霍金的宇宙理论概述

霍金的宇宙和空间观?~

弦：宇宙的最基本单元 据新华社电 物质到底是由什么组成的？从分子、原子到电子、夸克……人类的探索不断深入。200多名中外专家昨天汇聚北京，探讨如何才能更好地拨动“宇宙的琴弦”。 在弦理论看来，弦是宇宙物质组成的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、夸克、中微子都是它的不同具体形态。到现在为止，弦理论还只是一种假说，人类尚未观测到基本的弦。弦理论是当今物理学界最大胆的理论假说。它第一次将广义相对论和量子力学这两大基础理论统一起来，有望解决一些物理学界的世纪难题，如黑洞的本质和宇宙的起源等。 无法“大统一”描述宇宙 据新华社电 自爱因斯坦晚年尝试建立一个能描述自然界所有力的统一场论后，很多科学家一直在追求建立一个能描述整个宇宙的大统一理论。霍金在报告中指出，目前我们关于宇宙的所有理论“既不协调，又不完善”。他认为，不太可能建立一个单一的能协调和完善地描述宇宙的理论。中国科技大学校长朱清时院士认为：“世界是多元化的。生物具有多样性，人类文化具有多元性，宇宙也应该是多层次和复杂的，不可能用单一的理论描述它。” 时空具有十维甚至十一维 霍金认为，宇宙在大爆炸处具有开端，并在黑洞处终结，在黑洞处时间就被压缩成一点。我们生活的时空，除了通常意义上的三维加上时间一维所形成的四维时空外，还有其它的额外维，时空是具有十维有时甚至是十一维的。 科学家谈“霍金现象” “我们没什么原始创新的东西” 理论物理界著名科学家何祚庥院士：《时间简史》一本科普读物能卖到2500万册，很不简单，而且这本谈时间来历的科普书本也的确让很多人开始了解、喜欢物理学。我很痛心地看到，在近十年的时间里，我们没有什么原始创新的东西，一直是跟在人家后面走。我怕再这样下去，会扼杀掉那些年轻科学家的创新意识。

主要讲述：宇宙是如何形成的？它是从哪里开始，又将在哪里结束？宇宙的本质是什么？人类为什么会在这里？星星为何会闪闪发亮？这是一趟充满惊奇的发现之旅，追随前行发现者的足迹，探索宇宙的奥秘，将会使你对人类自身的存在，以及周围的一切有焕然一新的理解。

斯蒂芬·霍金教授是继爱因斯坦之后最伟大的科学思想家。在他的带领下，我们踏上了数个世纪以来科学家们对宇宙的探索旅程。霍金教授凭借他的智慧与热诚，将最复杂的理论做了最细致明了的解释，使我们认识到人类如何逐渐地了解了行星、恒星、星系、宇宙，甚至是物质的特性。

扩展资料：

70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一。

他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务，是皇家学会会员。尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却出色地遨游到广袤的时空，去解开宇宙之谜。

宇宙论是一门既古老又年轻的学科。从亚里斯多德/托勒密的地心学说到哥白尼/伽利略的日心说的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动，只是到了20世纪20年代因哈勃发现了红移定律后，宇宙演化的观念才进入人类的意识。

哈勃发现，从星系光谱的红移可以推断，越远的星系以越快的速度离开我们而去，这表明整个宇宙处于膨胀的状态。估计在100亿到200亿年前曾经发生过一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一个极其密致、极其高热的状态中大爆炸而产生。

霍金认为他一生的贡献是，在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平，而且整个宇宙正是起始于此。

弗洛伊德最终的成就并非在于心理学，而是鼓舞了文学与艺术的发展。史蒂芬·威廉·霍金赋予了宇宙学研究以艺术气质，他使黑洞变成日常生活的一部分，激励了人们的好奇心，丰富了人类的精神生活，更破除了将科学非人性化倾向。我们仰望星空，那辽阔的未知疆域。

