宇宙物理学论文发表时间

出生 1879年3月14日德国乌尔姆逝世 1955年4月18日美国普林斯顿阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein�6�0，1879年3月14日—1955年4月18日），著名理论物理学家，相对论的创立者。爱因斯坦生平事迹爱因斯坦是当代最伟大的物理学家。他热爱物理学，把毕生献给了物理学的理论研究。人们称他为20世纪的哥白尼、20世纪的牛顿。爱因斯坦生长在物理学急剧变革的时期，通过以他为代表的一代物理学家的努力，物理学的发展进入了一个新的历史时期。由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系，经历了将近200年的发展，到19世纪中叶，由于能量守恒和转化定律的发现，热力学和统计物理学的建立，特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现，取得了辉煌的成就。这些成就，使得当时不少物理学家认为，物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了，留给后人的，只是在细节方面的补充和发展。可是，历史的进程恰恰相反，接踵而来的却是一系列古典物理学无法解释的新现象：以太漂移实验、元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等等。在这个新形势面前，物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾，但是，年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚，在洛伦兹等人研究工作的基础上，对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破，开辟了物理学的新纪元。爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论。1905年他发表了题为《论动体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论。这一理论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，而且还进一步揭示了物质和运动的统一性（质量和能量的相当性），发展了物质和运动不可分割原理，并且为原子能的利用奠定了理论基础。随后，经过多年的艰苦努力，1915年他又建立了广义相对论，进一步揭示了四维空时同物质的统一关系，指出空时不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，它并不是平坦的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间。根据广义相对论的引力论，他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播。这一理论预见，在1919年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实，当时全世界都为之轰动。1938年，他在广义相对论的运动问题上取得重大进展，即从场方程推导出物体运动方程，由此更深一步地揭示了空时、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论和引力论的研究，60年代以来，由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视。另外，爱因斯坦对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献。爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，一个富有哲学探索精神的杰出的思想家，同时又是一个有高度社会责任感的正直的人。他先后生活在西方政治漩涡中心的德国和美国，经历过两次世界大战。他深刻体会到一个科学工作者的劳动成果对社会会产生怎样的影响，一个知识分子要对社会负怎样的责任

