狭义相对论
关于宇宙大爆炸学说我相信大家都多多少少有听说过，但是这个理论从何而来我相信很多人并不清楚，这个理论并不是空穴来风，接下来好好说说它的来源。
1905年犹太人阿尔伯特·爱因斯坦在光速不变原理和任何惯性参考系都是等价的两条原理的基础上创立了狭义相对论，在无限接近于光速的参考系下会发生许许多多异于我们平常生活中的古怪现象，钟慢尺缩质增，顾名思义，就是时间变慢，空间变短，物体的质量增大，这三种结果只要用光速不变原理加上勾股定理就可以推导出来。因此，在爱因斯坦的狭义相对论是允许人们时间旅行的，人类可以通过加速到无限接近于光速穿越时空去往未来。比如双生子悖论(内容太多自行百度)，但是可惜由于牛顿第二定律和光子没有静止的质量的限制，人类无法超光速旅行，因此人类无法通过狭义相对论的方式回到过去（广义相对论可以，接下来会说到）
广义相对论
发表了狭义相对论之后的爱因斯坦发现不应该仅仅将惯性系特殊化，所有的参考系都应该是平等的，等价的，于是爱因斯坦以所有参考系是平权的和光速不变原来出发，这其中要加上一条原理，叫等效原理，具体就不说了内容太长了，总而言之就是引力场和非惯性系可以等价，将相对论的原理和引力结合，运用黎曼几何和张量分析的方法几经失败终于建立了引力方程，于1915年发表了广义相对论
我们来看看引力方程长什么样子。
（内容比较枯燥可以不看）这个是我手写的，希望可以看清楚，最左面是爱因斯坦张量，是为了纪念爱因斯坦为广义相对论做出的贡献且为了引力方程的美观性，特此发明了爱因斯坦张量，其实并没有多大的用处。等式中间最左边是曲率张量，爱因斯坦的引力方程的核心就是质量扭曲了时空产生了引力，因此曲率张量就是各个分量产生的引力对时空造成的曲率，中间的是曲率标量这是所有分量产生的曲率的不变量，在接下来是度规张量，这个就是引力方程要解出来的，最右边的是动量能量张量就是质量就可以扭曲时空里面的质量的抽象含义，理论上只要找出动量能量张量就可以求出引力方程的解，因为动量能量张量直接和曲率张量相关联的，曲率标量可以用线性代数的办法求出，这样就可以找到度规张量了。从而求出引力方程的解。
史瓦西解
爱因斯坦虽然是一个伟大的物理学家，但是归根结底自己却不是搞数学的在建立引力方程的时候就邀请了很多数学家比如里奇之类的数学家来建立，让人搞笑的事，就是爱因斯坦自己建立了引力方程，却没有办法得到引力方程的精确解，这时出现了一个伟大的数学家，他就是史瓦西，史瓦西运用球对称度规和引力方程求得了三个偏微分方程，构成了偏微分方程组最后求出了史瓦西解，史瓦西解成功解释水星今日点进动和引力场下的光线偏折。史瓦西解我就不写出来了。霍金先生说过数学公式越多越没人看，史瓦西解包含一个黑洞，这个黑洞就命名为史瓦西黑洞，黑洞是宇宙中最残暴的天体他可以吞噬一切进入它的物质，包括光（实际上是所有的电磁波，光也是电磁波的一种）在内，因为光速是目前已知的最大速度，史瓦西黑洞的底部是一个奇点，进入奇点时间就会静止，没有时间的流动。
黑洞白洞和虫洞
1953年数学家克尔解出了另外一个解，这个解就叫克尔解，这个解也对应了一个黑洞就是克尔黑洞，黑洞的底部不是一个奇点而是一个奇环，而且克尔黑洞是可以自转的，因此克尔黑洞可以看成是一个自转的奇环产生的，白洞是黑洞的时间反演，黑洞是无限可以吸东西的，而白洞恰恰相反是吐东西的，根据光锥坐标，穿过克尔黑洞的奇环就可以进入白洞，连接黑洞和白洞的地方便是虫洞，我们之前在史瓦西解说过，在奇点附近时间是静止的，同样的道理，在奇环附近时间也是静止的，穿越奇环（即穿过了虫洞）就可以回到过去了。之前在狭义相对论说过人们只可以通过狭义相对论去往未来而没办法回到过去，因为狭义相对论不允许超过光速，但是广义相对论可以通过虫洞的方式回到过去。
宇宙在膨胀？宇宙大爆炸？
