力是如何發(fā)生作用的。也就是說，我們需要一個把廣義相對論與量子力學(xué)結(jié)合起來的理論，即找到一種量子引力理論。但可惜的是，把這兩個理論結(jié)合起來的難度很高，我們不知道這樣的理論究竟該是什么樣子的。
物理學(xué)家急需一個指引，使得他們找到通往量子引力理論的正確道路。而現(xiàn)在，一些科學(xué)家覺得這個快速射電爆發(fā)可能就是大家所等待的一個指引。
黑洞變白洞
新的想法來自于美國巴德學(xué)院的哈爾?哈格德和法國艾克斯-馬賽大學(xué)卡爾羅?羅威利一起做的研究。哈格德是圈量子引力論（一種量子引力候選理論）的奠基人之一，圈量子引力論認為時空是由無數(shù)個細小的纖維圈構(gòu)成的一種“織品”。從遠處看，這個“織品”好像是連續(xù)光滑的，但從近距離看，這個“織品”是由微小的不可分割的纖維圈構(gòu)成的。這種纖維圈就是時空本身的量子――時空最小的結(jié)構(gòu)。
他們把圈量子引力論應(yīng)用到黑洞那里，得到了一個驚人的結(jié)論：黑洞中心物質(zhì)密度達到一定值時就變得不可壓縮。也就是說，黑洞內(nèi)部并不存在奇點。相反，繼續(xù)擠壓會使得時空的纖維圈產(chǎn)生一個向外的壓力，發(fā)生“量子反彈”――一場會破壞整個黑洞的爆炸。
這并不是物理學(xué)家們第一次提出把黑洞變沒的把戲。例如，霍金就曾經(jīng)提出一種基于熱力學(xué)定律的機制，這會使得一個黑洞發(fā)生蒸發(fā)，直至最終消失，盡管這要花費極為漫長的時間。不過，哈格德和羅威利提出的這個新理論是很不尋常的，其中關(guān)鍵的一點是，黑洞發(fā)生量子反彈后，就變成了一個白洞。白洞與黑洞正好相反，是一個只出不進的時空區(qū)域，它“吐出”的粒子永遠無法再被它吸收。
廣義相對論認為，白洞在理論上是可以存在的，但黑洞卻不可能演變成一個白洞。哈格德和羅威利認為，黑洞演變成一個白洞，應(yīng)該是一種稱為隧道效應(yīng)的量子現(xiàn)象的結(jié)果，因此廣義相對論無法推導(dǎo)出來。隧道效應(yīng)可以允許粒子跨越不可能的障礙從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。在核聚變中，就有隧道效應(yīng)發(fā)生，例如在我們的太陽中，隧道效應(yīng)可以使得質(zhì)子克服一個不可逾越的能量勢壘來參與聚變。
在量子引力中，隧道效應(yīng)也能發(fā)揮作用。哈格德和羅威利的想法是，所有的物質(zhì)不管怎么坍縮，都無法形成一個奇點，在整個物質(zhì)接近一個單獨時空纖維圈時，整個黑洞通過量子隧道效應(yīng)變?yōu)榘锥吹母怕试絹碓酱?，直到“嘣！”黑洞突然變?yōu)榱艘粋€白洞。
黑洞爆炸的信號
黑洞能變?yōu)榘锥矗@個想法可能有點過于戲劇性。要想說服懷疑者最好的辦法就是真的能檢測到黑洞的這種爆炸。2014年，羅威利與幾個同事一起搞清楚了黑洞發(fā)生這種爆炸時會產(chǎn)生什么信號。
他們發(fā)現(xiàn)，黑洞爆炸產(chǎn)生的信號波長正好等于它的直徑。這樣的話，大黑洞產(chǎn)生長的波長，小黑洞產(chǎn)生短的波長。宇宙早期可能因物質(zhì)漲落形成很小的黑洞，這些黑洞甚至小到肉眼無法辨別的尺寸。這種黑洞被稱為太初黑洞，而太初黑洞爆炸產(chǎn)生的信號波長最短可以只有幾毫米。換句話說，這種信號正好處在紅外線和無線電波之間。
這個發(fā)現(xiàn)使得羅威利等人聯(lián)想到阿雷西博天文臺檢測到的神秘信號。他們認為，這些罕見的快速射電爆發(fā)可能就是太初黑洞爆炸產(chǎn)生的信號。他們在2014年向世界公布了他們的研究結(jié)果。他們預(yù)測出的黑洞爆炸信號是與觀測到的快速射電爆發(fā)最吻合的一個。
更進一步的預(yù)測
另外，他們的理論還做出了一個預(yù)測，可以在未來對其進行檢驗。這個預(yù)測與黑洞的量子反彈花多長時間有關(guān)。
羅威利等人的理論表明，黑洞的質(zhì)量越大，黑洞就需要經(jīng)歷更長的時間才能發(fā)生量子反彈。也就是說質(zhì)量越大，黑洞壽命越長。反之，質(zhì)量越小，黑洞壽命越短。
太初黑洞通常很小，是孤立在太空中的天體，它們的大小在誕生后就固定了下來。如果他們的理論是正確的，那么更小的黑洞會更早地發(fā)生爆炸，而且產(chǎn)生的快速射電爆發(fā)的波長會更短。
如果我們在地球上觀測到遙遠的太初黑洞的爆炸信號，那么這意味著這個黑洞很早就爆炸了，壽命比較短。壽命短，就意味著質(zhì)量小，產(chǎn)生的信號波長會更短。換句話說，更遠的太初黑洞爆炸信號的波長應(yīng)該比附近的更短。如果快速射電爆發(fā)也符合這種規(guī)律，那么這將極大地支持羅威利等人的理論。
目前，所有檢測到的快速射電爆發(fā)都是來自比較近的位置，所以波長是否隨著距離發(fā)生變化還不能被檢測出來。另外，目前總共只檢測到了11次快速射電爆發(fā)，這在統(tǒng)計學(xué)上幾乎沒有什么分析價值。所以，現(xiàn)在還需等待。隨著時間的推移，研究人員希望能發(fā)現(xiàn)更多快速射電爆發(fā)，并建立一個適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫。
宇宙大反彈？
廣義相對論預(yù)測的另一個出現(xiàn)奇點的地方，就是宇宙大爆炸的那一時刻。但是，如果時空的纖維圈會阻止黑洞內(nèi)部形成奇點，那么我們的宇宙是怎么來的？也許，并不是源自一場大爆炸，而是一場大反彈。
第3篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
結(jié)果有些出入意料，希格斯老爺爺遺憾落選，獎項授予美國的大衛(wèi)·維蘭德（David J.Wineland）和法國的塞爾日·阿羅什（Serge Haroche）。這兩名實驗物理學(xué)家在過去20多年的研究中開創(chuàng)了測量與操縱單個量子系統(tǒng)的實驗方法。阿羅什的實驗方法是用原子測量單個光子，而維蘭德的實驗是用激光控制單個離子。他們都反復(fù)進行了一系列實驗，并發(fā)表了大量論文。
科學(xué)背景
高中物理講過，原子中間是一個極小的原子核，是電子，不過原子層次的物理現(xiàn)象沒法用牛頓的經(jīng)典力學(xué)解釋，為了說清楚原子的事兒，物理學(xué)家們創(chuàng)立了量子理論。這個理論認為物質(zhì)粒子也具有波的性質(zhì)；粒子也不像皮球那樣缺乏個性地沿著確定的路徑運動，而是可以同時處于多種狀態(tài)，循著無窮多的任意路徑達到最終狀態(tài)。物理過程必須考慮所有可能路徑的總匯。
量子理論雖然如天書，卻是微觀世界真實的客觀規(guī)律。它不但用于原子能級、光譜、半導(dǎo)體、超導(dǎo)等現(xiàn)象，也被用于化學(xué)、生物等領(lǐng)域，還用來計算分子結(jié)構(gòu)以及解釋生物化學(xué)過程。沒有量子理論，孰不會有晶體管、集成電路、激光，也就不會有計算機與計算機通訊?？梢哉f，量子的宏觀應(yīng)用已經(jīng)使人類從電氣時代進入了微電子時代。
暈死人的量子世界