爱因斯坦在天文方面的贡献的详细资料：划时代的大科学家，现代物理学的开创者和奠基人。他的工作对天文学和天体物理学有巨大的影响。 1879年3月14日生于德国乌尔姆镇，在瑞士度过青年时代。1900年毕业于苏黎世工业大学。毕业后即失业。经过两年的努力，才在伯尔尼的专利局找到固定工作。他早期的一系列有历史意义的贡献都是在这里完成的。1909年他开始在大学任教，1914年被邀请回到德国，任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1933年希特勒上台，爱因斯坦因是犹太人，又坚决捍卫民主，就首遭迫害，被迫迁居到美国的普林斯顿。1940年入美国国籍。1955年4月18日在普林斯顿逝世。十九世纪末叶是物理学的变革时期，新的实验结果冲击着伽利略、牛顿以来所建立的经典物理学体系。以洛伦兹等为代表的老一代理论物理学家力图在原有的理论框架内解决旧理论同新事实之间的矛盾。爱因斯坦则从实验事实出发重新考查了物理学的最基本的概念，抛弃了一些熟知的、但并不正确的观念，在理论上作出根本性的突破。他的一些主要成就都大大地推动了天文学的发展。爱因斯坦的一项开创性贡献是发展了量子论。量子论是普朗克于1900年为解决黑体辐射谱而提出的一个假说。他认为物体发出辐射时所放出的能量不是连续的，而是量子化的。然而，大多数人，包括普朗克本人在内，都不敢把能量不边续概念再向前推进一步，甚至一再企图把这一概念纳入经典物理学体系。爱困斯坦的态度则截然不同，他预感到量子论带来的，不是小的修正，而是整个物理学的根本变革。他把量子论推向前进，利用量子概念分析辐射的传播和吸收，提出光量子概念，完满地解释了经典物理学无法解释的光电效应的经验规律，从而动摇了光的波动论的正统地位。光量子概念的提出在人类认识自然界的历史第一次揭示了光同时具有波动性和粒子性（今通称二象性），它直接为德布罗意的物质波理论的建立，以及随后的量子力学的建立开辟了道路。这项工作获得1921年诺贝尔物理学奖金。爱因斯坦于1906年又把量子论扩展到物体内部的振动上去，成功地说明了低温时固体的比热同温度变化的关系。1916年他继续发展量子论，从玻尔的量子跃迁概念导出黑体辐射。在这项研究中他把统计物理概念和量子论结合起来，提出自发发射及受激发射等概念。从量子论的基础直到受激发射概念，对天体物理学，特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面--恒星大气理论，就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。作为爱因斯坦终生事业的标志是他的相对论。他在1905年发表的题为《论动体的电动力学》的论文中，完整地提出了狭义相对论。他根据惯性参考系的相对性和光速的不变性这两个具有普遍意义的概括，改造了经典物理学中的时间、空间及运动等基本概念。否定了绝对静止空间的存在，否定了同时概念的绝对性。在这一体系中，运动的尺要缩短，运动的钟要变慢。狭义相对论最出色的成果之一是揭示了能量与质量之间的联系。著名的关系式E=mc^2成为打开核能源理论的金钥匙。核能的发现，使长期存在的恒星能源的疑难最终获得了满意的解决。近年来发现越来越多的高能天体物理现象，狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。狭义相对论确立之后，爱因斯坦开始致力于引力理论的研究。他也象在建立狭义相对论的工作一样，抓住一个众所周知的基本事实，即：惯性质量同引力质量之比是一个与物性无关的普遍常数。根据这一点，他提出等效原理。经过多年的努力，终于在1915年建立了本质上与牛顿引力理论完全不同的引力理论---广义相对论。广义相对论从一开始就与天文现象有密切的关系。广义相对论的一系列关键性的检验，都是在宇宙“实验室”中完成的。根据广义相对论，爱因斯坦推算出水星近日点的（反常）进动，解决了一个天文学上多年不解之谜。同时，他推断光线在引力场中要弯曲。这一预言于1919年由爱丁顿等通过日食的观测而得到证实。在六十二年后的1978年，测定了射电脉冲星双星PSR1913+16的周期变化，许多人认为它完全符合引力波阻尼理论所作的预言，对广义相对论可能是又一个有力的证明。在强引力场情况下，广义相对论有许多独特的结论。例如奥本海默根据广义相对论预言，恒星在核能用尽之后，如果质量足够大，就不可避免地会演变成黑洞。1967年发现脉冲星并证实为中子星后，人们认识到到空中的确存在着强场天体。现在，天鹅座X-1被认为可能就是一个黑洞。上述这一切构成相对论天体物理学的基本内容，它是目前天体物理学中最活跃的分支之一。最能代表爱因斯坦对天文学有重大影响的莫过于他的宇宙学理论了。爱因斯坦在确立了广义相对论之后，紧接着就转向了对宇宙的考察。1917年，爱因斯坦发表他的第一篇宇宙论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考察》。象他多次以一篇论文开创一个领域一样，这篇论文宣告了相对论诞生。虽然时间已经过去六十多年了，但是，这篇论文所引进的许多观念至今仍富有生命力。在探索宇宙中，爱因斯坦首先指出无限宇宙与牛顿理论二者这间存在着难以克服的内在矛盾。在原则上，根据牛顿力学不能建立无限宇宙这一物理体系的动力学。从牛顿理论和无限宇宙这两点出发，根本得不到一个自洽的宇宙模型。因此，必然是：或者修改牛顿理论，或者修改无限空间观念，或者对二者都加以修改。爱因斯坦放弃了传统的宇宙空间三维欧几里得几何的无限性。他根据广义相对论建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型。在这个模型中，宇宙就其空间广延来说是一个闭合的连续区。这个连续区的体积是有限的，但它是一个弯曲的封闭体，因而是没有边界的。爱因斯坦在宇宙学的研究中引进用动力学建立宇宙模型的方法，引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念。而且他主张，宇宙的体积是无限的或有限的这个问题，只有依靠科学而不是依靠信仰才能解决。这种崇尚科学的态度，继承了由哥白尼等开创的科学探索精神。他曾说：“科学研究能破除迷信，因为它鼓励人们根据因果关系来思考和观察事物。”他的宇宙学研究，体现了这种反对迷信的精神。因此，无论是同意或反对他的宇宙观念的人，都有不能不承认，爱因斯坦在宇宙学中也写下了十分光辉的一页。20世纪最伟大的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert．Einstein)1879年3月14日出生在德国西南的乌耳姆城，一年后随全家迁居慕尼黑。爱因斯坦的父母都是犹太人，父亲赫尔曼·爱因斯坦和叔叔雅各布·爱因斯坦合开了一个为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表的电器工厂。母亲玻琳是受过中等教育的家庭妇女，非常喜欢音乐，在爱因斯坦六岁时就教他拉小提琴。爱因斯坦小时候并不活泼，三岁多还不会讲话，父母很担心他是哑巴，曾带他去给医生检查。还好小爱因斯坦不是哑巴，可是直到九岁时讲话还不很通畅，所讲的每一句话都必须经过吃力但认真的思考。在四、五岁时，爱因斯坦有一次卧病在床，父亲送给他一个罗盘。当他发现指南针总是指着固定的方向时，感到非常惊奇，觉得一定有什么东西深深地隐藏在这现象后面。他一连几天很高兴的玩这罗盘，还纠缠着父亲和雅各布叔叔问了一连串问题。尽管他连“磁”这个词都说不好，但他却顽固地想要知道指南针为什么能指南。这种深刻和持久的印象，爱因斯坦直到六十七岁时还能鲜明的回忆出来。爱因斯坦在念小学和中学时，功课属平常。由于他举止缓慢，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师对他更是厌恶，曾经公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生，竟想把他赶出校门。爱因斯坦的叔叔雅各布在电器工厂里专门负责技术方面的事务，爱因斯坦的父亲则负责商业的往来。雅各布是一个工程师，自己就非常喜爱数学，当小爱因斯坦来找他问问题时，他总是用很浅显通俗的语言把数学知识介绍给他。在叔父的影响下，爱因斯坦较早的受到了科学和哲学的启蒙。父亲的生意做得并不好，但却是一个乐观和心地善良的人，家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭，这样等于是救济他们。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德，他们都是学医科的，喜欢阅读书籍、兴趣广泛。他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭，并和羞答答、长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”，他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看。麦克斯在爱因斯坦十二岁时，给了他一本施皮尔克的平面几何教科书。爱因斯坦晚年回忆这本神圣的小书时说：“这本书里有许多断言，比如，三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是可以很可靠地加以证明，以致任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我留下了一种难以形容的印象。” 爱因斯坦还幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了自然科学领域里的主要成果和方法，科普读物不但增进了爱因斯坦的知识，而且拨动了年轻人好奇的心弦，引起他对问题的深思。爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎世的联邦工业大学工程系，可是入学考试却告失败。他接受了联邦工业大学校长以及该校著名的物理学家韦伯教授的建议，在瑞士阿劳市的州立中学念完中学课程，以取得中学学历。1896年10月，爱因斯坦跨进了苏黎世工业大学的校门，在师范系学习数学和物理学。他对学校的注入式教育十分反感，认为它使人没有时间、也没有兴趣去思考其他问题。幸运的是，窒息真正科学动力的强制教育，在苏黎世的联邦工业大学要比其他大学少得多。爱因斯坦充分的利用学校中的自由空气，把精力集中在自己所热爱的学科上。在学校中，他广泛的阅读了赫尔姆霍兹、赫兹等物理学大师的著作，他最着迷的是麦克斯韦的电磁理论。他有自学本领、分析问题的习惯和独立思考的能力。早期工作 1900年，爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业。由于他对某些功课不热心，以及对老师态度冷漠，被拒绝留校。他找不到工作，靠做家庭教师和代课教师过活。在失业一年半以后，关心并了解他才能的同学马塞尔·格罗斯曼向他伸出了援助的手。格罗斯曼设法说服自己的父亲把爱因斯坦介绍到瑞士专利局去作一个技术员。爱因斯坦终身感谢格罗斯曼对他的帮助。在悼念格罗斯曼的信中，他谈到这件事时说，当他大学毕业时，“突然被一切人抛弃，一筹莫展的面对人生。他帮助了我，通过他和他的父亲，我后来才到了哈勒(时任瑞士专利局局长)那里，进了专利局。这有点象救命之恩，没有他我大概不致于饿死，但精神会颓唐起来。” 1902年2月21日，爱因斯坦取得了瑞士国籍，并迁居伯尔尼，等待专利局的招聘。1902年6月23日，爱因斯坦正式受聘于专利局，任三级技术员，工作职责是审核申请专利权的各种技术发明创造。1903年，他与大学同学米列娃.玛丽克结婚。 1900～1904年，爱因斯坦每年都写出一篇论文，发表于德国《物理学杂志》。头两篇是关于液体表面和电解的热力学，企图给化学以力学的基础，以后发现此路不通，转而研究热力学的力学基础。1901年提出统计力学的一些基本理论，1902～1904年间的三篇论文都属于这一领域。 1904年的论文认真探讨了统计力学所预测的涨落现象，发现能量涨落取决于玻尔兹曼常数。它不仅把这一结果用于力学体系和热现象，而且大胆地用于辐射现象，得出辐射能涨落的公式，从而导出维恩位移定律。涨落现象的研究，使他于1905年在辐射理论和分子运动论两方面同时做出重大突破。 1905年的奇迹 1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个史无前例奇迹。这一年他写了六篇论文，在三月到九月这半年中，利用在专利局每天八小时工作以外的业余时间，在三个领域做出了四个有划时代意义的贡献，他发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动理论和狭义相对论这四篇重要论文。 1905年3月，爱因斯坦将自己认为正确无误的论文送给了德国《物理年报》编辑部。他腼腆的对编辑说：“如果您能在你们的年报中找到篇幅为我刊出这篇论文，我将感到很愉快。”这篇“被不好意思”送出的论文名叫《关于光的产生和转化的一个推测性观点》。这篇论文把普朗克1900年提出的量子概念推广到光在空间中的传播情况，提出光量子假说。认为：对于时间平均值，光表现为波动；而对于瞬时值，光则表现为粒子性。这是历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。在这文章的结尾，他用光量子概念轻而易举的解释了经典物理学无法解释的光电效应，推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。这一关系10年后才由密立根给予实验证实。1921年，爱因斯坦因为“光电效应定律的发现”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。这才仅仅是开始，阿尔伯特·爱因斯坦在光、热、电物理学的三个领域中齐头并进，一发不可收拾。1905年4月，爱因斯坦完成了《分子大小的新测定法》，5月完成了《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》。这是两篇关于布朗运动的研究的论文。爱因斯坦当时的目的是要通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动，来测定分子的实际大小，以解决半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题。三年后，法国物理学家佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测。从而无可非议的证明了原子和分子的客观存在，这使最坚决反对原子论的德国化学家、唯能论的创始人奥斯特瓦尔德于1908年主动宣布：“原子假说已经成为一种基础巩固的科学理论”。 1905年6月，爱因斯坦完成了开创物理学新纪元的长论文《论运体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。这是爱因斯坦10年酝酿和探索的结果，它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，创立了一个全新的物理学世界，是近代物理学领域最伟大的革命。狭义相对论不但可以解释经典物理学所能解释的全部现象，还可以解释一些经典物理学所不能解释的物理现象，并且预言了不少新的效应。狭义相对论最重要的结论是质量守恒原理失去了独立性，他和能量守恒定律融合在一起，质量和能量是可以相互转化的。其他还有比较常讲到的钟慢尺缩、光速不变、光子的静止质量是零等等。而古典力学就成为了相对论力学在低速运动时的一种极限情况。这样，力学和电磁学也就在运动学的基础上统一起来。 1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，作为相对论的一个推论。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础，也为20世纪40年代实现的核能的释放和利用开辟了道路。在这短短的半年时间，爱因斯坦在科学上的突破性成就，可以说是“石破天惊，前无古人”。即使他就此放弃物理学研究，即使他只完成了上述三方面成就的任何一方面，爱因斯坦都会在物理学发展史上留下极其重要的一笔。爱因斯坦拨散了笼罩在“物理学晴空上的乌云”，迎来了物理学更加光辉灿烂的新纪元。广义相对论的探索狭义相对论建立后，爱因斯坦并不感到满足，力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度这一古老实验事实找到了突破口，于1907年提出了等效原理。在这一年，他的大学老师、著名几何学家闵可夫斯基提出了狭义相对论的四维空间表示形式，为相对论进一步发展提供了有用的数学工具，可惜爱因斯坦当时并没有认识到它的价值。等效原理的发现，爱因斯坦认为是他一生最愉快的思索，但以后的工作却十分艰苦，并且走了很大的弯路。1911年，他分析了刚性转动圆盘，意识到引力场中欧氏几何并不严格有效。同时还发现洛伦茨变化不是普适的，等效原理只对无限小区域有效……。这时的爱因斯坦已经有了广义相对论的思想，但他还缺乏建立它所必需的数学基础。 1912年，爱因斯坦回到苏黎世母校工作。在他的同班同学、母校任数学教授的格罗斯曼帮助下，他在黎曼几何和张量分析中找到了建立广义相对论的数学工具。经过一年的奋力合作，他们于1913年发表了重要论文《广义相对论纲要和引力理论》，提出了引力的度规场理论。这是首次把引力和度规结合起来，使黎曼几何获得实在的物理意义。不过他们当时得到的引力场方程只对线性变换是协变的，还不具有广义相对论原理所要求的任意坐标变换下的协变性。这是由于爱因斯坦当时不熟悉张量运算，错误的认为，只要坚持守恒定律，就必须限制坐标系的选择，为了维护因果性，不得不放弃普遍协变的要求。科学成就的第二个高峰在1915年到1917年的3年中，是爱因斯坦科学成就的第二个高峰，类似于1905年，他也在三个不同领域中分别取得了历史性的成就。除了1915年最后建成了被公认为人类思想史中最伟大的成就之一的广义相对论以外，1916年在辐射量子方面提出引力波理论，1917年又开创了现代宇宙学。 1915年7月以后，爱因斯坦在走了两年多弯路后，又回到普遍协变的要求。1915年10月到11月，他集中精力探索新的引力场方程，于11月4日、11日、18日和25日一连向普鲁士科学院提交了四篇论文。在第一篇论文中他得到了满足守恒定律的普遍协变的引力场方程，但加了一个不必要的限制。第三篇论文中，根据新的引力场方程，推算出光线经过太阳表面所发生的偏转是1.7弧秒，同时还推算出水星近日点每100年的进动是43秒，完满解决了60多年来天文学的一大难题。 1915年11月25日的论文《引力的场方程》中，他放弃了对变换群的不必要限制，建立了真正普遍协变的引力场方程，宣告广义相对论作为一种逻辑结构终于完成了。1916春天，爱因斯坦写了一篇总结性的论文《广义相对论的基础》；同年底，又写了一本普及性的小册子《狭义与广义相对论浅说》。 1916年6月，爱因斯坦在研究引力场方程的近似积分时，发现一个力学体系变化时必然发射出以光速传播的引力波，从而提出引力波理论。1979年，在爱因斯坦逝世24年后，间接证明了引力波存在。 1917年，爱因斯坦用广义相对论的结果来研究宇宙的时空结构，发表了开创性的论文《根据广义相对论对宇宙所做的考察》。论文分析了“宇宙在空间上是无限的”这一传统观念，指出它同牛顿引力理论和广义相对论都是不协调的。他认为，可能的出路是把宇宙看作是一个具有有限空间体积的自身闭合的连续区，以科学论据推论宇宙在空间上是有限无边的，这在人类历史上是一个大胆的创举，使宇宙学摆脱了纯粹猜想的思辨，进入现代科学领域。漫长艰难的探索广义相对论建成后，爱因斯坦依然感到不满足，要把广义相对论再加以推广，使它不仅包括引力场，也包括电磁场。他认为这是相对论发展的第三个阶段，即统一场论。 1925年以后，爱因斯坦全力以赴去探索统一场论。开头几年他非常乐观，以为胜利在望；后来发现困难重重，他认为现有的数学工具不够用；1928年以后转入纯数学的探索。他尝试着用各种方法，但都没有取得具有真正物理意义的结果。 1925年～1955年这30年中，除了关于量子力学的完备性问题、引力波以及广义相对论的运动问题以外，爱因斯坦几乎把他全部的科学创造精力都用于统一场论的探索。 1937年，在两个助手合作下，他从广义相对论的引力场方程推导出运动方程，进一步揭示了空间——时间、物质、运动之间的统一性，这是广义相对论的重大发展，也是爱因斯坦在科学创造活动中所取得的最后一个重大成果。在同一场理论方面，他始终没有成功，他从不气馁，每次都满怀信心底从头开始。由于他远离了当时物理学研究的主流，独自去进攻当时没有条件解决的难题，因此，同20年代的处境相反，他晚年在物理学界非常孤立。可是他依然无所畏惧，毫不动摇地走他自己所认定的道路，直到临终前一天，他还在病床上准备继续他的统一场理论的数学计算。

