《超越时空：通过平行宇宙、时间卷曲和第十维度的科学之旅》读书笔记

加来道雄一直以来是我较为喜欢的高能物理学科普作者之一，其节目在未成年的时候还是很有感染力的，包括其写的一些书籍。不过随着自己逐渐长大，逐渐对这个世界产生了新的认识之后，发现对于平行宇宙，十维空间，超弦理论等理论愈发的着迷了。然而现实的两难是，对于科普性质的内容，实际上我已经读过很多了，而且科普目的毕竟只是为了便于理解，而不是对这些问题进行深入的探索；另外如果看十分专业性的文章，从自己科研的角度来看的话，会耗费相当多的时间精力，从现实性考虑是得不偿失的。毕竟，理想只是一种想法而已。

加来道雄的这本书，《超越时空》，又一次让我对于人的本质以及我们究竟存在于一个怎样的世界产生了思考，让自己看到了人类的渺小，同时也明白虽然在有生之年不可能看到，但是还有那些留待实现的东西，以及最真最纯的遐想。

此外，由于加来道雄的《平行宇宙》以及霍金的《大设计》与《超越时空》有异曲同工之妙，因此看完了这篇文章之后，仅仅将另外两本看简单的书评以及相关介绍就好。

首先，来说明以下阅读过程中写的重要观点的读书笔记(由于本人并不是高能物理领域的研究者，因此对下述内容以及观点的正确性不做解读)。

1. Kaluza-Klein理论：如果光能够通过真空传播，那是因为真空本身在振动，因为“真空”实际上存在于四维的空间和一维的时间之中。该理论对光的波动看似不需要媒介的这一现象做出了某种解释。
2. 我们何以看不见第五维：由于生存进化的原因，人们已经适应了在三维空间+一维时间上解决几乎所有的问题，增加一维对人类的发展并不会起到什么本质性的改变。但是我们看到的三维世界说不定是更高维世界的一个投影。
3. 自然规律在高维中更加简单：自然界中的四种基本作用力，在更高维度上可以得到有机的统一，从而使自然规律在高维上得到更加简单的呈现。作者做了一个很形象的比方，认为狮子在草原上驰骋我们可看到其英姿，但是如果将其关在笼子里却显得格格不入。在卡鲁差克莱因理论的基础之上，提出了超弦理论，该理论假设所有的物质都是由细小的振动弦组成的。该理论不仅验证了相关理论的自恰性，同时也预示了时空的精确维度：十维。
4. 平面国与立体国。前人为了帮助大家对四维空间有一个较为直观的理解，因此采取了降维的方式。将很多的概念以及理解的难点放在了平面国中的平面人对于三维世界的理解与认知上。虽然这种类比是否正确无从考量，但是实际上十分有趣，同时扩展了思路。
5. 黎曼的贡献。1.他用高维空间简化了自然规律；即对他而言，电磁以及引力仅仅是由超维空间的褶皱或弯曲所引起的结果； 2.他讨论了虫洞的概念。黎曼切口是多连通空间的最简单范例； 3.他把引力表述为场。由于度规张量（借助于曲率）描述了空间任一点的引力，因此说当把度规张量用于引力时它就是精确的法拉第场的概念。

关于超弦理论的引入以粒子如何变为弦部分的内容，个人觉得这种臆想只是为了自圆其说，并没有太大的意义。然后关于爱因斯坦的广义相对论，不知道加来道雄真的理解了没有，反正我不懂，因此也不对其进行相关问题的描述。

---

接下来基于柴知道的讲解对霍金的《大设计》进行简单的解读与总结。

作者通过将金鱼不能够养在扭曲的鱼缸中这一法令，引出我们人类或许也是生活在一个巨大的鱼缸中的，看到的东西都是扭曲的。此外，个人觉得有两处读书笔记十分精妙地说明了《大设计》中的主旨性问题：

我曾经在一次聚会上跟一个牧师聊天。这是一位非常虔诚的牧师，走到哪都带着一个破旧的随身听，里面放的是《圣经》录音带。我以为我的知识足以挑战他的信仰，我问他你怎么可能相信地球是在6000多年前被上帝创造的呢？我们有充分的证据表明地球上很多东西的年龄超过一百万年。不料这位牧师说了一个几乎让我目瞪口呆的理论。他说上帝创造万物的时候可以创造各种年龄的万物。这就好比说假设我现在可以创造出来一个人来，这个人的年龄看上去是20岁，可是他是什么时候被创造的？现在被创造的。

霍金在书里给出了一个不需要设计者的解释。霍金首先用所谓“无边界条件”来取消了“宇宙创生之前发生了什么”这个问题，这个条件说在早期宇宙的极端条件下，时间维被扭曲得好像一个空间维，也就是说那时候有四维空间而没有时间，也就不存在“之前”的问题了。进一步，早期宇宙处于量子态，而它的历史则是所有满足“无边界条件”的历史叠加的结果。一个量子的宇宙可以自发地诞生。

正如量子力学中的一个粒子可以有多种不同的状态，创世之后也可以产生多种不同类型的宇宙状态。每一个可能的宇宙中都有自己的一套物理定律和物理常数，我们只不过恰好生活在其中一个允许星系和人类出现的宇宙中而已。这就好比说既然有非常多的行星系统存在，我们恰好得到一个适合人类生存的地球就并不奇怪。

霍金在书里使用物理学的一些最新进展，比如M理论，和他本人在量子引力方面的研究成果作为论据，对这些大问题给了一个相当说得过去的答案。然而在专业的物理学家看来，这个论证很不严谨。书中用到的很多物理理论，比如说超引力，在数学上并不严格，更不用说M理论还远远没有得到实验证实。霍金几乎是等于宣称物理学家一直追求的“统一理论”已经成型，大问题的答案已经有了，可是很多物理学家不会同意他的看法，比如中科院理论物理研究所的李淼老师就不买账。

反正这些书，读完都会怀疑人生，所谓新的思考也就是人真的很渺小，没必要花时间放在一些无谓的事情之上，早到最为重要的事情，将人生过得有意义。

参考文献

1. 加来道雄. 《超越时空：通过平行宇宙、时间卷曲和第十维度的科学之旅》.
2. 加来道雄. 《平行宇宙》.
3. 霍金. 《大设计》.
4. 阅读笔记 – 十维超弦理论及其他
5. 阅读笔记 – 我们是一条振动的弦
6. 阅读笔记 – 物理学的逻辑和霍金的答案
7. 5分钟读《大设计》:霍金眼中的“终极理论”