維蘭德來自于美國加州，中學(xué)時并不是最優(yōu)秀學(xué)生，在高中最后一年才對物理產(chǎn)生了興趣。大學(xué)原本讀的數(shù)學(xué)專業(yè)，后來才改學(xué)物理，拿到物理博士學(xué)位后在美國國家標準技術(shù)研究所當(dāng)研究員。他在那里干了37年，主要研究用離子束縛（iontrap）探索量子世界。
維蘭德與阿羅什的研究是直接操控并測試單個粒子的量子系統(tǒng)。對于維蘭德的實驗，他的方法是用電場把單個離子（如汞離子）限制在一個勢阱（可以把它想象成一個無形牢籠）內(nèi)，就像用磁場把磁懸浮列車懸在空中一樣。這個離子在勢阱里只能來回運動，無法逃逸出去。
被束縛在勢阱里的離子整體只能來回振動（你可以理解為折返跑），而離子內(nèi)部的電子也有不同的能級。這個振動的能量是量子化的，也就是一級一個臺階，只能在不同的能級之間跳躍。離子內(nèi)部的能量也是量子化的，也是一級一個臺階。
維蘭德的秘訣是調(diào)節(jié)激光的頻率，迫使離子內(nèi)部能級跳上一個臺階的同時讓它的振動能級跳下一階，這樣離子就會從內(nèi)部高能級回落到低能級，不斷重復(fù)下去達到降低振動能級的效果，使離子處于運動能量最低的狀態(tài)。離子從高能級向低能級躍遷的時候釋放的能量轉(zhuǎn)換為一個光子，而光子的頻率正比于它的能量。在固體與氣體中，原子能級躍遷時的發(fā)光受到其他原子以及自身運動的影響，導(dǎo)致頻率的擾動。而單個孤立的離子則不受這些因素的干擾，因而可以實現(xiàn)很高的頻率精度。在另一個實驗中，通過不同的激光對離子照射，使它同時處于兩個量子狀態(tài)——這就是量子力學(xué)里“薛定諤的貓”，而且進行了相應(yīng)的測量。在更為復(fù)雜的實驗中，三個離子形成量子纏繞狀態(tài)，構(gòu)成三個可以用于量子計算的量子位元（qubit）……過去對量子力學(xué)的檢驗大多是基于統(tǒng)計結(jié)果，而通過對單個離子的精準控制，維蘭德等人的各種實驗與測量直接從微觀層次驗證了量子力學(xué)。
阿羅什與維蘭德殊途同歸。他的實驗是通過兩面鏡子來回反射把光子關(guān)進一個空腔，通過測量這些光子對高能級原子的影響得出光子的量子信息。
應(yīng)用與展望
第4篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
想象一個裝滿圖書的房間，然后再想象所有的圖書都突然消失在空氣之中。那么，它們所含有的信息都消失了，對吧？但是，這個房間是不尋常的。房間里包含的所有信息都編碼在墻上、地板上以及天花板上。盡管這些圖書都消失了，但是你仍然可以通過觀察房間這些表面上的編碼信息，來了解這些圖書的所有細節(jié)。想知道房間里還發(fā)生了什么？去問墻紙。誰是兇手？去請教地毯。你感覺這個房間很怪異吧。
但如果你仔細想想，事情會更加怪異。如果所有的圖書都消失了，而它們所包含的信息卻沒有消失，那么這些圖書是否真的存在過？或者，它們不過是來自墻、地板和天花板上的信息的投影？這聽起來與全息圖類似。全息圖可以產(chǎn)生三維立體視角，但是所有的信息都編碼在一個二維的平面上――信息都是同一種，但是以不同的形式體現(xiàn)出來的。
令人驚奇的是，有越來越多的證據(jù)表明我們的宇宙可能就像上面那個想象中的房間。也就是說，我們看見的一切，可能只是編碼在遙遠邊界上信息的一個全息投影。
來自黑洞的啟示
就像宇宙中許多其它謎團一樣，這里的故事也是從黑洞開始的。
當(dāng)一個大質(zhì)量恒星死亡之后，就會形成一個黑洞。在恒星生命的最后階段，恒星內(nèi)致密的鐵核發(fā)生坍縮，在空間中“撕裂”出一個洞，而附近的物質(zhì)不可避免地陷落其中。20世紀70年代，英國物理學(xué)家霍金發(fā)現(xiàn)黑洞會輻射并損失質(zhì)量，最終會蒸發(fā)得一干二凈。廣義相對論認為黑洞的所有性質(zhì)――包括輻射出來的粒子――都與掉進它內(nèi)部的物質(zhì)無關(guān)，所以說輻射不攜帶任何與它內(nèi)部物質(zhì)有關(guān)的信息。當(dāng)黑洞蒸發(fā)殆盡之后，黑洞里的任何信息也就永遠消失了。這個發(fā)現(xiàn)被稱之為“黑洞信息悖論”。但許多物理學(xué)家都無法接受這個結(jié)果，原因在于它違背了量子力學(xué)的基本原理相違背――量子力學(xué)認為信息是不可摧毀的。
想象你把一本書的某一頁撕下來并燒掉，但這頁紙上的信息并不會被摧毀掉。盡管在實際中很難做到，但是從理論上來說，你可以把所有的灰燼收集起來，就可重新找回寫在這頁紙上的信息。這是因為對于物理學(xué)家來說，原來的信息是不可能從宇宙中消失的，這里始終存在著一種能把系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)恢復(fù)為以前狀態(tài)的辦法。而霍金得到的關(guān)于黑洞的初步結(jié)論，是掉進黑洞里的信息會被摧毀――輻射不攜帶任何有價值的信息，所以沒有辦法恢復(fù)到以前的狀態(tài)。
之后，物理學(xué)家們找到了一種挽救信息的方法。就像那個房間一樣，他們發(fā)現(xiàn)有關(guān)黑洞內(nèi)所有物體的信息副本，已編碼到了黑洞二維的事件視界上。事件視界就是黑洞的表面，有去無回的邊界。物理學(xué)家們把這種觀點稱之為全息原理。然而，這個觀點仍有些問題，物理學(xué)家們?nèi)栽谂Φ馗闱宄總€細節(jié)。
現(xiàn)實只是幻覺？
如果黑洞內(nèi)每一個三維物體的信息都可以編碼到黑洞的二維事件視界上，那么這種原理是否能應(yīng)用到整個宇宙？也許，我們所體驗到的三維存在，不過是來自二維表面上信息的投影，就像那些圖書不過是房間的墻、地板和天花板上信息的投影一樣。
許多物理學(xué)家認為，這個大膽的觀點可能會指引出一個成功的量子引力論。
量子引力論就是能把廣義相對論和量子力學(xué)結(jié)合起來的理論，它即可描述大尺度下的時空，也可描述小尺度下的時空――可描述整個宇宙內(nèi)的一切。但問題是，廣義相對論和量子力學(xué)很難結(jié)合在一起。經(jīng)過幾十年來，物理學(xué)家們找到了一種量子引力論的候選――弦理論。弦理論認為基本粒子事實上都是很小的振動著的弦。就像以不同種方式撥動琴弦會產(chǎn)生不同的聲音，這些弦以不同的形式振動會變成維不同的粒子。問題是這個理論要想成立，我們的宇宙空間維度不能只是三維，而是要有更多的維度。為了解決這個問題，通常認為這些額外的維度蜷縮在很小很小的空間里。
但是在1997年，阿根廷物理學(xué)家胡安?馬爾達西那做出了一個突破。他借助于全息原理，認為弦理論的復(fù)雜世界可能是更為簡單的現(xiàn)實的投影，如果弦理論是全息圖，那么我們應(yīng)該去尋找低維度上等價的科學(xué)理論――尋找墻壁而不是圖書。然后，與其為了得到量子引力而引入看不見的額外維，我們還不如去接受我們體驗到的一個維度不過是一個幻覺。
因此，胡安?馬爾達西那大膽指出，我們生活在一個巨大的全息圖里，我們所看到的周圍的一切只是二維表面的一個投影，他甚至用方程式證明了這個全息圖的存在。2013年，日本的物理學(xué)家通過計算再次證明了這個全息圖的存在。
用實驗來驗證
但是，驚人的理論需要有強有力的證據(jù)。