现代宇宙学的起源是爱因斯坦1917年发表的论文《广义相对论的宇宙学思考》，但内容与评注中的介绍大相径庭。将整个宇宙结构方程代入相对论方程，结果表明宇宙是动态变化的，但认为这很奇怪的爱因斯坦并没有在原方程中找到宇宙。爱因斯坦大学毕业后找不到研究工作，在瑞士专利局工作了一段时间，检查申请文件。其间，他写了一篇物理学论文，但忙于在图书馆研究，在不了解洛伦兹和庞加莱的前沿研究的情况下，他写了一篇狭义相对论的论文。或许因为这份职业，他的论文有些业余。专业物理学家不写多余的东西，只总结要点，但爱因斯坦很有趣，因为它描述了他基于什么样的想法。在他的宇宙学论文中，他的宇宙观得到了充分的发展。这篇论文是基于星系是唯一存在于外层空间的天体的时间动力学理论。当我无限远离星系时，我已经研究了关于空间几何特性的各种事情，但我找不到合理的答案。他写道，他想出了一个球状结构，直行时会回到原点，作为一个“不能远离星系”的空间。但是，即使代入球面空间方程，也不能满足基本的相对论方程。因此，我选择了将基本方程改为加入宇宙常数的形式。满足修正方程的球面空间的解就是所谓的“爱因斯坦静止宇宙”。从这些描述中可以看出，对他来说重要的是他离开银河系时的几何结构，并且他最终没有将随时间的变化视为问题。遵循爱因斯坦的球面空间思想，弗里德曼讨论了它的动力学行为。他的论文发表于 1922 年，在科学史书中经常被描述为“考虑没有宇宙常数的方程的解”，但事实并非如此。加上宇宙常数时的解是按情况计算的。弗里德曼的论文中存在一些数学错误，但可以通过阅读原始论文推断出原因。由于现代物理学中的许多基本方程都是偏微分方程的形式，现在向理工科大学生教授偏微分方程已经司空见惯。然而，在20世纪初，即使在西欧，也尚未建立系统地教授偏微分方程的体系。在弗里德曼所在的俄罗斯，教育系统会进一步延迟。在他犯错的地方，他引用了 Weierstrass 1866 年前的一篇旧数学论文，但他可能没有机会获得有关分析研究等的最新文献。勒梅特与弗里德曼一起在宇宙学研究中发挥了重要作用。他在 1927 年表明，爱因斯坦静止的宇宙是不稳定的，并在轻微波动的情况下转向膨胀。有时有人说勒梅特讨论了包括宇宙常数在内的方程的通解，与弗里德曼不同，但实际上，是弗里德曼讨论了通解，而勒梅特主要处理的是特解。尽管在一个鲜为人知的比利时期刊上以法语发表，勒梅特的论文还是引起了英国天文学大亨爱丁顿的注意，并成为众人瞩目的焦点。爱丁顿建议将论文翻译成英文进行传播，勒梅特自己的英文译本于 1931 年出版。今天，英文翻译主要收录在宇宙学论文集中。这个英文翻译与原论文有一些不同。你现在可以在网上找到法文原版，所以如果你有兴趣，搜索它。原论文没有提到弗里德曼，但他并没有窃取他的成就，他根本不知道。在英文翻译中，新添加的注释提供了正面评价。重要的是，在英文翻译中，讨论观测数据与理论预测之间关系的部分已被完全删除。删除的原因尚不清楚，但也许哈勃在 1929 年发布了遥远星系的最新数据，因此他认为没有必要保留旧数据。然而，如果缺失的仍然存在，那么斯利弗在哈勃之前就已经观测到了星系的衰退速度，这一点会更广为人知。此外，勒梅特预测在遥远的星系中发现的红移与距离之间会存在比例关系，并使用哈勃之前的数据进行验证。哈勃在他的论文中根据自己的观测数据坚持了这个比例关系，但是那里显示的数据有很大的误差，很难承认这个比例关系本身成立。哈勃借鉴了勒梅特的想法并主张比例性，因为勒梅特和哈勃都在 1928 年参加了一次国际会议，在那里他们就红移和距离之间的关系交换了意见。可能是这样。考虑到这些情况，2018 国际天文学联合会大会决定将之前所谓的“哈勃定律”重新命名为“哈勃定律”。

阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），美国物理学家，犹太人，现代物理学的开创者和奠基人，相对论——“质能关系”的提出者，“决定论量子力学诠释”的捍卫者（振动的粒子）——不掷骰子的上帝。 1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

宇宙物理学论文发表

连续两年诺贝尔物理学奖颁给了天文学相关领域的研究者，上一次是宇宙学和行星天文学，而这回则是颁给了黑洞领域的相关研究者。其中，霍金的师兄罗杰·彭罗斯获得了2020年的诺贝尔物理学奖，这次获奖主要是表彰他从正面解释了奇点存在的可能性，分享了一半的诺贝尔物理学奖的奖金。

这位新晋的诺贝尔物理学得主最近发表了一篇重量级论文《Apparent evidence for Hawking points in the CMB Sky》，翻译过来就是《微波辐射中存在霍金点的明显证据》。那这篇文章能说明什么呢？

彭罗斯通过这篇文章得出了一个惊人的结论：宇宙是循环的。实际上，类似的观点在彭罗斯出版的科普书《时间周期：宇宙的非凡新观点》当中就有提到。如果这个结论如果成立，很可能会颠覆现有的宇宙学理论。那具体是咋回事呢？

这要从爱因斯坦1915年发表的广义相对论说起，在广义相对论当中有个著名的引力场方程。爱因斯坦发现这个方程预示着宇宙正在发生膨胀。

这和爱因斯坦的宇宙观是不相符的，因为在爱因斯坦之前，人们普遍相信宇宙是永恒的，不会随着时间的推移而发生大的变化，也就是说，宇宙是没有开端，更不会有结局，它就应该是一直存在着的。于是，爱因斯坦在方程加入了宇宙常数，这个常数只要进行合理的取值，宇宙就可以不发生膨胀。

