《宇宙轮回》-阅读杂记

一、概览（取自互联网）

1、作者：Roger Penrose，牛津大学终身名誉教授（Rouse Ball 数学主席）。 1988 年与斯蒂芬霍金一起获得沃尔夫物理学奖，以表彰他对宇宙学的重大贡献。他的著作包括《皇帝的新思想》和《通往现实之路》。

2、简介：

在《宇宙的轮回》中，彭罗斯提出了新的宇宙学图景，对于经常被问到的“大爆炸之前发生了什么“什么？”，给出了一个不可思议的答案。我们的加速宇宙可以被解读为新生的“大爆炸”。同时彭罗斯在没有使用任何复杂数学公式的情况下，详细讨论了许多基本元素及其作用，读者还可以看到各种标准和非标准宇宙学模型，宇宙微波背景的基本和无处不在的作用。以及星系核心的大质量黑洞以及它们最终通过神秘的霍金蒸发过程消失......

二、我为什么要读这本书？

最近刚看了纪录片《星球》，震惊于人类的渺小和宇宙的浩瀚。或许我之前也有过这个想法，但当时我还处于迷茫状态。看完《星球》后，这种感觉一下子变得清晰起来，于是我对宇宙产生了好奇，想要更多的了解它。看到这本书的书名，有点被《宇宙轮回》所吸引。看了本书的大纲，我有点同意作者的想法。我想知道《大爆炸之前发生了什么》，作者是谁？如何论证“宇宙的最终命运是一次新的大爆炸”。

三、备注

(一）第一章

1、关键词：热力学第二定律；熵;

2、看完后：

在看书之前，我先看了书的介绍和目录。被介绍给吸引了，然后看目录的时候，我觉得这本书一般是一种“科普”。真正开始阅读第一章后，我发现这门“科普”并不适合所有人，比如一个在物理领域没有基础的门外汉——那就是我。

“我的解释涉及到一些几何，但我并没有在正文中过多地摆弄方程式或其他技术，它们都在附录中。只有专家需要参考该部分。程序 I' m 这里呈现的其实是真假正统，但它的几何和物理基础很扎实。”

物理知识的吸收只停留在初中和高中的课本上，我还是个学生的物理渣。读起来有点生涩。但是我的疑惑还是没有得到解答，于是我就浏览而不是理解，不用自己逐字阅读章节中的所有内容，而是浏览了本书的第一部分。章节。

对“热力学第二定律”和“熵”等概念有新的印象。

“热力学第二定律不是一个方程，而是一个不等式，它只是断言一个孤立系统的一定量（我们称之为熵）——它是无序的度量（即“随机性”）系统的值 - 在稍后时刻的值将大于（或至少不等于）小于）它在之前时刻的值。”

“第二定律说，事情总是越来越‘随机’。”

“假设我们宇宙的起源在相空间中表现为一个微小的粗粒度区域，那么宇宙的初始状态有一个特别小的熵。只要我们考虑动力学定律可以满足熵宇宙，如上所述，宇宙的熵可以表示一定程度的连续性，那么我们只需要假设宇宙的初始状态——我们所说的大爆炸——由于某种原因具有极少量的熵（这个很小的数字有一个相当微妙的特征，我们将在下面看到）因此，熵 中的某种连续性意味着自大爆炸以来宇宙的熵相对逐渐增加（沿着时间的正常方向），这为第二定律提供了理论依据。”

作为专业人士，出于性方面的原因，我个人认为对原文的解释比较正统和可以接受，所以直接分享自己认识和理解的东西比较合理，只是作为阅读的痕迹。 “我们必须虚心”接受任何可能遇到的情况和观点。

(二）第二章

1、关键词：红移；多普勒效应;招行；均匀、各向同性的宇宙空间；四维时空；狭义相对论；零锥；引力坍缩（超大质量恒星坍缩成黑洞）；奇点；白矮星/黑矮星；宇宙监督；严格保形图；通货膨胀;白洞；可见光波段的增加现象表明谱线向红端移动了一定距离，即波长变长，频率降低；

(2）多普勒效应：如果a光源正远离观察者，就会出现红移(z>0)，当然，如果光源正朝着观察者，会有蓝移（z

(3）CMB(Cosmic Microwave Background)：宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射。

(4）狭义相对论：当一个物体运动时，质量会随着物体的速度而增加（质速关系），同时空间和时间也会随着物体的运动而变化物体的速度和变化，即会出现收缩效应和时钟慢效应。

(5）引力坍缩：恒星或星际物质在自身物质的引力作用下向内坍缩的过程，造成这种情况的原因是恒星本身无法提供足够的压力来平衡自身自身的引力，因此不能继续保持原来的静水平衡。引力将恒星物质拉得更近而坍缩。在天文学中，恒星形成或死亡的过程都会经历相应的引力坍缩。一颗超大质量的恒星坍缩成一个黑洞，当图中的未来锥体向内倾斜时，来自恒星的光无法逃脱它的引力。