現(xiàn)在，美國費米實驗室正進行了一個名為“Holometer”的實驗，以此來對全息原理的一個預(yù)測進行檢測。這個預(yù)測是，如果宇宙可以只用量子理論來解釋，那么所有你通常接觸到的物理規(guī)律不僅可以適用于粒子，也可以適用于空間本身。根據(jù)量子理論中的不確定性原理，你永遠無法確定一個粒子準確的位置，你只能知道某個地方它出現(xiàn)的概率。而全息原理認為，這些物理規(guī)律都可應(yīng)用到空間本身，那么在最小的尺度下，空間本身會變得模糊不清。這如同你不斷放大電腦屏幕上的圖片時，最終會看到一個個像素，在這個尺度下，圖片已經(jīng)變得模糊不清了。
Holometer實驗就是來檢測這個預(yù)測的。Holometer設(shè)備包括一對彼此緊靠的干涉儀。每個干涉儀射出的一束1千瓦的激光，穿過分光鏡分為兩束，然后射向兩個互成直角的40米的探臂。兩束激光會被反射回來，經(jīng)過分光鏡后再合二為一。如果兩束激光空間本身能以完全相同的時間往返于探臂，那么重組后的激光與原來的是一樣的。如果一束激光延誤了一些時間，那么兩束激光就無法完美地合并在一起。
第5篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
物理學(xué)專業(yè)可分為“縱向深入”和“橫向擴張”兩方向?！翱v向深入”是向更微觀和更高速領(lǐng)域的深入探索，獲得描述新的領(lǐng)域最核心的物理模型?！皺M向擴張”是在“縱向深入”中得到的每一個區(qū)域的核心物理模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用該模型來探索和解決該領(lǐng)域每一個更具體和更復(fù)雜的問題，伸向更精細的世界。
縱向世界
下圖是目前物理學(xué)的四個“基本理論”所統(tǒng)治的區(qū)域，它是一個普遍的力學(xué)系統(tǒng)，用一個數(shù)學(xué)模型來描述物質(zhì)、時間和空間，以及他們之間的關(guān)系。這四個“基本理論”是人類幾百年來“縱向深入”所得到的四個核心物理模型。
一、經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）
圖中左下區(qū)域是“宏觀低速”區(qū)域，稱為經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）領(lǐng)域，即最早的牛頓力學(xué)及其后續(xù)發(fā)展的拉格朗日力學(xué)，哈密頓力學(xué)等。在中學(xué)物理課程中主要涉及的部分是牛頓力學(xué)。這里基本的數(shù)學(xué)模型是：空間是最簡單的歐幾里得幾何的三維空間，時間是另外一個和空間維完全無關(guān)的維度。物質(zhì)是質(zhì)點，或者是有限體積的質(zhì)點集合（剛體，流體），或者是遍布全空間無限體積的質(zhì)點集合（場，如電磁場）。質(zhì)點在空間中的運動符合伽利略變換。
這個領(lǐng)域孕育了第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命。它的“縱向深入”突破點是麥克斯韋的電動力學(xué)，并由此導(dǎo)致量子力學(xué)和相對論力學(xué)領(lǐng)域的出現(xiàn)。
二、相對論力學(xué)（Relativistic Mechanics）
圖中的右下區(qū)域是縱向深入到“宏觀高速”的區(qū)域，即愛因斯坦的相對論力學(xué)（Relativistic Mechanics）領(lǐng)域。
這里基本的數(shù)學(xué)模型是：狹義相對論（Special Relativity）時空是閔可夫斯基四維時空，即一維時間和三維空間由光速不變原理緊密聯(lián)系，組成一個平直的四維時空背景。廣義相對論（General Relativity）的時空是黎曼時空，即一個彎曲的四維時空。相對論力學(xué)里物質(zhì)依然是經(jīng)典力學(xué)里的質(zhì)點、體或場，但是它會直接影響時空背景。質(zhì)點在四維時空中的運動符合洛侖茲變換。
這個模型揭示了時間和空間不再是經(jīng)典力學(xué)中和物質(zhì)運動獨立無關(guān)的背景，而是與物質(zhì)的質(zhì)量、能量和運動緊密聯(lián)系。
三、量子力學(xué)（Quantum Mechanics）
圖中左上區(qū)域是縱向深入到“微觀低速”的區(qū)域，即量子力學(xué)（Quantum Mechanics）的地盤。它的建立以普朗克、愛因斯坦、波爾、德布羅意等物理學(xué)家的工作為先導(dǎo)，以海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利等物理學(xué)家的工作為主體。
這里基本的數(shù)學(xué)模型是：時空還是經(jīng)典力學(xué)中歐幾里得的三維空間加上獨立的一維時間，物質(zhì)運動還是符合伽利略變換，但物質(zhì)本身卻不再是質(zhì)點或者質(zhì)點的集合，而是分布在全空間的波函數(shù)。一切物理量的取值都要靠它與波函數(shù)在全空間的積分才能得到。
這個模型揭示了真實的微觀物質(zhì)不是只具備粒子性的質(zhì)點，而是同時具有波動性，即分布在全空間的波。
這個領(lǐng)域是現(xiàn)代物理學(xué)最大的領(lǐng)域，它孕育了20世紀后半葉的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命，使人類全面步入信息時代。
四、量子場論（Quantum Field Theory）
圖中右上區(qū)域便縱向深入到“微觀高速”區(qū)域，即量子場論（Quantum Field Theory）領(lǐng)域。它是量子力學(xué)和狹義相對論的結(jié)合。從量子力學(xué)的幾位創(chuàng)始人到標準模型的建立者，諸多20世紀物理學(xué)家們的工作完成了這個建立過程，其中包括楊振寧教授和李政道教授的貢獻。
這里基本的數(shù)學(xué)模型是：物質(zhì)的基本粒子是分布在完全的閔可夫斯基四維時空的波動場的激發(fā)態(tài)，場的基態(tài)是能量不為零的真空態(tài)。一個基本粒子的出現(xiàn)和消失（產(chǎn)生和湮滅）是它的場在該模式上的躍遷。場用量子化的拉格朗日密度來描述。
這個模型揭示了真實的物質(zhì)不僅是量子力學(xué)中分布在全空間的波，還和狹義相對論中的時空背景緊密相連。
從各個區(qū)域所建立起來的基本數(shù)學(xué)模型來看，量子場論區(qū)域是目前描述自然界最精確的模型，量子力學(xué)區(qū)域是描述自然界的低速近似，相對論力學(xué)區(qū)域是描述自然界的宏觀近似，經(jīng)典力學(xué)是描述自然界的宏觀低速近似（顯然關(guān)系已經(jīng)不大了）。
在這我們只能用“近似”兩個字，因為人類在了解和認識自然界的過程中是一個不斷深入的漸進的認識過程，一個不斷積累的認識過程，這個過程將永遠不斷地有新的發(fā)現(xiàn)，就像我們觀賞大自然的美景一樣，沒有終極，越看越美麗，越看越新奇。
橫向世界
一、經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）