史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英国牛津，他的父亲弗兰克与母亲伊莎贝尔都就读于牛津大学，弗兰克主修医学，伊莎贝尔学习哲学、政治学和经济学。第二次世界大战爆发后，弗兰克原本想要从军报国，上级认为他如果从事研究工作可以对国家给出更有价值的贡献，他于是在一所医学研究院任职研究员，伊莎贝尔也在这所研究院找到一份秘书工作。

他们在这里相遇并且坠入爱河、共结连理。婚后，他们住在伦敦附近郊区海格特。那时正值纳粹德军轰炸英格兰，伦敦遭受几乎夜夜不停的空袭。夫妻二人被迫决定，伊莎贝尔应该搬迁到较为安全的牛津把孩子生下来。等到史蒂芬诞生后，伊莎贝尔才又回到海格特。在史蒂芬1岁与5岁时，他们还生了两个女儿菲莉帕与玛莉，史蒂芬14岁时，他们又收养了一个儿子爱德华。

有一次，他还从楼梯上摔下来，头先着地，造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时，状况更加恶化，他的讲话有些含糊不清。霍金的父母亲也注意到他的健康问题，带他去看专科医生。在21岁时，医生诊断其患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症，只有两年好活，但是，两年光阴飞驰而去，他仍旧活着。

60年代后期，霍金的身体状况又开始恶化，行动走路都必须使用拐杖，不再能定期教课。由于霍金逐渐失去写字能力，他自己发展出一种替代的视觉性方法，他在脑里形成各种不同的心智图案与心智方程，他可以用这些心智元素来思考物理问题。物理学者维尔纳‧以色列表示，霍金的思考过程，有如莫扎特只凭借想象就写出一整首极具特色的交响乐曲。

霍金不愿对恶疾低头，甚至不愿接受任何帮助。他最喜欢被视为是科学家，然后是科普作家，最重要的是，被视为正常人，拥有与其他人相同的欲望、干劲、梦想与抱负。

霍金的言语功能逐年退步，到了70年代后期，只剩下他的家人或密友能够听得懂他的话。 为了与其他人通话，他必须依赖翻译。在霍金的办公室大楼门口，没有设置专门给轮椅通行的残障坡道，剑桥大学不愿负担搭建残障坡道所需的款项，因此霍金与剑桥发生争执。

他与妻子共同发起活动敦促剑桥改善残障设施。但是，对于扮演残障权利代言人这角色，霍金的态度通常很摸棱两可，一方面他很想帮助残障族群，另一方面又想把自己跟残障和残障所伴随的挑战分开。他的这些态度引起了一些批评。

参考资料：百度百科-斯蒂芬·威廉·霍金

霍金所描述的宇宙，很像是克莱因瓶，有限而无界，是一个封闭的模型，就像地球，地球我们都知道是有限的，但是你从一点向前走，你永远都走不出地球，这就是无界。

与克莱因瓶相对应的是莫比乌斯环，克莱因瓶只有在四维中才可以看到全貌，三维中无法完美的表现出克莱因瓶的形状，因为我们的世界缺少一个方向。

在克莱因瓶里，无论你朝向哪个方向走，不管走多快，走多久，都永远到不了边界，他是有大小的，但是我们被维度所束缚，无法精确的测量它到底有多大，这和科学技术没关系，是根本性的束缚了我们，到目前为止，最能体现我们宇宙样子的，只有克莱因瓶了。

扩展资料

在数学领域中，克莱因瓶（Klein bottle）是指一种无定向性的平面，比如二维平面，就没有“内部”和“外部”之分。在拓扑学中，克莱因瓶（Klein Bottle）是一个不可定向的拓扑空间。

克莱因瓶最初由德国几何学大家菲立克斯·克莱因 (Felix Klein) 提出。在1882年，著名数学家菲立克斯·克莱因 (Felix Klein) 发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。