(6）奇点：大爆炸前宇宙中的一种存在形式。它具有一系列奇特的性质，无限的物质密度，无限弯曲的时空和无限趋向的熵值接近于0等。科学家证明，在广义相对论的宇宙学中，“奇点”是不可避免的，同质各向同性的宇宙从“奇点”开始膨胀。

(7）白矮星（又称简并矮星）是一颗低光度、高密度、高温的恒星。因其白色，体积相对较小，故名白矮星。白色矮星是一颗演化到最后的恒星，主要由碳组成，外覆一层氢和氦，白矮星经过亿万年逐渐变冷变暗，体积小，含量低黑矮星（Black dwarf）是质量与太阳相近的白矮星（或质量更小的中子星）不断演化的产物，其表面温度下降并停止发光和发热。

（8）宇宙监督说的重点是，在普通的引力坍缩中，是不可能出现裸时空奇点的。这里的“裸”是指奇点的因果曲线可以延伸到远处的观察者。

(9）Strictly conformal map：二维区域D旋转（通过二维球体S^2）生成4维空间M.

(10）暴胀：宇宙暴胀的一个重要作用是消除光滑空间的不均匀性、各向异性和曲率。

(11）@ >白洞：黑洞的时间逆转。

2、后果：

见第一章我读了第二章。我很高兴遇到可以理解的段落/章节，但对晦涩的段落感到无助。以初学者的态度阅读文章，多以好奇的态度，吸收文章中的知识点。因为是在电脑前看电子书宇宙只有一个人在轮回，所以遇到看不懂的专有名词时，我会上网搜索一下，这样可以帮助我更好地理解文章的意思。因此，正如您在文章的上一个模块“关键字”中看到的那样，我记录了许多专有名词以及相关的解释或描述。

说实话，这本书对我来说还是挺专业的，所以看了两章还是没有得到我想要的答案，所以决定继续看最后一章。或许我读了之后还处于懵懂的状态，但解决问题和获取知识的过程还是很可喜的。也许我想从表面上“理解”这本书，这需要反复阅读和研究。

(三）第三章

1、关键词：零无穷；类似空间的 3D 表面；共形循环宇宙（CCC）；

(1）@>零无穷：两条粗斜分界线分别代表过去的零无穷和未来的零无穷；

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(2）类空间3D表面：大爆炸向外扩展成一个完全光滑的类空间3D表面；

(3） 假设的大爆炸前区域：光子和其他无质量（等效）粒子/场可以从大爆炸前的早期平滑过渡到大爆炸后的现在，反之亦然，我们可以将信息从后大爆炸时期转移到前大爆炸时期。

(4）共形循环宇宙（CCC）：整个宇宙可以看作是一个由连续几代组成的扩展共形流形，每一代都代表了膨胀宇宙的完整历史。每一代的延续到其次，作为一个共形的时空结构，可以完全平滑连接。

2、看完后：

这本书我终于看完了，虽然是以“浏览”的形式阅读的，但这本书的专业要求很高。正如译者在文末所说，“这不是一本纯粹的科普书——很多章节的描述都很专业。虽然数学公式隐藏了，但还是很容易阅读的。需要一点功夫和“需要读者有一定的物理学基础，尤其是相对论和量子（场）论。当然，也需要一点想象力和更多的耐心。”这和我读完第一章的感觉不谋而合。

当然，读这本书的初衷也实现了。

根据彭罗斯的共形循环宇宙模型理论，他把整个膨胀的宇宙宇宙的历史看成是一个“世代”宇宙只有一个人在轮回，那么整个宇宙就可以看成是无数个“世代”相连的一起。因此，关于宇宙“过去和未来”的问题可以得到解答，例如“大爆炸之前是什么？”，答案是“上一代的终结”；而长此以往，将诱发下一次大爆炸，进入新一代，即“宇宙的未来”。彭罗斯的共形循环宇宙模型将是巨大的 爆炸宇宙给出了一个看似稳定的世代交替和永恒循环的画面。

这个循环过程如何符合第二定律？它如何满足熵不断增加一代又一代？彭罗斯也提出了一个论点。彭罗斯认为，黑洞的自由度在霍金蒸发的过程中逐渐消失，即在黑洞蒸发和消失的过程中，熵逐渐从宇宙中消失，而当“ bang”发生度完全消失，熵被清除，下一次大爆炸开始了。

霍金蒸发

至于怎么证明，那就是专业度不够（没什么（=_=）），不能说。总的来说，这本书的内容对于像我这样的普通读者来说有些晦涩难懂。因此，读者在阅读之前需要思考阅读本书的目的。如果你和我一样只是“好奇”，建议可以直接阅读本书的最后一个模块《翻译后：宇宙如何轮回》。译者在本模块中对本书的整体框架进行了准确的勾勒，并在其中呈现了本书的主要理论和成果。