經(jīng)典力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運動形式上就可建立剛體力學(xué)、流體力學(xué)、聲學(xué)，以及經(jīng)典的光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、磁學(xué)等學(xué)科?，F(xiàn)在的物理學(xué)家已經(jīng)很少涉及這個領(lǐng)域，因為在這個領(lǐng)域里基本的模型早已建立完畢并經(jīng)受住了時間的考驗，物理學(xué)家也早已把這個地盤交到工程師的手上了，研究的主流變成是對這些規(guī)律的應(yīng)用，這個領(lǐng)域與人類日常生活關(guān)系最近。
對于有志于從事機械、建筑、汽車、航天、熱能動力等專業(yè)的學(xué)子來說，牛頓力學(xué)和熱力學(xué)等是必須要掌握的物理基礎(chǔ)，這些物理基礎(chǔ)引發(fā)了人類第一次工業(yè)革命。對于有志于從事電力、通訊、電子工程等專業(yè)的學(xué)子來說，經(jīng)典電磁學(xué)和電動力學(xué)是必須要掌握的物理基礎(chǔ)，這些基礎(chǔ)引發(fā)了人類第二次工業(yè)革命。
學(xué)好這些基礎(chǔ)，能讓你輕快地進入到這些實用的領(lǐng)域中發(fā)展。
二、相對論力學(xué)（Relativistic Mechanics）
相對論力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運動形式上就可建立天體物理學(xué)、宇宙學(xué)等學(xué)科方向，研究宇宙大尺度物理現(xiàn)象，如引力等，從業(yè)人數(shù)在物理學(xué)界占較小的部分。
對于有志于研究天文學(xué)和恒星、地外行星、黑洞等各種天體以及宇宙奧秘的學(xué)子來說，這個領(lǐng)域便是其歸宿。這個領(lǐng)域的實驗主要以望遠鏡觀測為主。相對論力學(xué)領(lǐng)域是人類認識宇宙和了解宇宙的最前沿，它是人類了解太空的一扇窗口，但是離人類日常生活較遠。工作單位一般是各個天文臺、大型的地面觀測站和太空觀測站等科研部門。
三、量子力學(xué)（Quantum Mechanics）
量子力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運動形式上就可建立原子物理學(xué)、分子物理學(xué)、量子光學(xué)、量子電子學(xué)，以及凝聚態(tài)物理學(xué)等學(xué)科。物理學(xué)家中在這個領(lǐng)域的人數(shù)最多，僅凝聚態(tài)物理專業(yè)的人數(shù)就要占所有物理學(xué)家的三分之一以上，是物理學(xué)最大的分支。保守估計以量子力學(xué)為基礎(chǔ)理論的這個區(qū)域中的物理學(xué)家人數(shù)應(yīng)該超過所有物理學(xué)家總?cè)藬?shù)的一半。近十年的諾貝爾物理學(xué)獎有6次頒給了這個領(lǐng)域的科學(xué)家。
這個領(lǐng)域的特點是基礎(chǔ)理論模型完善，計算方便。實驗規(guī)模小，可在實驗室桌面上進行。理論和實驗課題數(shù)量多且分散，而且作為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，和化學(xué)與生物學(xué)等其他學(xué)科聯(lián)系緊密，因此它橫向擴張的速度最快，成果也遠多于物理學(xué)其他三個區(qū)域。
這個領(lǐng)域孕育了20世紀的現(xiàn)代科技革命，如半導(dǎo)體元件的發(fā)明、激光器的誕生、磁存儲介質(zhì)、液晶，以及最熱門的納米材料、超導(dǎo)體等都是拜他它所賜。因此這個領(lǐng)域不但適合想從事物理研究的學(xué)子加入，而且也適合想從事微電子學(xué)、納米材料、量子信息技術(shù)等新興專業(yè)的學(xué)子們學(xué)習(xí)。
四、量子場論（Quantum Field Theory）
量子場論模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運動形式上建立了量子電動力學(xué)（QED），電弱統(tǒng)一理論，量子色動力學(xué)（QCD）等理論，作為粒子物理（高能物理）的基礎(chǔ)理論，同時研究基本粒子的束縛態(tài)如重子、介子和原子核結(jié)構(gòu)等。這個領(lǐng)域是向物質(zhì)奧秘探索的最前沿，基本理論內(nèi)容最深奧、計算難度大，但是橫向擴張的工作很多。實驗需要在大型的粒子加速器上進行，規(guī)模龐大，課題集中，成果多是十年磨一劍，因此進展緩慢。
對于有志于探索物理最前沿的學(xué)子來說，這個領(lǐng)域最適合,但更需要具備耐得住寂寞和世俗誘惑的能力。這個領(lǐng)域風(fēng)光無限，魅力無限。
結(jié)語
第6篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
課余時間，我饒有興趣的簡讀了一本暢銷全世界的科學(xué)著作——《時間簡史》，其作者是當(dāng)代著名的宇宙學(xué)家、理論物理學(xué)家——斯蒂芬·威廉·霍金。這本科學(xué)著作可以說得上是將愛因斯坦的《廣義相對論》和量子力學(xué)結(jié)合得最完美的一本書，除這點之外，此書還詳細地闡述了黑洞效應(yīng)和大爆炸及宇宙奇點問題。
倘若這本書以數(shù)學(xué)公式、證明過程和科學(xué)術(shù)語為主，那么我認為它不可能這么暢銷全世界。這本書正是以它通俗的語言文字、幽默的插圖、強有力的論證過程和獨特的思維方式將讀者帶入廣漠無垠的宇宙，去體會黑洞邊緣的神秘，去感受大爆炸的壯闊，發(fā)人思考，引人入勝。
《時間簡史》的重點就是概述黑洞和宇宙奇點大爆炸理論，它從愛因斯坦的相對論開始一步一步的探討，補充了廣義相對論中的一些不足。作者認為宇宙是從一個密度、時空曲率無限大的奇點通過大爆炸而開始的，在大爆炸中，物質(zhì)的溫度非常高。在隨后過去的一秒鐘中，宇宙的溫度急劇下降，下降到大約100億攝氏度，于此同時也在不斷地膨脹，就使得正電子和反電子（帶正電荷的電子）互相碰撞以此湮滅，并釋放出大量光粒子，來維護宇宙的平衡。到了后來，得以有強力的作用從而使物質(zhì)不斷聚攏，聚攏，這就形成了古老的星球和星際物質(zhì)。我們的地球，也是通過這樣的物質(zhì)聚攏才形成的。
而書中的另一偉大成就是對黑洞的研究，黑洞最開始是愛因斯坦在《相對論》一書中作出的一個預(yù)測，他假設(shè)如果存在一空間的曲率非常大，物體的逃逸速度非?？?，快到連光也不能逃離這樣的空間。那么這樣的空間可以稱之為“黑洞”。但他認為既然連光也不能逃離黑洞，那么我們也無法觀測到它，它名副其實是一個非常黑的洞。但霍金結(jié)合了愛因斯坦的相對論和量子理論后提出：黑洞其實不“黑”，它可以放射出正反粒子，而且它還有這很高的溫度。正因為它放射出的正反粒子互相湮滅了，所以我們很難觀測到它。黑洞以極高的速度放射能量，當(dāng)能量耗盡時則會向宇宙大爆炸那樣從一個奇點發(fā)生強烈的爆炸，并在宇宙中消亡。