当时还有很多人提出反对的意见，他们认为爱因斯坦这样做并不符合科学精神。不仅如此，在接下来的宇宙学发展过程中，爱因斯坦被啪啪打脸，哈勃通过观测发现了宇宙真的在发生膨胀。据说得知这个消息之后，爱因斯坦特别后悔，他认为这是它一生犯过最大的错误。

后来，宇宙学基于爱因斯坦的广义相对论继续往前发展。最终，标准宇宙模型被提出来，如今这个模型被称为Λ-CDM模型。这里的 Λ指的是宇宙学常数，它和暗能量有关，CDM指的是暗物质。这个模型的前身是宇宙大爆炸模型，之所以如今更名，主要是因为未来宇宙的演化主要是暗物质和暗能量来主导，只不过这两种物质都是我们观测不到。但是它们占据了宇宙物质总量的大头，已知的物质只有不到5%。

暗能量提供的是促使宇宙膨胀的斥力，而暗物质和已知物质一样都是引力。因此，未来宇宙的走向本质上是斥力与引力的博弈。由于科学家没有办法直接观测到暗物质和暗能量，因此想要直接通过研究暗物质和暗能量来推导宇宙的终局很难。

后来，有一位科学家叫做爱德华·哈里森，他想到了利用空间曲率K 和宇宙常数Λ 相互结合来推导宇宙的终局。

科学家基于爱德华·哈里森的研究，进一步推导得到了宇宙终局的5种假说。这5种假说最终导向哪一种取决于宇宙密度Ω 。总的来说，宇宙的死亡分两大类，一类是热死亡，一类是冷死亡。

所谓的热死亡，说的是未来宇宙可能膨胀到一定程度后，会再收缩回去，这也就是大挤压。

在这种情况下，科学家又推导出了两种可能性。有科学家认为收缩过程中由于能量巨大，很可能会触发第二次大爆炸，这也就是大反弹。

于是，科学家就进一步提出，既然会发生大反弹，那可能宇宙就是在无穷无尽的“膨胀-收缩-大反弹”的循环中振荡。

所谓的冷死亡，是说未来宇宙会继续膨胀下去，最终连原子结构都被撕裂开，这种解决也叫作大撕裂。

在冷死亡中，还有一种假说叫做热寂说，这种假说认为宇宙未来会发生处处温度都相等，不再有热传递，也就没有信息的传递，宇宙陷入一片死寂。

所以，热死亡对应三种宇宙终局，而冷死亡对应两种宇宙终局，加起来一共是5种。

要了解彭罗斯的假说，我们就得先搞清楚什么是霍金点？

彭罗斯从普朗克卫星的宇宙微波背景辐射途中，找到了大概30个点。彭罗斯认为这30个点是黑洞蒸发之后留下的痕迹。由于黑洞蒸发理论是由霍金提出来的，因此这也被称为霍金点。

彭罗斯根据共形循环宇宙学模型提出：这些点都携带之前宇宙发生大挤压，黑洞蒸发之后留下来的信息。而且根据彭罗斯使用的共形循环宇宙学模型，彭罗斯认为宇宙不会仅仅大挤压或者大撕裂，而应该是不断地循环，在“膨胀-收缩-大反弹”的循环中振荡。

客观地说，彭罗斯的理论并没有得到学术圈的广泛认同。这是因为他的理论和如今主流的暴涨理论是相互矛盾。在上世纪80年代，物学家阿兰·古斯提出了著名的暴涨理论，这个理论可以解决标准宇宙模型中宇宙微波背景辐射分布均匀、宇宙平坦和磁单极子等问题。这个理论一经提出就被广泛接受，成为了主流的科学理论。

不过，彭罗斯并不认同暴涨理论，他认为阿兰·古斯的理论就好比是“缺啥补啥”的填空式的理论。但是彭罗斯自己也没有办法拿出证伪暴涨理论。相反，彭罗斯的理论倒是听起来很离经叛道，如果他的理论能成立，那将会颠覆标准宇宙模型。好在，如今还没有任何强有力的证据可以证明彭罗斯是对的。

爱因斯坦在提出相对论以后，从20年代开始就致力于寻找一种统一的理论来解释当时已知的所有相互作用，也就是引力和电磁力，爱因斯坦晚年偏离物理界大方向自己研究大统一理论，直到他1955年逝世。在爱因斯坦的年代，强相互作用和弱相互作用的概念尚未形成，因此爱因斯坦的努力似乎过于超前。

大统一理论

大统一理论（ Grand Unified Theory ，缩写 GUT ）是爱因斯坦遗留未完成的理论。物理学家希望能借由单独一种物理理论来合理解释电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用导致的物理现象。大统一理论算是物理界迈向万有理论的踏脚石。最初的大统一理论并不包括引力，试图也将引力统一的理论称为万有理论.

电弱相互作用理论和强相互作用理论建立以后，由于他们都由相似的规范场论来描述，理论物理学家随即试图统一它们。哈沃德·乔吉和谢尔登·格拉肖于1974年提出了最早的 SU大统一理论，这是第一个统一了电磁弱相互作用和强相互作用的理论。值得指出的是由于量子引力理论尚存在很多困难，目前一般称为“大统一理论”的理论都与引力无关。

与微软合作的理论物理学家在近日发表了一篇论文，里头断言了宇宙本质上是一台机器学习系统，简单来说就是宇宙有着一个会自我学习并进化的能力。

宇宙规律透过学习来进行

该论文提到，支配宇宙的定律是一种进化的学习系统，也就是宇宙是一台电脑且会透过一系列随时间变化的定律来延续。研究人员引用了机器学习的概念，来解释宇宙自我学习与演化的过程，就像AI可以透过学习开展功能一样，宇宙的规律也是透过学习操作来进行。

举例来说，当我们看到类似于深度学习架构的结构出现在简单的自律系统时，我们可以想像，宇宙演化规律的操作矩阵架构本身也就是从一个自律系统中演化出来的，而这个自律系统很可能就是从最小的初始条件中所产生的，而这个最初的物理定律非常简单，接着在经过整过宇宙透过自我学习与演化后，才成为今日我们看到的样貌，该轮文认为或许宇宙不是从大爆炸开始的，而是粒子之间的简单交互作用。研究人员也说到：资讯架构会放大相当小的粒子集合的因果力量。

大统一理论走向尽头

这些研究人员隶属于微软公司，他们向康奈尔大学发表了一篇为自学宇宙（The Autodidactic Universe）的论文，该论文也将在发布在其网站上。这篇论文背后的研究人员探索了与物理学家维塔利·范丘林（Vitaly Vanchurin）所做的研究的类似想法，而物理学家维塔利·范丘林（Vitaly Vanchurin）则断言宇宙实际上是一个巨大的神经网络。

所以也许我们都生活在一个极大的机器学习系统当中，不过这意味着什么呢？此篇论点直接让大统一理论走向尽头，毕竟如果宇宙有能力自我学习和改变它的定律，那么物理定律也会不断变化，这就意味着我们目前所理解的物理定律在宇宙的过去可能起不了任何作用，在未来也会持续发生变化。

物理定律并非一成不变

研究人员用硬碟与CPU来比喻上述概念：想了解一个程式如何运作，可以检查硬碟留下的磁性印记，在这种情况下的程式结果是可逆的，因为它的执行历史是存在的，接着我们以宇宙为例子，在此我们无法透过检查CPU 来探索程式的运作，因为CPU 不会留下纪录，因此138 亿年前和100 兆年后，支配相对论等规则的概念可能就因此而不同，意味着物理定律并非一成不变，会随着时间推移而改变，人类可能永远无法提出统一的物理学，但要注意的是，这篇论文仅是通过初步的检查，里头的研究内容还有待验证，不过它的确提供了新颖的角度能让我们思考宇宙的发展轨迹。