克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。

参考资料：百度百科-克莱因瓶

霍金的开放宇宙新理论

20世纪的天文观测表明，宇宙正处于膨胀的演化过程中。在时间上往过去反推，人们估计在100多亿年前宇宙是处于极其紧致极其炽热的所谓大爆炸奇性的状态。宇宙的演化必须服从爱因斯坦引力场方程。但是不同的初始状态会导致不同的演化。大爆炸奇性从何而来或者宇宙从何而来的所谓第一推动问题就摆到了宇宙学家的面前。 　　80年代初，科学家们提出了所谓的暴涨宇宙模型。在大统一破缺之后，宇宙有一个以指数形式膨胀的阶段。由于这种暴涨，相当任意选取的初始条件都会导致和今天观察到的宇宙大致相等的结果：宇宙是非常平坦的，均匀的，各向同性的，以及宇宙中物质分布的模式，如星系团、星系、恒星和生命形成等等。　　但是人们必须为暴涨理论本身选取一些合适的参数。这样宇宙初始条件的选取被转变为这些参数的选择。人们仍然没有彻底解决第一推动的问题，只不过是在一定程度上减弱了这个问题的尖锐性而已。　　真正解决第一推动问题的是霍金提出的无边界条件的量子宇宙论。在他的理论中，宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变，这就实现了宇宙的无中生有的思想。这个欧氏空间是一个四维球。在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段。然后膨胀减缓，再接着由大爆炸模型来描写。这个宇宙模型中空间是有限的，但没有边界，被称作封闭的宇宙模型。　　从霍金1982年提出这个理论之后，几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开。这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效。　　如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构，则宇宙空间究竟是有限无界的封闭型，还是无限无界的开放型，取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓，以至于使宇宙停止膨胀，最后再收缩回去。这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题。　　可惜迄今的天文观测，包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质，其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10。不管将来进一步的努力是否能观测到更多的物质，无限膨胀下去的开放宇宙的可能性仍然呈现在人们面前。　　可以想象，许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形，但始终未能成功。今年2月5日，霍金及图鲁克在他们的新论文“没有假真空的开放暴涨”中才部分实现了这个愿望。他仍然利用四维球的欧氏空间，由于四维球具有最高的对称性，在进行解析开拓时，也可以得到以开放的三维双曲面为空间截面的宇宙。这个三维双曲面空间遵循爱因斯坦方程继续演化下去，宇宙就不会重新收缩，这样的演化是一种有始无终的过程。　　霍金发表了这论文之后立即得到了国际学术界的反响。之后的20天(即2月25日)，他又写了一篇短文为他的一些计算进行辩护。　　封闭宇宙的重新坍缩会把世上的一切再次带回到极高温的大挤压状态。而开放宇宙的无限膨胀的前景也不甚美妙，宇宙将无限冷却下去。尽我所知，迄今没有人设想过如何避免这两种世界末日的来临，因为它将发生于极其遥远的将来。

弦：宇宙的最基本单元 据新华社电 物质到底是由什么组成的？从分子、原子到电子、夸克……人类的探索不断深入。200多名中外专家昨天汇聚北京，探讨如何才能更好地拨动“宇宙的琴弦”。 在弦理论看来，弦是宇宙物质组成的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、夸克、中微子都是它的不同具体形态。到现在为止，弦理论还只是一种假说，人类尚未观测到基本的弦。弦理论是当今物理学界最大胆的理论假说。它第一次将广义相对论和量子力学这两大基础理论统一起来，有望解决一些物理学界的世纪难题，如黑洞的本质和宇宙的起源等。 无法“大统一”描述宇宙 据新华社电 自爱因斯坦晚年尝试建立一个能描述自然界所有力的统一场论后，很多科学家一直在追求建立一个能描述整个宇宙的大统一理论。霍金在报告中指出，目前我们关于宇宙的所有理论“既不协调，又不完善”。他认为，不太可能建立一个单一的能协调和完善地描述宇宙的理论。中国科技大学校长朱清时院士认为：“世界是多元化的。生物具有多样性，人类文化具有多元性，宇宙也应该是多层次和复杂的，不可能用单一的理论描述它。” 时空具有十维甚至十一维 霍金认为，宇宙在大爆炸处具有开端，并在黑洞处终结，在黑洞处时间就被压缩成一点。我们生活的时空，除了通常意义上的三维加上时间一维所形成的四维时空外，还有其它的额外维，时空是具有十维有时甚至是十一维的。 科学家谈“霍金现象” “我们没什么原始创新的东西” 理论物理界著名科学家何祚庥院士：《时间简史》一本科普读物能卖到2500万册，很不简单，而且这本谈时间来历的科普书本也的确让很多人开始了解、喜欢物理学。我很痛心地看到，在近十年的时间里，我们没有什么原始创新的东西，一直是跟在人家后面走。我怕再这样下去，会扼杀掉那些年轻科学家的创新意识