從這本書中我不僅獨到的是宇宙物理知識，我還讀到了一種敢于同命運抗?fàn)?，頑強不屈和樂觀向上的人生態(tài)度。眾所周知，霍金出這本書時已是全身癱瘓，可以活動的僅是3只手指。在這樣的條件下他憑著那充滿智慧與知識的大腦，毅然對宇宙發(fā)出思索，對真理發(fā)出挑戰(zhàn)。最后他成功了，出版了這傲然屹立于科學(xué)文獻之林的偉大著作?；艚饘τ谡胬韴?zhí)著追求的態(tài)度是一種至高的精神，也是我們每個人都要仰視的不滅光輝。
這個暑假，讀完了《時間簡史》，我才知道自己在這個物理學(xué)大師面前是有多么的渺小，斯蒂芬霍金。大師帶給我們的，是物理學(xué)的精華，根據(jù)他的文字，我有一些自己的想法。
首先是書里面提到的思想，這種思想對于現(xiàn)代物理學(xué)的進步有重大的意義，既將經(jīng)典廣義相對論與量子理論的結(jié)合?，F(xiàn)代物理學(xué)近百年的發(fā)展史來看，許多人都在做類似的嘗試，包括愛因斯坦他自己也在做與量子理論相和諧的相對論的延伸理論，不過他知難而退了，最后他把目光又放在了宇宙常數(shù)上，這是這個天才的失敗之處。不少人為了量子理論和相對論的和諧，做了許多邊緣學(xué)科，但我個人認為，都不如霍金大師做的那么徹底——量子引力論，量子是物質(zhì)粒子的非連續(xù)運動，而所有的量子困惑都起源于這種非連續(xù)運動。量子理論與引力的結(jié)合，即量子引力理論，目前還處于研究階段。這種理論的歷史說來話長，著名的廣義相對論家彭羅斯在昌德拉塞卡解出Dirac方程后，和霍金一道證明了黑洞的面積定理，隨后霍金做出了黑洞熱輻射定理，既從黑洞面積的非減性能讓人自然而然的想起叫做熵的物理量，黑洞處也具有熵的`特性。
從數(shù)學(xué)角度來看，不管量子引力論是不是大統(tǒng)一理論，但它有它的意義，對物理學(xué)有很好的影響。
霍金對于時間箭頭的描述十分有趣，讓我不禁想起曾經(jīng)尋根究底的哲學(xué)與科學(xué)理論齊頭并進的時代，但是現(xiàn)在科學(xué)對于哲學(xué)家來說，太具有數(shù)學(xué)化了，使得維特根斯坦都說：哲學(xué)只剩下了分析語言了。
由于暑假里韓教師讓我們再看一本數(shù)學(xué)故事書，所以上個星期天，我就硬拉著爸爸到上海書城給我買書。我想：一向都十分熱愛數(shù)學(xué)，并且又很喜歡看書的爸爸，必須能為我挑出一本適宜我看的書。果然，爸爸立刻為我挑出了一本他中意的書——《時間簡史》。
這本《時間簡史》是由著名的史蒂芬·霍金所寫的。書名叫做《時間簡史》，那么書中所寫的.一切自然是和時間有關(guān)的了。為了講明時間，作者從宇宙開始寫起，而后說到空間，而后又說到黑洞，而后再說到蟲洞，最終才得到了結(jié)論。書中的語言都充滿了知識性與專業(yè)性，讓我感到懵懵懂懂的。雖然如此，但我似乎也了解到了時間。如果讓我結(jié)合書中的話來談?wù)剷r間，那我會說：時間確實能夠是一種物質(zhì)，因為萬物皆是物質(zhì)，如果時間不是物質(zhì)，它也就失去了存在的意義，但很明顯，它對于我們無比重要，我們也無法離開時間。用書中的一句深奧經(jīng)典的話來概括時間：時間也許是不朽的，至少在我們這些生命短暫的物質(zhì)看來，那確實是不朽的，它在特定的時間和空間內(nèi)產(chǎn)生一個點，就這樣無數(shù)個點連接在一齊，變成線，變成面，就無限制地編織下去，直到宇宙的結(jié)束，如果那宇宙沒有結(jié)束，也就繼續(xù)不朽地編織下去，做那宇宙創(chuàng)造者的壽衣。
我覺得這本書不太適合我看，畢竟我還沒有學(xué)過物理，對書中所說的一切都還不理解，但我明白，這是一本對我們?nèi)祟悂碇v相當(dāng)重要的書。我想：等我長大一點了之后，再讀一遍這本書，到時候必須能掌握書中所說的知識。
其實初讀《時光簡史》只是正因它是霍金的著作，只是為了在閑暇之余與兄弟姐妹之間有一點談資罷了，不得不說這樣的科學(xué)著作實在難懂，相比我的張愛玲，三毛，劉墉來說卻是枯燥了一些，但它仍深深的吸引了我。將我引向了充滿幻想的未來。
說它單調(diào)是正因它沒有平平仄仄的語調(diào)，沒有風(fēng)花雪月的場景，沒有催人淚寫的辭藻，但他，卻擁有極嚴謹?shù)牡奶剿骺茖W(xué)的態(tài)度，以一種嚴謹?shù)目谖窍蛟蹅償⑹鲋邓{的宇宙，神秘的黑洞。父親不止一次的提醒我說我再也看不懂這么深奧的著作，開始我還不以為然，漸漸的我發(fā)現(xiàn)我只能讀懂其中一點，而絕大部分仍是懵懵懂懂。
斯蒂芬·威廉·霍金，一個極平凡的人，他正因在21歲時不幸患上了會使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，因此被禁錮在輪椅上，只有三根手指能夠活動。1985年，因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，徹底被剝奪了說話的功能，演講和問答只能透過語音合成器來完成。但他的智慧彌補了先天的不足，輪椅上的他還是可愛的，值得我敬佩的。30歲，他考查黑洞附近的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑洞會像黑體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會正因輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的好處，它將引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)一在一齊。
霍金的魅力不僅僅在于他是一個充滿傳奇色彩的物理天才，也正因他是一個令人折服的生活強者。他不斷求索的科學(xué)精神和勇敢頑強的人格力量深深地吸引了每一個知道他的人。患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥的他，幾乎全身癱瘓，不能發(fā)音。但他仍出版了《時刻簡史》，成為全球最暢銷的科普著作之一。對于這本書我實在做不出自我的評價，正因，可能在之后的幾年，我才能讀懂這本書，但是我能感受到這字里行間的一份堅持，一份嚴謹，甚至一份心酸。
其實更多的我將這本書當(dāng)作科幻小說來看，書里就是一個未知的世界，《時刻簡史》中，霍金念念不忘的就是大統(tǒng)一理論，這是愛因斯坦未盡的夢想?；艚鹪诒緯刑寡?，不能用單獨的美妙的公式描述和預(yù)測宇宙的每一件事情，正因量子理論的測不準原理決定了宇宙是不確定性和確定性統(tǒng)一的。在本書中，霍金透過地圖模型來說明宇宙的多樣性可能需要一組理論來進行描述。
第7篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
《時間簡史》是英國物理學(xué)家斯蒂芬·霍金創(chuàng)作的科學(xué)著作，首次出版于1988年。那么接下來給大家分享一些關(guān)于高二時間簡史讀后感2020，希望對大家有所幫助。
高二時間簡史讀后感1宇宙是無限的，所以存在著許多的奧秘?！稌r間簡史》這本書便向我們闡述了宇宙的奧秘。作者在書中探討了許多深奧并令人生畏的主題。其實，要想讀懂這本書，還真不是一件容易的事呢!
