目录

  • 1 爱因斯坦与物理学的革命
    • 1.1 物理学的起源
    • 1.2 “物理”一词在中国
    • 1.3 物理学的诞生
    • 1.4 “1642年”在物理学上的意义
    • 1.5 热学的发展
    • 1.6 明朗天空的两朵乌云
    • 1.7 并非神童的爱因斯坦
    • 1.8 求职不顺的爱因斯坦
    • 1.9 爱因斯坦的丰收年
  • 2 相对论从乌云中降生
    • 2.1 相对论的建立(Ⅰ)
    • 2.2 相对论的建立(Ⅱ)
    • 2.3 相对论的建立(Ⅲ)
    • 2.4 狭义相对论(Ⅰ)
    • 2.5 狭义相对论(Ⅱ)
    • 2.6 双生子佯谬
    • 2.7 爱因斯坦的创新之处
    • 2.8 爱因斯坦的关键贡献
  • 3 激动人心的量子之谜
    • 3.1 元素周期律的发现
    • 3.2 放射性的发现
    • 3.3 探索原子模型
    • 3.4 人才培养的成功方式
    • 3.5 矩阵力学与波动力学
    • 3.6 奇妙的波粒二象性
    • 3.7 关于薛定谔
    • 3.8 关于爱因斯坦
    • 3.9 相对论性量子理论
  • 4 比一千个太阳还亮
    • 4.1 中子的发现
    • 4.2 裂变的发现
    • 4.3 链式反应的发现
    • 4.4 原子弹与氢弹的研制背景
    • 4.5 伟大的奥本海默与玩“龙尾巴”的斯洛廷
    • 4.6 爱开玩笑的费曼
    • 4.7 原子弹的研制
    • 4.8 氢弹的研制及聚变原理
    • 4.9 中国决心制造原子弹
    • 4.10 中国原子弹研制的趣事
    • 4.11 原子能的和平利用
    • 4.12 杨振宁对科学的贡献
  • 5 点燃科学的朝霞
    • 5.1 中心火——毕达哥拉斯的宇宙
    • 5.2 地心火
    • 5.3 哥白尼与“地心说”
    • 5.4 伽利略与土星的光环
    • 5.5 开普勒——行星运动三定律
    • 5.6 牛顿与万有引力
    • 5.7 牛顿的生平
    • 5.8 走下神坛的牛顿
  • 6 弯曲的时空——广义相对论
    • 6.1 狭义相对论的困难
    • 6.2 马赫原理
    • 6.3 等效原理
    • 6.4 爱因斯坦对新理论的构想
    • 6.5 黎曼几何
    • 6.6 广义相对论的建立
    • 6.7 广义相对论的三个实验验证
    • 6.8 相对论的进展
    • 6.9 探索引力波
    • 6.10 展望
    • 6.11 爱因斯坦的学术成就与影响
  • 7 从白矮星、中子星到黑洞
    • 7.1 历史上的黑洞
    • 7.2 恒星的演化
    • 7.3 西北望 射天狼
    • 7.4 白矮星与红巨星
    • 7.5 中子星与脉冲星
    • 7.6 超新星爆发
    • 7.7 球对称黑洞
    • 7.8 转动和带电的黑洞
  • 8 霍金与黑洞
    • 8.1 黑洞的“激发态”
    • 8.2 霍金的学业生涯
    • 8.3 初露锋芒的天才
    • 8.4 奇性定理与面积定理
    • 8.5 霍金辐射
    • 8.6 真空热效应与边界效应
    • 8.7 霍金的主要成就和中国之行
    • 8.8 黑洞与时空性质的研究
    • 8.9 信息疑难与霍金打赌
  • 9 星空与太阳系
    • 9.1 太阳与月球
    • 9.2 八颗行星及其卫星
    • 9.3 小行星
    • 9.4 彗星
    • 9.5 什么是流星雨?
    • 9.6 星空巡礼
    • 9.7 星系与星系团
  • 10 膨胀的宇宙,虫洞和时间机器
    • 10.1 什么是宇宙学原理?
    • 10.2 爱因斯坦有限无边的宇宙模型
    • 10.3 膨胀的宇宙
    • 10.4 暗物质与暗能量
    • 10.5 关于“大爆炸”的错误观念
    • 10.6 虫洞——时空隧道
    • 10.7 时空涨落与时空泡沫
    • 10.8 时间机器
  • 11 对时间的认识和探索
    • 11.1 古希腊与中国古代的时间观
    • 11.2 两种科学时空观的争论
    • 11.3 时间的性质
    • 11.4 对奇性定理的质疑与第三定律
    • 11.5 自由光线的加速度
    • 11.6 时间的度量
    • 11.7 热力学第零定律
  • 12 文明的起源--探索人类的童年
    • 12.1 宇宙何时创生
    • 12.2 宇宙的编年史
    • 12.3 崇拜与图腾、文明与野蛮
    • 12.4 海洋文明与大河文明(Ⅰ)
    • 12.5 海洋文明与大河文明(Ⅱ)
    • 12.6 埃及考古与希腊考古
    • 12.7 三版《尚书》之辩
    • 12.8 司马迁与《史记》
    • 12.9 班固兄妹与《汉书》
    • 12.10 陈寿与《三国志》
    • 12.11 司马光与《资治通鉴》
    • 12.12 商代考古
  • 13 东西方文明的演进和比较
    • 13.1 思想大解放的时代:百家争鸣
    • 13.2 列强争霸与韬光养晦
    • 13.3 灿烂的古希腊文明
    • 13.4 大统一的西方:马其顿与亚历山大科学院
    • 13.5 大统一的西方:布匿战争与罗马的崛起
    • 13.6 大统一的东方:领先世界的秦汉
    • 13.7 大统一的东方:帝国的兴衰
    • 13.8 冲击东西方的游牧民族
    • 13.9 处于世界巅峰的隋唐
    • 13.10 宋:繁荣和创造的黄金时代
    • 13.11 资本主义前夜的曙光
    • 13.12 革命与变革:危机与机遇并存
  • 14 阅读
    • 14.1 阅读
  • 15 直播
    • 15.1 第一次直播
    • 15.2 第二次直播
奇性定理与面积定理
  • 1 视频
  • 2 章节测验