要看懂霍金的时间简史要有很好的数学和物理基础。最起码的物理知识要精通高三的物理知识，对于数学要有很好的空间思维，否则讲了你也听不懂的 。

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固安县13783753678： 霍金的宇宙模型是怎样的 - ？
答炭首抗： 霍金所描述的宇宙更为理想,很像是克莱因瓶. 与克莱因瓶相对应的是莫比乌斯环,克莱因瓶只有在四维中才可以看到全貌,三维中无法完美的表现出克莱因瓶的形状,因为我们的世界缺少一个方向,在克莱因瓶里,无论你朝向哪个方向走,不管走多快,走多久,都永远到不了边界,他是有大小的,但是我们被维度所束缚,无法精确的测量它到底有多大,这和科学技术没关系,是根本性的束缚了我们,到目前为止,最能体现我们宇宙样子的,只有克莱因瓶了.

固安县13783753678： 霍金的空间理论,详解,谢谢 - ？
答炭首抗： 霍金的奇点理论 物理上把一个存在又不存在的点称为奇点,空间和时间具有无限曲率的一点,空间和时间在该处完结.经典广义相对论预言奇点将会发生,但由于理论在该处失效,所以不能描述在奇点处会发生什么. 作为一个世界的发生之初...

固安县13783753678： 霍金的宇宙观是什么? - ？
答炭首抗： 是“无边界条件的量子宇宙”观.

固安县13783753678： 谁能介绍下霍金的宇宙论呢? ？
答炭首抗： ”霍金推崇利用数学和物理手段寻找一个大一统理论,并且证明“宇宙不是偶然诞生的,需要上帝”,“宇宙的数学模型是有限无界”

固安县13783753678： 给我简单介绍一下霍金的理论? - ？
答炭首抗： 从大爆炸到黑洞.霍金认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此.

固安县13783753678： 霍金在宇宙学上有巨大的贡献,特别是什么理论? ？
答炭首抗： 霍金在宇宙学上有巨大的贡献,特别是他提出的黑洞熵和黑洞蒸发理论,已经成为宇宙学的基本公式,为人类宇宙研究揭开了新篇章.由于这些贡献,霍金被公认为英国最伟大的科学巨人.但是由于霍金的黑洞理论很难用实验验证,霍金等理论物理学家始终与诺奖无缘.到目前为止,他的理论几乎没有一个被验证过.

固安县13783753678： 霍金宇宙学说？
答炭首抗： 教科书是放P,无边是指空间时间暂且不知道有无止境,有界是说自给自足

固安县13783753678： 霍金的成就是什么? - ？
答炭首抗：[答案] 霍金史蒂芬·霍金是英国著名的天文物理学家和宇宙学家. 霍金的成就可以概括为: 第一,奇性定理.爱因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论.但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的. 第二,黑洞理论. 第三,无边界宇...

固安县13783753678： 霍金宇宙学说 - ？
答炭首抗： 霍金的意思为宇宙是有一个界限的,不论膨胀的有多快.但是你找不到他的边.而书本上的的定义就是宇宙无限大,既然无限大,那什么边界也就没意义了

固安县13783753678： 霍金的宇宙学说的核心是什么 - ？
答炭首抗：[答案] 宇宙大爆炸自奇点开始,时间由此刻开始.黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,最后以爆炸而告终.黑洞最终会蒸发.2004年7月,他改正了自己原来的“黑洞悖论”观...