讀了這本書不僅讓我明白了宇宙是怎樣的，還讓我明白了空間，時間，以及相對論等。在愛因斯坦以前，幾乎所有人都認為時間和空間是絕對的。愛因斯坦所創(chuàng)立的相對論則告訴人們沒有絕對的事物，一切都是相對的。他曾用最短且最通俗易懂的話解釋過什么是相對論“如果你和你的朋友一起玩，不知不覺，你會發(fā)現(xiàn)時間過得很快，可你一個人在那里無聊，發(fā)呆，你會覺得時間過得非常慢”。就是這樣簡短的話勾起了我對科學(xué)的興趣。
讀了這本書后，我的腦子里便有許多疑問。宇宙有沒有大爆炸?宇宙是否曾經(jīng)是一個無限小的點?到底廣義相對論準不準確?人類最遠能達到宇宙的什么地方?黑洞到底是什么樣的?難道光速真的是速度的極限以致黑洞是人們無法逾越的鴻溝?所有的問題都只能打上一個問號。但就是這些問號，深深地吸引著我，讓我沉陷在想象的世界?；蛟S隨著科技的發(fā)展，將會有更多的伽利略站出來，讓這些都成為已知的答案，一切都要交給時間。
這本書的作者更是讓我敬佩的人，就是被稱為“宇宙之王”的霍金，可是命運對霍金卻是那么殘酷。1963年，21歲的霍金在劍橋大學(xué)讀研究生的時候，不幸患上了會導(dǎo)致肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，不久就完全癱瘓了，被長期禁錮在輪椅上。1985年，霍金因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，被剝奪了說話的功能。他在輪椅上坐了40年，全身只有3根手指能正常活動，就這樣，他身殘志不殘，撰寫了《時間簡史》，讓更多的人愛上了科學(xué)!為社會做出了巨大的貢獻。
一個人只要肯努力，就沒有不成功的事情。一定要相信自己啊，加油。
高二時間簡史讀后感2其實關(guān)注和閱讀《時間簡史》這本書，是一種從眾心理的推動。該書自出版始，一直都在中文圖書的暢銷榜上。特別是去年霍金去世，人們又一次熱議了《時間簡史》。前些時候，首張黑洞照片公布于世，轟動一時，仿佛當(dāng)下追逐科宙的科學(xué)奧秘是一種潮流。在這股潮流之下，自己也跟著在京東上拍下了這本《時間簡史》，不然OUT了。但實際上，誰真正關(guān)心時間或其簡史呢?可是人們總要致以關(guān)心，否則顯得太落伍了。于是我們能夠在各大書店的排行榜上看到《時間簡史》總是排在暢銷書的前幾名，還是一些大眾必讀書單里的常客。如果《時間簡史》的閱讀率確實如此之高，那么量子力學(xué)或者廣義相對論豈不是應(yīng)該成為大眾街談巷議的基礎(chǔ)議題了嗎?然而事實上，好像是在閱讀《時間簡史》，卻甚少進入到其中的真正議題，包括筆者本人，比較懵懂。
《時間簡史》成為了一個時尚名詞的集中領(lǐng)域，能成為個人所涉獵的篇目，那就足夠了，這其實也是當(dāng)下一種“急功近利”浮躁社會心理的折射，無形之中的時尚黑洞。言歸正傳，《時間簡史》這本書中，霍金帶領(lǐng)讀者遨游外層空間奇異領(lǐng)域，對遙遠星系、黑洞、夸克、“帶味”粒子和“自旋”粒子、反物質(zhì)、“時間箭頭”等進行了深入淺出的介紹，并對宇宙是什么樣的、空間和時間以及相對論等古老問題做了闡述，使讀者初步了解狹義相對論以及時間、宇宙的起源等宇宙學(xué)的奧妙。書中講述，時間起始點是宇宙大爆炸起點。宇宙是不斷膨脹著的，它在最初應(yīng)該收縮為一點，這一時刻被稱為宇宙大爆炸時刻。宇宙在這一點的密度無窮大，這一點即為數(shù)學(xué)上所稱的奇點。時間終結(jié)是黑洞。恒星由于引力作用會不斷收縮，會形成一個“黑洞”。黑洞表面引力很強，時間會在此終止。沒有了解過時間的歷史，何以走向時間的未來呢?關(guān)于時間和空間的思考，過去與未來的認知，《時間簡史》給出的更像是關(guān)于人類對超越自身思想束縛的突破史，畢竟如書中序言所說，對宇宙的認識，從古至今人類究竟有多確定呢?當(dāng)我看完此書的最后一頁，合上書，打開窗戶遙望浩瀚的夜空——可以說的是，此書的每一個字我都懂，但其他就有點看懵了。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。。。。。。(喻凱)
高二時間簡史讀后感3在喜馬拉雅聽了《人類簡史》和《未來簡史》，系統(tǒng)自動給推薦了霍金的《時間簡史》。試著聽了三章，出乎意料地發(fā)現(xiàn)該書寫得深入淺出，對原來覺得很玄妙的話題給出了非常簡明扼要的敘述，讓人腦洞大開。說完全能夠聽懂那是自欺欺人，但確實讓人長了不少見識，了解到現(xiàn)代物理學(xué)的一些經(jīng)典學(xué)說。后面一些難懂的章節(jié)只是跳著聽，特別是基本粒子夸克部分，如同聽天書，但終于還是囫圇吞棗聽完了。
想起來未來簡史作者的一個觀點，即未來的宗教一定是來源于科學(xué)，其實在在《時間簡史》這本書里很多關(guān)于宇宙起源時間的討論都可以說上升到了哲學(xué)的高度，探索的是我們的世界從哪里來到哪里去這樣基本的哲學(xué)命題，當(dāng)然這里沒有任何關(guān)于意識的討論，僅僅是從物理的宇宙宏觀到粒子微觀的討論，也涉及到了很多科學(xué)史的內(nèi)容。
本質(zhì)上這還是一本科普讀物，向人們介紹物理學(xué)前沿的一些理論，但并沒有任何數(shù)學(xué)推演(如果有，那就真成天書了)。而且書中內(nèi)容也大部分限于作者的研究領(lǐng)域，向美劇《生活大爆炸》里Sheldon研究的弦理論，書中就沒有提到(弦理論應(yīng)該是在時間簡史之后誕生的)。
說個書中的小細節(jié)：大爆炸理論的重要依據(jù)就是天文學(xué)家觀察到幾乎所有星球都在加速離開我們，那這是怎么觀測到的呢?其實就是基于很簡單的波源在運動中頻率的變化(火車由遠而近向你駛來時汽笛的聲音會變尖)，又叫多普勒效應(yīng)來判斷的。既然星球都在加速離開我們，那是不是說明地球是宇宙的中心了呢?作者給了一個很形象比喻：一個正在充氣膨脹的氣球，在氣球上每一個點上看，其他點都在遠離自己。
霍金的后半生只能坐在輪椅上靠著機器合成的聲音向人們發(fā)表些他的見解和預(yù)言，比如警告人們不要以向外太空發(fā)射電波的方式試圖跟外星人聯(lián)絡(luò)(中國科幻作家獲獎作品《三體》就描述了類似宇宙叢林法則和這樣做的后果);還警告機器人的進化遠遠超出了生物進化的節(jié)奏，可能會最終取代人類。。。。
而今，霍金走了，大概上帝怕他泄漏太多天機。
高二時間簡史讀后感4這個暑假，讀完了《時間簡史》，我才知道自己在這個物理學(xué)大師面前是有多么的渺小，斯蒂芬霍金。大師帶給我們的，是物理學(xué)的精華，根據(jù)他的文字，我有一些自己的想法。
