对《时间简史》内容的简单梳理（一）

本文仅为自己检验对《时间简史》这本书的理解以及费曼学习法的实践，不作为科普文章，本人为非物理专业的物理爱好者，如有理解不到位之处请大家批评指正，在这篇文章中我也会加入一些书中没有的其他科学论据作为补充，如果可以帮到一些和我一样对物理有兴趣或者正在看时间简史这本书的读者增进一些理解那是最好不过的了

首先本书《时间简史》主要讨论的主题是宇宙的起源和几何性质，黑洞，以及广义相对论和量子力学的初步结合

时间简史的第一个部分也就是介绍了“宇宙的图景”，第一个部分主要是回答了人们对于宇宙的总体认识这样一个问题，从古时候宗教对于宇宙的想象再到托勒密的“地心说”再到哥白尼的“日心说”再到现代的“460亿光年的可观测宇宙”，从这个过程可以看到人们对于宇宙的认识是逐步加深同时也能看到随着科学观念的发展，人类也越来越意识到自己在宇宙中其实并不特殊。

时间简史第二个部分主要讲了时空以及时空图的概念，在相对论诞生之前，时间和空间这两个物理参数一直被视作绝对的互不相干的两个概念，对于不同参考系而言，大家用都是同一套时空标准，这被称作牛顿的绝对时空观，也跟我们日常生活的经验相符（比如一个相对于火车静止的人和一个相对地面静止的人时间是一样的，时间不会因为运动而不同）直到麦克斯韦方程组的出现，人们发现从麦克斯韦方程组中通过数学手段会解析出一个电磁波的波速，同时这个波速还是个常数，这个发现让人们不禁思考这个速度究竟是相对于什么参考系说的，于是“以太”诞生了，科学家们假象以太是一个绝对静止的参考系，所以后来两名科学家迈克尔逊和莫雷做了一个实验来检测一下光速，大致原理就是通过改变光的路径方向，因为地球有自转，所以光的速度也会发生改变，那么这个光速就是相对于“以太”的速度，如果光速还是一样则证明光速不会受任何影响也就是不存在以太，光速就是绝对的。结果实验证明光速确实是恒定不变的，也就是“以太”不存在。爱因斯坦根据“光速不变原理”和“狭义相对性原理”（在任何惯性系下，任何物理定律保持相同）两个公设的前提下创立了狭义相对论。根据“光速不变原理”可以推出洛伦兹变换（尺缩和钟慢），从此绝对时空观成为过去，每个观察者都有自己的时间，取而代之的是相对论时空观（物体的运动会影响时空，时间空间被统一，也就是闵可夫斯基的四维时空，但这里的空间依然是欧几里得空间）

基于狭义相对论人们又发明出了时空图，时空图的横坐标代表空间，纵坐标代表时间，光在坐标系从原点不断扩散就形成光锥，光锥里面称之为“类时间隔”光锥外面则称之为“类空间隔”，事件P只能在光锥里面（因为没有物体比光更快）时空图可以让人们更直观的理解狭义相对论。

但是到了广义相对论中，广义相对论把“等效原理”推广到任意参考系中，也就是引力效应其实跟与引力相反方向的加速度运动产生的效应是等价的，举例来说就好比一个人在一个加速向上的电梯里用手电筒发出一束光，在电梯人眼中光从电梯的一端到另一端走过的路经依然是直线但是相对于地面静止的观测者看到的则是光线在这段时间走过的路经是弯曲的，由于光子也是受到引力作用的，所以可以把这个由于电梯加速产生的光线弯曲引起的效应等价于光收到与电梯加速度方向相反的引力作用产生的效应，也就是说物体在一个参考系是区分不出自己是加速还是由于引力作用的。于是爱因斯坦利用黎曼几何将引力描述成时空弯曲。广义相对论告诉我们物质的质量会影响时空的曲率，同时时空结构又在影响物质运动也就是物质告诉时空如何弯曲，时空高速物质如何运动

时间有限今天暂时写到这里，本文仅用于自我学习检验，不作为严格科普