学习心得——从爱因斯坦到霍金的宇宙
2012-03-25 23:27阅读：
学习心得——从爱因斯坦到霍金的宇宙
一、学习历程
从我第一次听到要网上学限制性选修，我就既开心有担忧，开心是学校开始重视体育学科以外的学科教学，而且这课的内容非常符合我的兴趣取向，担忧也在学校，因为学校的网络有点不给力，平常打开网页都有困难，更何况是网上看视频这么奢侈呢。
百度一下《从爱因斯坦到霍金的宇宙》才知道这是北京师范大学赵峥教授讲的课。顺带地看了一下网友的评论，网友都说老教授讲课很有趣、很给力……带着无比激动的心情点击视频open，哇！学校的网络还行，难道学校就是只适合做学习的事情？对学习特别有劲的网络！
看视频课程本来就很酷，因为“可以听可以不听”，开心时认真听，不开心时就暂停去听音乐舒缓一下，精彩时就热烈鼓掌、呐喊，这些在现实课堂都很难满足，特别就是视频的暂停、回播和重播是现实课堂没有，做笔记时先思考再同化在笔记本里，不需要在课后整理像现实课堂中草书般的笔记。
二、本课程中三大道理
这个视频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。
第一部分是讲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”我们懂得了，学校对学生的成才有多么重要，学校的制度和管理对人类人才培养的地位是多么的崇高。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！
第二部分是讲弯曲的时空——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”……
三、爱因斯坦和霍金的主要生平和成就
爱因斯坦1879年3月14日上午11时30分，爱因斯坦出生在德国乌尔姆市；对他比较重要的年份是1895年在阿劳中学学习；1902年6月16瑞士伯尔尼专利局雇佣；1905年发表量子论、提出光量子假说、解决光电效应、4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》取得博士学位、5月完成论文《论动体的电动力学》——狭义相对论；1915年11月提出广义相对论引力方程的完整形式，并且成功地解释了水星近日点运动。
霍金1942年1月8日出生于英国的牛津；1974年
被选为英国皇家学会会员，他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少；1975~1976年间
获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章6项大奖；1978年
获物理界最有威望的大奖——阿尔伯特·爱因斯坦奖；1988年
出版《时间简史—从大爆炸到黑洞》，获沃尔夫基金奖；2009年8月12日
获得自由勋章。
看到最多的是这两位科学家对宇宙学的贡献、对物理学的深造和发展，并且他们都热爱科学、热爱和平和热爱全世界的人类。他们都拥有思想的自由，身体的无驱无束。
四、感悟宇宙、感受科学，科学的无止境进步
宇宙之博大，没有人知道有多大，人类的发展前途也无极限。霍金坐在轮椅上思考黑洞，揭示黑洞（现在叫霍金辐射）的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少，这又是常人无法完成的，霍金的精神——人类的意志是多么坚毅和不屈。面对黑洞爱因斯坦的广义相对论都有无足，还需要完善。就像美国有一位33岁的民间科学家提出的“超级极其简单的科学定律”这是一个八维空间240种粒子构成的空间结构，据称就是时空的秘密，时空的穿梭的条件。我们的科学任务还没完成，因为还有粒子没发现。
科学进步靠什么？靠的就是对科学的执着和耐得住孤独。中山大学最年轻的教授中山大学生命科学学院贺雄雷教授，他领导的课题组，在研究染色质结构如何调节DNA突变工作中取得重要进展，其研究成果以论文形式发表在3月9日的《科学》杂志上。这是中大史上首篇以第一单位在《科学》杂志发表的论文。而他在中大实验室里自己做实验没收入的两年，谁理解他？只有他自己知道自己需要什么，那就是对科学的执着！成功只留给付出过努力并坚持的人！！