首先是書里面提到的思想，這種思想對于現(xiàn)代物理學(xué)的進步有重大的意義，既將經(jīng)典廣義相對論與量子理論的結(jié)合?，F(xiàn)代物理學(xué)近百年的發(fā)展史來看，許多人都在做類似的嘗試，包括愛因斯坦他自己也在做與量子理論相和諧的相對論的延伸理論，不過他知難而退了，最后他把目光又放在了宇宙常數(shù)上，這是這個天才的失敗之處。不少人為了量子理論和相對論的和諧，做了許多邊緣學(xué)科，但我個人認為，都不如霍金大師做的那么徹底——量子引力論，量子是物質(zhì)粒子的非連續(xù)運動，而所有的量子困惑都起源于這種非連續(xù)運動。量子理論與引力的結(jié)合，即量子引力理論，目前還處于研究階段。這種理論的歷史說來話長，著名的廣義相對論家彭羅斯在昌德拉塞卡解出Dirac方程后，和霍金一道證明了黑洞的面積定理，隨后霍金做出了黑洞熱輻射定理，既從黑洞面積的非減性能讓人自然而然的想起叫做熵的物理量，黑洞處也具有熵的特性。
從數(shù)學(xué)角度來看，不管量子引力論是不是大統(tǒng)一理論，但它有它的意義，對物理學(xué)有很好的影響。
霍金對于時間箭頭的描述十分有趣，讓我不禁想起曾經(jīng)尋根究底的哲學(xué)與科學(xué)理論齊頭并進的時代，但是現(xiàn)在科學(xué)對于哲學(xué)家來說，太具有數(shù)學(xué)化了，使得維特根斯坦都說：哲學(xué)只剩下了分析語言了。
時間箭頭分為三種：
1、熱力學(xué)箭頭，根據(jù)熱力學(xué)第二定律熵總是隨著時間的推移而增加，反之時間隨著熵的增加而推移。
2、心理學(xué)時間箭頭，既我們認為時間的推移方向。
3、宇宙學(xué)時間箭頭，宇宙隨著時間的推移而膨脹，反之時間隨著宇宙膨脹而推移。
由于用數(shù)學(xué)方法建立穩(wěn)態(tài)的宇宙模型是非常艱難的一件事，所以，我們規(guī)定，我們的世界中時間算是實時間，我們可以假設(shè)有一種虛時間，用虛數(shù)來計量時間，在虛時間的宇宙里沒有奇點，所以，在虛時間里，不會有任何科學(xué)定律被違反，但是在實時間里，注定會有一個奇點，科學(xué)定律注定會在此處被違反，但我們的疑惑是我們生活在的世界里，是否一定是實時間?我們目前的發(fā)現(xiàn)不足以證明我們的宇宙中存不存在奇點，這種將是個謎。
高二時間簡史讀后感5其實初讀《時光簡史》只是因為它是霍金的著作，只是為了在閑暇之余與朋友之間有一點談資罷了，不得不說這樣的科學(xué)著作實在難懂，相比我的張愛玲，三毛，劉墉來說卻是枯燥了一些，但它仍深深的吸引了我。將我引向了充滿幻想的未來。
說它單調(diào)是因為它沒有平平仄仄的語調(diào)，沒有風(fēng)花雪月的場景，沒有催人淚寫的辭藻，但他，卻擁有極嚴謹?shù)牡奶剿骺茖W(xué)的態(tài)度，以一種嚴謹?shù)目谖窍蛭覀償⑹鲋邓{的宇宙，神秘的黑洞。爸爸不止一次的提醒我說我再也看不懂這么深奧的著作，開始我還不以為然，漸漸的我發(fā)現(xiàn)我只能讀懂其中一點，而絕大部分仍是懵懵懂懂。
斯蒂芬·威廉·霍金，一個極平凡的人，他因為在21歲時不幸患上了會使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，所以被禁錮在輪椅上，只有三根手指可以活動。1985年，因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，徹底被剝奪了說話的功能，演講和問答只能通過語音合成器來完成。但他的智慧彌補了先天的不足，輪椅上的他還是可愛的，值得我敬佩的。30歲，他考查黑洞附近的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑洞會像黑體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義，它將引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)一在一起。
霍金的魅力不僅在于他是一個充滿傳奇色彩的物理天才，也因為他是一個令人折服的生活強者。他不斷求索的科學(xué)精神和勇敢頑強的人格力量深深地吸引了每一個知道他的人?；加屑∪馕s性側(cè)索硬化癥的他，幾乎全身癱瘓，不能發(fā)音。但他仍出版了《時間簡史》，成為全球最暢銷的科普著作之一。對于這本書我實在做不出自己的評價，因為，可能在之后的幾年，我才能讀懂這本書，可是我能感受到這字里行間的一份堅持，一份嚴謹，甚至一份心酸。
其實更多的我將這本書當(dāng)作科幻小說來看，書里就是一個未知的世界，《時間簡史》中，霍金念念不忘的就是大統(tǒng)一理論，這是愛因斯坦未盡的夢想?；艚鹪诒緯刑寡?，不能用單獨的美妙的公式描述和預(yù)測宇宙的每一件事情，因為量子理論的測不準原理決定了宇宙是不確定性和確定性統(tǒng)一的。在本書中，霍金通過地圖模型來說明宇宙的多樣性可能需要一組理論來進行描述。
第8篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
關(guān)鍵詞：校本化；高中歷史；科學(xué)史
科學(xué)史是溝通自然科學(xué)和人文學(xué)術(shù)的最好橋梁。通過科學(xué)史的訓(xùn)練和熏陶，不僅可以培養(yǎng)文理兼通的人才素質(zhì)，而且還可以優(yōu)化人才的知識結(jié)構(gòu)，這是其他學(xué)術(shù)無法替代的?？茖W(xué)史是人類文明發(fā)展的一個重要組成部分，如果不懂科學(xué)史，就不能真正理解社會發(fā)展的歷史。就科學(xué)高中的培養(yǎng)目標而言，大部分畢業(yè)生將會從事理工科專業(yè)的學(xué)習(xí)和工作。而一個從事科學(xué)技術(shù)工作并且力求在科學(xué)技術(shù)上有所創(chuàng)新的人，如果對科學(xué)的發(fā)展缺乏整體上的了解，不能掌握科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律以及其他學(xué)科對本門學(xué)科的影響，就很難有所成就。因此，開設(shè)科學(xué)史這門課程尤為必要。這門課程重在還原人類認識自然界的本質(zhì)和運動規(guī)律的發(fā)展歷程，揭示科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律，特別是向?qū)W生提供著名科學(xué)家、發(fā)明家解決問題的思路和方法，進而為科高學(xué)子在科學(xué)研究的道路上提供借鑒，讓他們站在巨人的肩膀上，走得更遠。以下為科學(xué)史的具體學(xué)習(xí)要點：