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如何发表和撰写SCI论文对从事基础研究的科学工作者，能否在SCI收录的杂志发表论文，是能否进入学术前沿，在国际公认的同一个平台上参与学术竞争，做出原创性贡献的一个基本标志。那么怎样的论文才是合格的？本文提出一些建议供大家参考。在国际核心刊物发表学术论文是基础研究工作者的贡任，大者作为国家，小者作为一个研究群体或个人，在高影响因子的SC]刊物上发表论文的多寡，显然是基础研究水平的一个较为客观的标志。罗伯特?戴在其名著《如何撰写和发表科学论文》的序言中指出，“对一个科学家的评价，从研究生开始，就主要不是看他在实验室操作的机敏，不是看他对或宽或窄的研究领域固有的知识，更不是看他的智能和魅力，而是看他的著述。他们因此而出名，(或依然默默无闻)。”他曾领导美国微生物学会出版工作19年并作为《细菌学》杂志的主编。他的深刻的见地值得从事基础研究的同事们思考。原创性和显著性是论文的生命正如蕹新吃士等在“再论科学道德问题”中指出，在国际核心刊物发表的论文，原则上都应当是“在国际上首次”描述的新的观测和实验事实，首次提出的概念和模型，首次建立的方程，也包括对已有的重大观测（实验）事实的新的概括和新的规律的提炼。与原创性相联系，任何期刊都不希望发表已经见于其它杂志，或由其它语言发表、或以稍有不同的形式发表的论文。太阳物理学权威刊物《太空物理学》 (Solar，physics〉主编Harvey曾专门谈到，曾有少数作者在主要结果用中文发表后又寄给《太空物理学》。他强调，过去这是可以容忍的，但现在已不允许。一个公认的原则是，作者不能把已在经过审稿的杂志发表的主要结果再以不同的形式投寄给其它杂志再发表。发表在国际核心刊物的论文，不仅应该是原创性的，其结果还必须是显著的，井对学科发展有所推，动。用Harvey的话来说，“至少有一、两个其他研究者会读这篇文章，并利用这些结果发表，他们自己的工作。”对成果显著性的检验是论文被引用的多寡。作者应当关心自己论文被引用的情况，注意国际学术界对自己工作的评价，包括得到肯定和批评的方面，特别是注意同行们对自己发表结果的不同的理解。这是提高自己研究水平的重要途径。充分评价已有的工作，体现作者的学术水平是否客观而充分地评价了以往的工作，常常是审稿人和读者衡量作者学术水准和学术风范的重要方面。我们一部分作者往往愿意引述国外知名学者的工作，有点“言必称希腊”的味道，但对国内同行发表的工作重视不够。有时明明是中国学者首先做的工作，都没有得到自己的国内同行的充分评价。较多地并且适当地援引国内同行工作，是应当提倡的。但是，我们也不要学习少数日本作者，他们绝少引用日本学者之外的文章。部分同行在论文中引述相当数量公式，但却不列出公式的出处，让读者分不清是作者发展的，还是引自他人以往的工作。原则上，除了教科书上公认的方程和表达式外，对于用于特定目的、特定条，件和问题的推演，只要不是作者自己的工作，都要列出出处和适用的条件；即便是作者自己以往的工作，也要列出相应的文献，让读者在必要时参考作者在充分评价以往工作的基础上，应当清晰地指出自己在当前工作中的独创性的贡献。这是作者对科学负责的表现，是一篇好的学术论文开宗明义必须写清楚的内容。要特别重视论文的题目、摘要、图表和结论每一位作者都有阅读大量论文的经验。读者阅读论文的习惯一般是首先浏览目录，只有对题目有，兴趣才愿意翻到有关论文；对一篇题目有兴趣的论文，读者又首先读论文摘要；如果对摘要还有兴趣，接着会去看论文的图表，因为图表往往最清楚地反映了论文的结果。看过图表之后，如读者还有兴趣，会接着读论文的结论。通常只有少数读者会读论文的全文。作者应当清晰地知道，论文的题目将被数以千计的读者读到。对题目的每一个字都要审慎地选择，用最少的词语最确切反映论文的`内容。正确对待审稿意见和退稿国际核心刊物的审稿人大多是各个领域的权威学者。杂志的出版社会经常征询编委的意见，选择最佳的审稿队伍。审稿是无报酬的。审稿人的工作态度大多极其认真。对审稿意见要十分尊重，对每一条批评和建议，都要认真分析，并据此修改论文。对自己认为是不正确的意见，要极其慎重，和认真地回答，有理有据地与审稿人探讨。如何对待被杂志拒绝的论文，常常是作者犯难的问题。这里必须分析被拒绝的理由。第一类拒绝是一种“完全的拒绝”，主编通常会表达个意见，对这类文章永远不愿再看到，再寄送这类文章是没有意义的。有一类是文章包含某些有用的数据和信息，主编拒绝这类文章是由于数据或分析有严重缺陷。对这类文章作者不妨先放一放，等到找到更广泛的证据支持或有了更明晰的的结论，再将经过修改的“ 新”文章寄给同一杂志。主编通常是会考虑重新受理这类文章的。这两年，至少有两位审稿人向笔者抱怨，个别中国同事在论文被一家杂志拒绝后，又原封不动地将稿件寄给另外一家杂志，而他们再次被邀请做审稿。他们对此非常反感。论文理所当然地被拒绝。在谈到这个问题时，《宇宙物理学》(The，Astrophysical，Journ al)的科学主编Thomas提出：“在一篇论文被一家杂志拒绝后不经修改又寄给另一个杂志，这是一个很糟的错误。通常，审稿人做了很认真的工作指出论文的问题，并建议了修改。如果作者忽视这些忠告，这是对时间和努力的真正浪费。同时，寄一篇坏的文章，对于作者的科学声望是一种严重的损害。”实际上，影响因子不同的学术刊物，接受论文的标准和要求差别很大。如果被拒绝的论文不是由于文稿中的错误，而是重要性或创新性不够，作者在仔细考虑了审稿人的意见，认真修改文稿后，是可以寄给影响因子较低的学术刊物的。值得注意的是，审稿人由于知识的限制和某种成见，甚至学术观点的不同，判断错误并建议退稿是会发生的。如何处理情况，有两个例子供参考。最近一位年青人的论文被一杂志拒绝。经过反复的讨论检验，我们判断审稿人是错误的。为了论文及时发表，我们建议这位作者礼貌和认真地回信给主编，指出审稿人的错误，并要求主编将他的意见转给审稿人，然后撤回论文，再将论文做必要改进，寄给另一影响因子更高的杂志。论文立即被接收，并得到很好的评价。在这一例子中，论文并没有经过重要修改就改寄其他杂志。但是作者却负责地请主编把对审稿人的意见转寄给审稿人。在这种情况下，作者改寄其他杂志是不应受到限制和责难的。但前提是对论文结果的反复检验，对论文的正确性有了确切的把握。笔者组内一篇论文在一重要杂志经过两年半才得以发表，主要的原因是第一位审稿人对我国向量磁场测量的可靠性提出质疑，不同意发表这篇论文。通过向权威的同事请教和反复的思考，我们确认对所进行的研究，所采用的测量，是充分准确和可靠的。作者花了近两年的时间与审稿人讨论，不但论文得以发表，还与审稿者和主编建立了良好的关系，这篇论文发表后得到了良好的国际引述。花大力气提高英语写作水平英语不是我们的母语，英语写作是英语学习中最困难的部分。我国SCI论文和引述偏少，除了基础研究水平的限制，语言的障碍不容忽视。每一位基础研究工作者必须把提高英语写作能力作为一个艰巨的任务。这里有三个成功的经验供参考。中国科技大学的胡友秋教授总是把审稿人的英文修改和自己的原稿中被修改的部分单独抄在本子上一一对照。细心琢磨并背下来，一点一滴地提高自己英语写作水平。他寄往国际核心刊物的论文常被审稿人称为well-written。美国国家太阳天文台有一个内部的审稿制度，其目的主要是保证论文的正确性，同时对研究也有相互影响和砥砺的好处。不经过内部审稿的论文不能寄给杂志。资深太阳物理学家 Sara，Martin建议找一些可作为范例的论文精读，学习怎样组织和写出好英语。她特别提到已故著名天体物理学家Zwaan的论文，可作为范文来效仿。论文初稿完成之后，一定要做拼写检查，不出现简单的拼写出错。如果对自己的英文写作无把握，请一位英文好的同事和国外同行把把英文关是必要的。为从根本上提高我国学者英语水平，我们建议对研究生必须开设英语写作课程。在写英语上，我们实在需要打个翻身仗。

宇宙物理学论文发表要求

高能天体物理学（high-energyastrophysics）是研究发生在宇宙天体上的高能现象和高能过程的学科，是理论天体物理学的一个分支学科。这里的高能现象或高能过程一般是指下述两种情形：①所涉及的能量同物体的静止质量相对应的能量来比，不是一个可忽略的小量；②有高能粒子或高能光子参与的现象或过程。随着类星体、脉冲星、宇宙X射线源、宇宙γ射线源等的相继发现，空间技术和基本粒子探测技术在天文观测中的广泛应用，以及高能物理学对天体物理学的不断渗透，对宇宙中高能现象和高能过程的研究便日益活跃起来。20世纪60年代人造地球卫星被送上太空以后，对宇宙天体的辐射过程的研究从可见光、射电扩展到X射线、γ射线等高能电磁辐射波段。在高能辐射波段，电磁辐射的波长短到接近或小于一个原子的大小，此时的辐射可像粒子一样深入到物质深层而不再具有光波的反射、折射等波动特性，从而又被称为高能光子。公式E=hν=hc/λ描述了这种电磁辐射的波粒二象性，适用于整个电磁波谱上光子的能量E、波长λ和频率ν之间的关系。如一个波长为4,000埃（1埃=0.1纳米）的蓝光光子的能量为3.1电子伏；一个波长为1埃的X射线光子能量则为12.4千电子伏；而一个波长小于原子核大小（十万分之一埃）的高能γ射线光子，能量可高于1.24千兆电子伏。因此，这里所说的“高能”，首先是指单个光子的能量高，其次是指辐射的总能量比一般恒星、星系的辐射要大的多，如活动星系核、宇宙γ射线暴等。中文名：高能天体物理学外文名：high-energyastrophysics特征：研究宇宙天体高能现象和高能过程大类：物理学