奇性定理指在现在的宇宙膨胀相的开端,时空被高度地畸变,并且具有很小的曲率半径。

宇宙大爆炸有一个初始奇点,那是时间开始的地方。黑洞内部有一个奇点,那是时间终结的地方。

霍金70年代研究爱因斯坦的引力理论,他发现在很一般的条件下,空间和时间一定存在奇点,时空似乎被无限弯曲。不过当时还不清楚奇点是否真实存在。伦敦伯克贝克学院的罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)证实,奇点确实会在黑洞中形成。后来,彭罗斯和霍金将同样的想法应用到整个宇宙中,并表明爱因斯坦的理论预测我们在遥远过去的奇点,这就是宇宙大爆炸。霍金与彭罗斯一起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。


1931年罗杰·彭罗斯出生于英国埃塞克斯州的一个医生家庭。他的爸爸是著名的人类遗传学家莱昂内尔·彭罗斯,罗杰·彭罗斯先进入伦敦大学的附属中学,而后进入伦敦大学学院。 他在1957年 被授予剑桥大学博士学位。与他爸爸一起合作,设计出常人难以做出的几何图形。他的设计被荷兰艺术家艾斯丘(1898-1972)(因创立光学幻影而闻名)收入石版画中。 1964年 在美国奥斯丁的德克萨斯大学工作时,罗杰·彭罗斯开始提出一种观点,他在牛津大学工作时,继续发展了这一观点——即磁扭线理论的新的宇宙理论。他用复数公然反对物理学的一些主要定理。 1965年,他的以著名论文《引力坍塌和时空奇点》为代表的一系列论文,和著名数学物理学家斯蒂芬.霍金的工作一起创立了现代宇宙论的数学结构理论。 1966年 任伦敦大学Birkbeck学院应用数学教授。 1972年 被选为伦敦皇家学会会员。 1973年 任牛津大学Rouse Ball数学教授。 1975年 与史蒂芬·霍金一起被授予伦敦皇家天文学会艾丁顿奖。 1985年 被授予伦敦皇家学会皇家奖。 1994年 被伊利莎白二世封为爵士。 1996年 继续在牛津大学研究其磁扭线理论。 1998年出版了《皇帝新脑》一书 2003年彭罗斯到普林斯顿大学讲演,题目是:《在新物理学宇宙里面的时尚、信仰、幻想》。



稳恒态宇宙模型指完全宇宙学原理,即宇宙在空间上均匀各向同性,在时间上稳恒不变;认为宇宙各处不断从虚无中产生物质,以保证宇宙膨胀中物质密度维持不变。克服了宇宙年龄困难和光度徉谬。在理论上违背了通常的守恒律,没有说明物质产生的具体途径和机制;在观测上得不到星系、射电源计数的支持,也无法解释背景辐射和元素丰度等事实。这条原理必须承认标准大爆炸模型,假若宇宙以一种极不规则的方式演化,即不会有生命及人类进化出现了,其无法承载所有物理定律,故其被否定了。