一、科學(xué)史的意義與研究現(xiàn)狀
1.了解科學(xué)史的確立及其諸種功用，理解科學(xué)與正確之間的關(guān)系。2.掌握科學(xué)史研究中的內(nèi)史和外史，了解科學(xué)史在中國的發(fā)展現(xiàn)狀。
二、古希臘的科學(xué)與哲學(xué)
1.了解古希臘科學(xué)產(chǎn)生的背景。2.概述古希臘賢人對萬物本原的探究，認識對萬物本原的探究意義。3.了解亞里士多德在自然哲學(xué)、邏輯學(xué)以及系統(tǒng)的經(jīng)驗考察等方面的貢獻。4.知道古希臘在數(shù)學(xué)、物理、天文學(xué)等方面的貢獻，理解其對古代世界的影響。
三、古代中國的自然觀與科學(xué)技術(shù)
1.知道天人感應(yīng)與天人相分及宇宙演化思想，理解中國古代的時空觀念。2.了解天文學(xué)上的曠世之爭――渾蓋之爭，認識其對中國天文學(xué)發(fā)展的影響。3.概述中國古代傳統(tǒng)數(shù)學(xué)、計時技術(shù)和測向技術(shù)的發(fā)展演變。
四、阿拉伯的科學(xué)及科學(xué)在歐洲的復(fù)興
1.概述阿拉伯科學(xué)產(chǎn)生的歷史背景，了解其與古代希臘羅馬文化的淵源，認識“翻譯”為阿拉伯科學(xué)的真正起點。2.了解阿拉伯在數(shù)學(xué)、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)、光學(xué)和化學(xué)方面的發(fā)展，理解阿拉伯科學(xué)的世界意義。3.了解基督教、亞里士多德思想以及農(nóng)業(yè)技術(shù)革命對中世紀歐洲科學(xué)發(fā)展的影響，認識“1277大譴責(zé)”對人們打破亞里士多德思想對科學(xué)的束縛作用。4.理解文藝復(fù)興、宗教改革以及不同文明間技術(shù)的交往對歐洲近代科學(xué)革命的影響，準確把握宗教與科學(xué)的關(guān)系。5.了解培根倡導(dǎo)的實驗、哈維的血液循環(huán)說以及數(shù)學(xué)的新進展對科學(xué)在歐洲復(fù)興的作用。
五、近代科學(xué)革命――天文學(xué)、新物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)
1.理解哥白尼《天體運行論》在近代天文學(xué)方面的革命性作用，了解伽利略望遠鏡以及第谷的精密天文學(xué)對傳統(tǒng)天文學(xué)的沖擊，概述開普勒三大定律對哥白尼天文學(xué)的繼承與批判，理解近代天文學(xué)革命是近代科學(xué)革命的切入點。2.說明斯蒂文鏈、伽利略的實驗方法、笛卡爾的機械主義方法論、牛頓的萬有引力定律和物體運動三定律等對近代物理學(xué)發(fā)展的意義，明確近代物理學(xué)是近代科學(xué)的核心領(lǐng)域。3.了解微積分的創(chuàng)立，列舉笛卡爾、費馬、牛頓、萊布尼茨、歐拉、拉格朗日等人在微積分發(fā)展過程中的貢獻。4.概述古代煉金術(shù)對近代化學(xué)產(chǎn)生的影響，了解波義耳、拉瓦錫對近代化學(xué)誕生的貢獻。
六、生物學(xué)的重大突破――從進化論到遺傳學(xué)
1.了解達爾文進化論提出的背景以及達爾文的生平，認識其個人經(jīng)歷對其提出自然選擇的進化論的影響。2.認識孟德爾定律，理解孟德爾被稱為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人的原因，了解遺傳基本因子――DNA的發(fā)現(xiàn)對遺傳學(xué)發(fā)展的意義。
七、物理學(xué)的新突破
1.了解電磁學(xué)理論的建立和通信技術(shù)的發(fā)展，認識其對第二次工業(yè)革命的作用。2.簡述能量守恒定律和熱力學(xué)定律的建立過程，理解熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律之間的關(guān)系，并說明熱力學(xué)的基本定律對化學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科發(fā)展的影響。3.了解狹義相對論的兩條基本原理，概述廣義相對論的三大驗證，說明對廣義相對論正確性的認識。4.了解愛因斯坦對量子論方面的貢獻，理解相對論和量子力學(xué)之間的關(guān)系，認識量子力學(xué)的測不準原理。
八、數(shù)學(xué)的新時代
第9篇：量子力學(xué)和廣義相對論范文
大家早上好！
我是七2班的xxx，我發(fā)言的題目是“擁抱微笑”。
微笑，你曾給予過誰？誰又曾贈予過你？微笑是一股暖流，緩緩地流向人們的心田；微笑是一種力量，推動著我們前行。
生活中競爭無處不在，真正的競爭不是一場廝殺，殘酷只是表象，你是否吝惜給對手一個祝福的微笑？人生時刻都在PK，你不PK，就可能被PK掉。有時被PK敗了，也不要忘了給自己一個不怕失敗的微笑。
命運只留給霍金幾根能活動的手指，而他總是微笑著面對自己身體的殘缺，心靈灑滿陽光。在這種極端身體狀況下，霍金和羅杰彭羅斯合作，共同證明了奇性定理，并獨立提出了“霍金輻射”理論。他雖無法用健全的步履行走，但乘坐著“思考機器”，一次又一次越過了想象的邊界，在統(tǒng)一廣義相對論和量子力學(xué)方面邁出了重要的一步；他雖無法用正常的聲音表達，但在電腦的幫助下，一次又一次地成功演講，提出自己對世界的看法?；艚饛奈捶艞夁^生命的微笑！我們要學(xué)會微笑著面對挫敗和磨難，努力創(chuàng)造奇跡！
林肯曾碰到過不懷好意的挑釁。林肯身材瘦高，腿特長，有一位自命不凡的同事不無譏笑地問林肯：“一個人的兩腿應(yīng)該有多長？”林肯微笑著沉穩(wěn)地回答：“至少應(yīng)該碰得到地面。”有時候，微笑著面對嘲笑，把它當(dāng)成自己前進的動力，給別人一個寬容大度的微笑，又有何不可呢？
生命中如果缺少了微笑，那將多么黯淡！微笑與生俱來，沒有人會對微笑免疫。當(dāng)你用微笑擁抱他人，擁抱生活，擁抱這個世界時，幸福和快樂也會緊緊擁抱你！
俗話說“笑一笑，十年少。”微笑著面對一切，保持樂觀的心態(tài)，那么即便歲月無情地流逝了，你的心靈也會永葆青春的笑容！