回顾了物理学发展的历史，讨论了二十一世纪物理学发展的方向。认为二十一世纪物理学将在三个方向上继续发展：（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口：（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性，重新定义时间、空间，建立新的理论。二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。一、历史的回顾十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。2）在宏观方向上拓展开去。 1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3] 等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。3）深入探索各层次间的联系。这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4] ，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5] 现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试： 1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。 2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。三、现代物理学的理论基础是完美的吗？相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的呢？我们来审思一下这个问题。1）对相对论的审思当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c’。至今为止，并无实验事实证明c’等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c’。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c’可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x’，y’，z’，ic’t’）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c’。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c’和c是否相等；如果不相等，需要导出c’的数值。我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c’是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c’可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c’和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x’，y’，z’，ic’t’）有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c’’，c’’不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x’’，y’’，z’’，Ic’’t’’），时间 t’’和空间（x’’，y’’，z’’）将是c’的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c’’取代光速 c，c’’可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x’’，y’’，z’’，Ic’’t’’）不同于（x，y，z，ict）或（x’，y’，z’，ic’t’）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。 1）对量子力学的审思从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论 3）由于现代物理学尚未发生“危机”，因此目前发生现代物理学革命的条件也许还不成熟，物理学的发展和物理学革命都有赖于在物理实验和对客观物质世界的观测中获得新的结果，实验和观测是发展物理学的量重要手段，这是我们要关注的首要问题。然而，科学的发展和物理学的发展有本身的逻辑，符合客观规律的、有真知灼见的思维也是一个关键。我的观点与众不同，可能不算什么真知灼见，也可能被有些人认为是不合常规、有悖常理的。然而我期望这些观点能起到抛砖引玉的作用，引出大量有真知灼见的“玉”。当不合目前的“常规”和“常理”的思想在物理学花园中百花盛开的时候，我们将迎来物理学更光辉灿烂的明天！

科学的范畴很大，科学的研究包括很多方面。天体物理也包含在科学的范围内，属于常规科学的范畴。

最基本的知识技能为：数学与物理，这是探索宇宙最主要也是最需要的，数学要计算恒星行星等相关的距离，各自转、围绕转的速度与时间等，物理要知道恒星的内核变化温度，星云温度与引力的大小作用，等，所及的知识面非常广，物理与数学相互相成，缺一不可，如果不是天文学家，物理数学反而不那么重要，因为得不到宇宙中的第一手数据，所以，如果你是天文爱好者，则可以从星云黑洞恒星行星、星系。恒星、行星的变化与产生等，从恒星内核的各元素之间的变化，这样，你就可以知道恒星如何核聚变，如何维持核能量的稳定，黑洞是如何形成，也会知道引力是如何的统治宇宙，同时你也要了解原子的最基本结构，这就要对元素周期表的各元素之间的位置排位，

宇宙空间学报论文发表

宇宙发展都是从黑暗走向光明。恒星中的文明以是高文明，地球文明从原始文明到初级现在是初级文明到中级文明的，过渡期，人类走向了真正的和平，才会进入中级阶段，地球变成了恒星，就进入了高级阶段

康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基（俄语：Константин Эдуардович Циолковский、波兰语：Konstanty Ciołkowski，1857年9月17日－1935年9月19日）。

是俄罗斯和苏联的火箭专家和宇航先驱，他一生中大部分时间都是在他在莫斯科南部卡卢加郊外的木屋中度过的。

他出生于莫斯科南部的梁赞州一个中产阶级家庭，他的父亲是波兰人，母亲是俄罗斯人，由于他幼年得过猩红热，听力不好，所以不能升学，在家中学习直到16岁，他在自学期间，每天去莫斯科图书馆读书，后来参加中学教师资格的考试，人们对他的数学才能惊叹不已，他笑着说：“书籍是我的老师！”

后来他成为一位中学数学教员，直到1920年退休。齐奥尔科夫斯基研究了宇宙航行和火箭推动力的许多方面理论，所以被认为是人类宇宙航行之父。1895年，他访问巴黎，受到新建成的艾菲尔铁塔启发，他是第一位提出天梯理论的人。

他最著名的作品是1903年出版的《利用反作用力设施探索宇宙空间》，是第一部从理论上论证火箭作用的论文。齐奥尔科夫斯基计算了进入地球轨道的逃逸速度是8千米/秒，利用液氧和液氢做燃料的多级火箭可以达到这个速度。

齐奥尔科夫斯基一生出版了500多部关于宇宙航行的著作，包括一些科幻作品。他还设计了火箭控制方位的推进器，多级启动器，空间站和密封仓，以及提供氧气和食品的密封生态循环系统。但遗憾的是他的理论并没有能够在旧俄罗斯变为现实。他的著作影响到整个欧洲和美国的航天事业。

齐奥尔科夫斯基当时也研究过大气中的飞行器，他的计算曾经取得和莱特兄弟同样的结果，但他没有能作出实际样品来。

苏联火箭之父弗里德里希·灿德尔对齐奥尔科夫斯基的著作推崇倍致，1924年在苏联成立了第一个宇航学会，8月23日选举齐奥尔科夫斯基为军事航空学院的第一位教授。

苏联于1930年造出OR-1液体燃料推进的火箭，1933年造出OR-2型。1929年，齐奥尔科夫斯基在他的著作《宇宙航行》中提出多级火箭的设想。火箭推进计算的基本公式是以他名字命名的。

他还相信哲学家尼古拉·费奥多罗夫提出的向外星殖民的想法，认为这能使人类永久存在下去。现在在卡卢加有一个以他命名的宇航博物馆；月球上有一个以他命名的环形山，有一个小行星（第1590号）也是以他命名的。

主要成就

他撰写了超过400件作品，包括大约90篇关于太空旅行和相关科目的出版物。他的作品涉及火箭的设计、转向推进器、多级增压器、空间站、用于将太空船引入空间真空的气闸，以及为空间殖民地提供食物和氧气的闭合循环生物系统。

1883年，齐奥尔科夫斯基在一篇名为《自由空间》的论文中，正式提出利用反作用装置作为太空旅行工具的推进动力，他对这种火箭动力的定性解释是：火箭运动的理论基础是牛顿第三定律和能量守衡定律。

这些思想在1893年发表的科幻小说《月球上》和1895年写的《地月现象和万有引力效应》中得到了进一步发展。

1896年，他开始从理论上研究星际航行的有关问题，进一步明确了只有火箭才能达到这个目的。1897年，他推导出著名的火箭运动方程式。

出版于1903年的齐奥尔科夫斯基的航天器设计的外观，是现代宇宙飞船设计的基础。设计有一个船体，分为3个主要部分。飞行员和副驾驶在第一部分，第二部分和第三部分拥有燃料航天器所需的液氧和液氢。

在这些工作的基础上，齐奥尔科夫斯基于1898年完成了航天学经典性的研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》，接着，他又于1910年、1911年、1912年和1914年在《科学报告》上发表了多篇关于火箭理论和太空飞行的论文。这些出色的著作系统地建立起了航天学的理论基础。

是齐奥尔科夫斯基。

1903年，俄罗斯的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》的论文，深入论证了喷气工具用于星际航行的可行性。

在齐奥尔科夫斯基一生中，他最感兴趣、花费精力最多、取得成就最大的领域是航天。在很小的时候，有关星际航行的问题已经开始强烈地吸引着他。他在1911年回忆说："在过去很长时间里，我也和其他人一样，认为火箭不过是一种少有用途的玩具。

齐奥尔科夫斯基认为：要想环绕地球轨道必须克服地球引力，达到必须具备的速度，需要使用液氧和液氢作为推进剂的多级火箭。火箭的推进剂经过燃烧室燃烧之后，产生高温高压气体，经过喷管加速喷出，产生反作用力推动火箭前进。

齐奥尔科夫斯基不但提出了密封舱和空间站的设想，还设计了多级火箭、火箭推进器方案，以及在太空生存密封生态循环系统，为航天员提供食品和氧气等设想。

《利用喷气工具研究宇宙空间》

《利用喷气工具研究宇宙空间》阐明了火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际交通的可能性，提出了液体燃料火箭的思想和原理图，并完成了世界上第一架喷气发动机的计算。这本划时代航天史书提出了齐奥尔科夫斯基公式：火箭飞行速度同火箭发动机喷气速度、火箭质量、燃料质量关系的公式。

1903年，俄罗斯的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》的论文，深入论证了喷气工具用于星际航行的可行性。

我已很难准确回忆起我是怎样开始计算有关火箭的问题。对我来说，第一颗太空飞行思想的种子是由儒勒·凡尔纳的幻想小说播下的，它们在我的头脑里形成了确定的方向。我开始把它作为一种严肃的活动。"

苏联火箭之父弗里德利希·赞德对齐奥尔科夫斯基的著作推崇倍致，1924年在苏联成立了第一个宇航学会，8月23日选举齐奥尔科夫斯基为军事航空学院的第一位教授。苏联于1930年造出OR-1液体燃料推进的火箭，1933年造出OR-2型。

1929年，齐奥尔科夫斯基在他的著作《宇宙航行》中提出多级火箭的设想。火箭推进计算的基本公式是以他名字命名的。他还相信哲学家尼古拉·费奥多罗夫提出的向外星殖民的想法，认为这能使人类永久存在下去。

参考资料来源：百度百科-康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基

发表宇宙理论文章

你看下（现代物理）吧，，可以在那上面找到这类关于写黑洞的资料，你好好参考参考

美国一位物理学家说的话又引起热议了，他说了什么呢？原来这位教授公开声称宇宙是个巨大的神经网络。

太惊人了，这真是位物理学家说的话吗？人类对宇宙的猜测还有哪些？有哪些证据？人们对宇宙进行过什么研究？

难道，宇宙真的是一个活的神经网络吗？

人类作为地球的霸主虽然地位很高，但真要说在地球上的分量，其实也只是普通物种之一，更不要说在宇宙这样的大环境下。

宇宙包括世间万物，地球之内和之外，时间与空间，囊括了存在的所有物质，大到人类根本看不到宇宙的边界。

虽然人们一直在探索宇宙深处的秘密，但却始终无法触及。

不过随着科学家们对自然界和物理界的不断研究，他们发现事物之间仿佛存在某种规律和联系。

而这种联系并不单只是在某个领域，而是全局性的。

正当人们不知道该如何解释这一点时，美国物理学教授文维塔利·范丘林在《作为神经网络的这个世界》这篇文章中阐述了他对于宇宙的观点。

他认为宇宙其实就是一个巨大的神经网络。

范丘林认为，宇宙中的可观测对象皆能用神经网络来建模，这不就是说把整个宇宙联系起来的话，就是一个巨大的神经网络吗？

范丘林还称神经网络就是我们实际生活中的运作方式，不信可以想一下周围世界的物理现象有没有不能用神经网络原理解释的，他能说出这样的话说明他考虑出的结果就是没有。

甚至他还说，宇宙神经网络中也同样适用自然选择的法则，不管这个宇宙中的尺度有多大或多小，都遵循自然选择。

范丘林教授并不是第一个提出宇宙是个神经网络的人，只不过他将这番言论以近乎确实的口吻说了出来。

早在 2012年的《自然》杂志上，就有一篇关于大脑神经和宇宙结构的文章发布。

文章指出：

也就是说，宇宙中一个个星系云团形成的画面就像大脑中互相连接的神经系统一样。

至于范丘林教授提到的宇宙是个活的神经网络，是指宇宙从诞生之初就好像一直在成长的过程中。

比如奇点的宇宙大爆炸就像是单细胞的分裂，然后宇宙继续膨胀气体云聚集形成天体。

这就像细胞的能量组合，后来宇宙又慢慢形成星系，如同细胞进化成了物质，最后宇宙完成神经网络的构建，物质也演变成了生命体。

这样看来宇宙本身确实还挺像个神经网络的，只不过作为一个活的神经网络，宇宙又是哪个“生物”的构成部分呢？

这个“生物”真的存在吗？

无论如何，范丘林教授至少给人们提供了一种独特的观察宇宙的视角，而不是总把宇宙当成一个无法触及的事物。

况且在对宇宙的种种猜测之中，宇宙是个活神经网络的看法并不是最惊奇的。

人类对宇宙的向往古已有之，西方有宙斯天神的传说，我国有玉皇大帝的故事。

虽然古时候的人们并没能跳出地球看到地球之外的景象，但这并不妨碍他们对其展开想象。

不管是哪边的神仙，无一例外都在天上过着锦衣玉食、无忧无虑的生活。

而且每个神仙都有比普通人强上百倍的能力，各种神奇技能应有尽有。

其中飞行便是最为日常的能力，就跟人类走路似的。

到了近现代，人类开始了工业革命，科学技术飞速发展，整个人类社会发生了翻天覆地的改变，吃饱穿暖之后人们将目光看向了天空，想要一睹神话中的天堂是什么模样。

于是航空事业启动，各种各样的探测器和宇宙飞船接二连三的试验、失败、试验、失败、到最后的成功发射。

人们渐渐了解了地球之外的世界，知道了地球是球状的，有70%都是海洋，以及月亮原来只是一个不发光的“大石头”，里面没有嫦娥和玉兔，宇宙间除了漂浮着的天体之外也没有什么神仙。

虽然人类一直在寻找有没有其他生命存在在地球之外，但目前对金星、火星、月球的研究之下都未能发现生命的痕迹。

不过人类很擅长坚持，相信寻找地外生命的任务会一直进行下去，总有一天能发现一些蛛丝马迹。

有人认为宇宙可能是一台计算机程序，因为宇宙间的事物被安排得实在过于有序，就像被人设好了参数一样在运行着。

地球的四季交替、生死轮回、生态链的一环扣一环，这些都像是按照既定程序在运作一样。

地球只不过是宇宙这台巨大程序的一个小的附件就好像一台桌面的某个app一样，宇宙的崩溃一定会带来地球的动荡毁灭，但如果地球发生事故却对宇宙产生不了什么影响。

就像软件和程序一样，宇宙有能力对地球进行更新，排除错误的信息。

比如让太阳为地球生物提供热量和紫外线照射，同时利用木星和土星为地球阻挡飞来的小行星撞击。

如果宇宙这台主机程序出了故障，那么也许会关机重启，整个宇宙可能将重新从一个奇点开始发展。

值得一提的是，这甚至也与科学家的宇宙循环论相契合了，宇宙循环论就认为地球甚至宇宙会在发展到一定阶段时，重新回到原点，然后以之前的演变重新开始。

也有人觉得宇宙是被“上帝”所安排的，这个上帝可不是神话中的宙斯，或者说宙斯的能力还远达不到“上帝”的实力。

这些人认为创造宇宙的上帝是一种拥有超高智慧和能力的存在，它们可能不是实体也不一定存在于三维空间中。

创造宇宙只不过是它们做的一个实验，用以观察宇宙的演化会出现什么偏差，它们提前设定好了各个阶段的任务，看宇宙是否能完成这些任务。

甚至在这种智慧生命的世界中，我们所处宇宙的时间可能只是它们的弹指一挥间，就跟传说中的天上一日地下一年一般，所以它们才能够在短时间内观察如此漫长的宇宙演化过程，毕竟光地球的形成都花了46亿年。

如果说上帝的存在不是实体，那么它们是否亲自进入了自己的实验中也未可知，因为人类根本没有能力感知到它的存在。

至于人类社会流传的鬼神之说，会不会是它们留下的某种线索呢？难道以前有人意识到过超出人类认知的东西吗？

如果说上面的猜测都有点过于虚幻，那么卡尔肖夫指数划定的宇宙文明等级理论可能更有可信度一点。

该指数是根据单位时间内消耗的能量大小来划定的文明等级，它将宇宙文明分为了三级，每一级的使用能量总和相差度都特别大。

一级文明是指能将所处行星等天体的全部能量利用起来，供文明发展使用。

比如人类文明就利用了地球上的资源来进行发展，只不过根据卡尔肖夫指数计算，当前的人类文明只达到了0.73级的水平。

二级文明是指能够完全利用所处恒星系统的能量，比如使用太阳的燃烧能量发展文明，三级文明所掌握的能量更是相当于26.3亿颗太阳燃烧产生的总能量。

显然无论是哪一级文明，人类文明一旦与之交锋，都不会赢，至于这些文明是否存在于宇宙中，只能说还要寻找。

1970年，美国的“自由”号人造卫星发现了与其他射线源不同的天鹅座X-1，位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球，该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞，它就是人类发现的第一个黑洞。1928年，萨拉玛尼安·钱德拉塞卡到英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。钱德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。钱德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。（这质量称为钱德拉塞卡极限）前苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也发现了类似的结论。如果一颗恒星的质量比钱德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。兰道指出，对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时，并没有任何方法去观察它，很久以后它们才被观察到。另一方面，质量比钱德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时，会出现一个很大的问题：在某种情形下，它们会爆炸或抛出足够的物质，使自己的质量减少到极限之下，以避免灾难性的引力坍缩，不管恒星有多大，这总会发生。爱丁顿拒绝相信钱德拉塞卡的结果。爱丁顿认为，一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点：爱因斯坦自己写了一篇论文，宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家，尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使钱德拉塞卡抛弃了这方面的工作，转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而，他获得1983年诺贝尔奖，至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。钱德拉塞卡指出，不相容原理不能够阻止质量大于钱德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是，根据广义相对论，这样的恒星会发生什么情况呢。这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而，他所获得的结果表明，用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后，因第二次世界大战的干扰，奥本海默卷入到原子弹计划中去。战后，由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。1967年，剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体，这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。起初贝尔和她的导师安东尼·赫维许以为，他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触。在宣布他们发现的讨论会上，他们将这四个最早发现的源称为LGM1－4，LGM表示“小绿人”（“Little Green Man”）的意思。最终他们和所有其他人的结论是这些被称为脉冲星的物体，事实上是旋转的中子星，这些中子星由于在黑洞这个概念刚被提出的时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。1783年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们称为黑洞的物体。事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理不严谨。（从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响。）在1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论，之后这个理论对大质量恒星的含意才被理解。观察一个恒星坍缩并形成黑洞时，因为在相对论中没有绝对时间，所以每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去，他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表，光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出；从空间飞船上看，那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长，所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡，最后，该恒星变得如此之朦胧，以至于从空间飞船上再也看不见它，所余下的只是空间中的一个黑洞。然而，此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上，使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。但是由于以下的问题，使得上述情景不是完全现实的。离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂!然而，在宇宙中存在质量大得多的天体，譬如星系的中心区域，它们遭受到引力坍缩而产生黑洞；一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前不会被撕开。事实上，当他到达临界半径时，不会有任何异样的感觉，甚至在通过永不回返的那一点时，都没注意到。但是，随着这区域继续坍缩，只要在几个钟头之内，作用到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大，以至于再将其撕裂。罗杰·彭罗斯在1965年和1970年之间的研究指出，根据广义相对论，在黑洞中必然存在无限大密度和空间——时间曲率的奇点。这和时间开端时的大爆炸相当类似，只不过它是一个坍缩物体和航天员的时间终点而已。在此奇点，科学定律和预言将来的能力都失效了。然而，任何留在黑洞之外的观察者，将不会受到可预见性失效的影响，因为从奇点出发的不管是光还是任何其他信号都不能到达。这令人惊奇的事实导致罗杰·彭罗斯提出了宇宙监督猜测，它可以被意译为：“上帝憎恶裸奇点。”换言之，由引力坍缩所产生的奇点只能发生在像黑洞这样的地方，在那儿它被事件视界体面地遮住而不被外界看见。严格地讲，这是所谓弱的宇宙监督猜测：它使留在黑洞外面的观察者不致受到发生在奇点处的可预见性失效的影响，但它对那位不幸落到黑洞里的可怜的航天员却是爱莫能助。广义相对论相关广义相对论方程存在一些解，这些解使得我们的航天员可能看到裸奇点。他也许能避免撞到奇点上去，而穿过一个“虫洞”来到宇宙的另一区域。看来这给空间——时间内的旅行提供了巨大的可能性。但是不幸的是，所有这些解似乎都是非常不稳定的；最小的干扰，譬如一个航天员的存在就会使之改变，以至于他还没能看到此奇点，就撞上去而结束了他的时间。换言之，奇点总是发生在他的将来，而从不会在过去。强的宇宙监督猜测是说，在一个现实的解里，奇点总是或者整个存在于将来（如引力坍缩的奇点），或者整个存在于过去（如大爆炸）。因为在接近裸奇点处可能旅行到过去，所以宇宙监督猜测的某种形式的成立是大有希望的。事件视界，也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界，正如同围绕着黑洞的单向膜：物体，譬如不谨慎的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但是没有任何东西可以通过事件视界而逃离黑洞。（记住事件视界是企图逃离黑洞的光的空间——时间轨道，没有任何东西可以比光运动得更快）人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说的话恰到好处地用于事件视界：“从这儿进去的人必须抛弃一切希望。”任何东西或任何人一旦进入事件视界，就会很快地到达无限致密的区域和时间的终点。广义相对论预言，运动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速度传播的空间——时间曲率的涟漪。引力波和电磁场的涟漪光波相类似，但是要探测到它则困难得多。就像光一样，它带走了发射它们的物体的能量。因为任何运动中的能量都会被引力波的辐射所带走，所以可以预料，一个大质量物体的系统最终会趋向于一种不变的状态。（这和扔一块软木到水中的情况相当类似，起先翻上翻下折腾了好一阵，但是当涟漪将其能量带走，就使它最终平静下来。）例如，绕着太阳公转的地球即产生引力波。其能量损失的效应将改变地球的轨道，使之逐渐越来越接近太阳，最后撞到太阳上，以这种方式归于最终不变的状态。在地球和太阳的情形下能量损失率非常小——大约只能点燃一个小电热器，这意味着要用大约1千亿亿亿年地球才会和太阳相撞，没有必要立即去为之担忧！地球轨道改变的过程极其缓慢，以至于根本观测不到。但几年以前，在称为PSR1913+16（PSR表示“脉冲星”，一种特别的发射出无线电波规则脉冲的中子星）的系统中观测到这一效应。此系统包含两个互相围绕着运动的中子星，由于引力波辐射，它们的能量损失，使之相互以螺旋线轨道靠近。在恒星引力坍缩形成黑洞时，运动会更快得多，这样能量被带走的速率就高得多。所以不用太长的时间就会达到不变的状态。人们会以为它将依赖于形成黑洞的恒星的所有的复杂特征——不仅仅它的质量和转动速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星内气体的复杂运动。如果黑洞就像坍缩形成它们的原先物体那样变化多端，一般来讲，对之作任何预言都将是非常困难的。然而，加拿大科学家外奈·伊斯雷尔在1967年使黑洞研究发生了彻底的改变。他指出，根据广义相对论，非旋转的黑洞必须是非常简单、完美的球形；其大小只依赖于它们的质量，并且任何两个这样的同质量的黑洞必须是等同的。事实上，它们可以用爱因斯坦的特解来描述，这个解是在广义相对论发现后不久的1917年卡尔·施瓦兹席尔德找到的。一开始，许多人（其中包括伊斯雷尔自己）认为，既然黑洞必须是完美的球形，一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩而形成。所以，任何实际的恒星从来都不是完美的球形只会坍缩形成一个裸奇点。然而，对于伊斯雷尔的结果，一些人，特别是罗杰·彭罗斯和约翰·惠勒提倡一种不同的解释。他们论证道，牵涉恒星坍缩的快速运动表明，其释放出来的引力波使之越来越近于球形，到它终于静态时，就变成准确的球形。按照这种观点，任何非旋转恒星，不管其形状和内部结构如何复杂，在引力坍缩之后都将终结于一个完美的球形黑洞，其大小只依赖于它的质量。这种观点得到进一步的计算支持，并且很快就为大家所接受。伊斯雷尔的结果只处理了由非旋转物体形成的黑洞。1963年，新西兰人罗伊·克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转，其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转的速度。如果旋转为零，黑洞就是完美的球形，这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果有旋转，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样），而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测，如将伊斯雷尔的结果推广到包括旋转体的情形，则任何旋转物体坍缩形成黑洞后，将最后终结于由克尔解描述的一个静态。黑洞是科学史上极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下，作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。的确，这经常是反对黑洞的主要论据：怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢?然而，1963年，加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了在称为3C273（即是剑桥射电源编目第三类的273号）射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移，这类星体必须具有如此大的质量，并离地球如此之近，以至于会干扰太阳系中的行星轨道。这暗示此红移是由宇宙的膨胀引起的，进而表明此物体离地球非常远。由于在这么远的距离还能被观察到，它必须非常亮，也就是必须辐射出大量的能量。人们会想到，产生这么大量能量的唯一机制看来不仅仅是一个恒星，而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他类星体，它们都有很大的红移。但是它们都离开地球太远了，所以对之进行观察太困难，以至于不能。发现“超大”黑洞2015年3月1日，科学家称在一座发光类星体里发现了一片质量为太阳120亿倍的黑洞，并且该星体早在宇宙形成的早期就已经存在。科学家称，如此巨大的黑洞的形成无法用现有黑洞理论解释。该发现对2014年之前的宇宙形成理论带出了挑战。至2015年的宇宙理论认为，黑洞及其宿主星系的发展形态基本上是亘古不变的。德国麦克斯普兰喀天文机构的研究员布拉姆·维尼曼斯（BramVenemans）说道，最新发现的黑洞体量相当于太阳的400亿倍，比先前发现的同时期黑洞的总和还大出一倍。而在银河系的中央潜伏的黑洞比太阳大20倍-500万倍。科学家无法解释最新发现的黑洞为何增长速度如此快。从理论上来说，它周围的气体不能使它变得如此庞大。北京大学首席研究员吴学兵说：“我们的发现对早期宇宙黑洞形成的理论提出了挑战。”他还说，“黑洞在短期内增长可能需要非常特殊的方式，或者在第一代行星和星系形成时就留有黑洞种子。但是这两种可能性都很难用当今的理论来解释”。看清黑洞磁场科学家认为，黑洞引擎是由磁场驱动的。借助事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT），天文学家在我们银河系中心超大黑洞事件视界的外侧探测到了磁场。发现在靠近黑洞的某些区域是混乱的，有着杂乱的磁圈和涡漩，就像搅在一起的意大利面。相反，其他区域的磁场则有序得多，可能是物质喷流产生的区域。还发现，黑洞周边的磁场在短至15分钟的时间段内都会发生明显变化。理论修改2015年3月，霍金对黑洞理论进行了修改，宣称黑洞实际上是“灰色的”。新“灰洞”理论称，物质和能量被黑洞困住一段时间后，又会被重新释放到宇宙中。2016年1月，霍金同物理学家马尔科姆·佩里、安德鲁·施特罗明格提出了新理论：让信息“逃逸”的黑洞裂口由“柔软的带电毛发”组成，它们是位于视界线上的光子和引力子组成的粒子，这些能量极低甚至为零的粒子能捕获并存储落入黑洞的粒子的信息。