爱因斯坦的引力方程的每个解都表示，宇宙并不是静止的，而是膨胀的，不由自主让人们想起，既然宇宙是膨胀的，那它从什么时候开始膨胀的，宇宙最初的大小是什么，这就是宇宙大爆炸论，宇宙大爆炸论很简单认为宇宙就是从无限小的奇点产生的，注意，这个奇点就是史瓦西黑洞的奇点，因此宇宙大爆炸之前是没有时间的，因为奇点附近时间是不流失的，奇点在量子力学的种种原因下发生了一次大爆炸，大爆炸开始后宇宙开始膨胀，于是产生了时间和空间，直到今天我们的宇宙依然在膨胀，我们高中地理学过一个可观测宇宙，可观测宇宙半径约为460亿光年，为什么460亿光年以后不可观测呢，因为根据哈勃定律，460亿光年以后宇宙膨胀的速度已经超过光速了，就连光也传不过来，因此无法观测。有一个问题就是我之前说过光速是宇宙的极限为什么还会超光速，因为宇宙膨胀不传递物质能量和信息，因此不违反相对论，目前只发现了两个超光速现象一个是宇宙膨胀，另一个便是量子力学里的量子纠缠，同样不违反相对论。
宇宙的未来
宇宙在不停的膨胀那么宇宙的未来是什么，根据大爆炸模型和引力方程发现宇宙有三个可能，第一种可能宇宙将无限膨胀下去，第二种可能宇宙膨胀到一种程度将会静止，形成静止的宇宙，第三种可能，宇宙膨胀到一定程度会收缩，收缩成原来的奇点，注意如果要收缩成原来的奇点，宇宙的时间也会倒流，就和看电影一样，时间倒流，中华人民共和国完了是中华民国，接下来是清朝，明朝。。。。这三个结果出现的概率以最后一种的概率最大，宇宙的空间那么大我相信地球的生命不是最孤独的，在遥远的哪个星系可能有其他生物。
关于宇宙学我个人的思考
宇宙中不知道有多少天体，太阳系有太阳8大行星还有无数颗小行星，银河系中又不知道有多少个太阳系一样的星系，整个宇宙又有无数个银河系那样的星系，而且宇宙正在不断的膨胀，还在不停的发展，宇宙是非常巨大的，有无数的恒星，下图是目前发现的最大的恒星，盾牌座UY
我们被困在宇宙中无法想象宇宙是什么样的，也许离开宇宙站在更多的维度就可以看出宇宙的模样了，我们不妨大胆的假设宇宙是一个生物体，宇宙中各个星球都是宇宙的细胞，星际空间是宇宙的内环境（类似于人体的细胞外液体）太阳系好比是人体组织一样，太阳就是这个组织的头目，银河系就是宇宙的器官，本星系群就是这个生物的系统，当恒星死亡后会变成白矮星或者中子星或者黑洞，那么黑洞是什么呢，黑洞类似于人体免疫系统的吞噬细胞，无限的吞噬着一切坏死的细胞，对于宇宙来讲这坏死的细胞就是各种天体，宇宙的膨胀意味着个体的长大，就好像人类长大身高会高，体态会宽厚，因此宇宙外可以有和宇宙一样很多的宇宙，这就是平行宇宙说，这也是我对宇宙的一种看法和认知，总而言之站在更高的维度看到的事情和现在总是不一样。
理论的统一
理论的统一包括四大作用力的统一以及粒子的统一，四大相互作用力，引力，电磁力，强相互作用和弱相互作用，其中电磁力可以看成是光子的交换，强力可以看成是胶子的交换，弱力可以看做是W及其Z玻色子的交换，然而引力并没有这种统一，其他三种都可以放在量子场论的框架下（杨振宁米尔斯理论）。（杨振宁很伟大可以和牛顿匹配的，只是我们中国人并不知道而已）然而引力却没有放在这种框架下。1915年爱因斯坦已经预言了引力波和引力子的存在，我们第一次捕捉引力子在2016年，整整一百年，也说明了爱因斯坦的思维领先了我们一百年，但是至今没有发现引力子，一种可能是引力子存在于更高维度，但是广义相对论把引力解释成质量的扭曲，因此要统一广义相对论和量子场论，于是出现了超弦理论。
另一个统一便是基本粒子的统一，很多基本粒子都可以发生反应，比如一个电子和一个正电子碰撞就会变成两个光子，很多粒子可以衰变（类似化学反应里的分解反应），重核裂变（原子弹爆炸原理），轻核聚变（氢弹爆炸原理），阿尔法衰变，贝塔衰变，以及各种化学反应，化学反应实质也是粒子间的反应，分子分裂成原子，原子结合成新的分子，化学反应对人类社会的发展起了巨大的作用。夸克组成看质子和中子，质子和中子组成原子核，原子核和电子组成了原子，原子和原子组成分子，分子电离又会成为离子，分子原子离子构成了材料，某些材料在基因的作用下又会形成生命比如我们人类，然后组成了种群群落接着构成生物圈和生态系统，使地球发展着。也许宇宙中最神奇的不是这些而是人的大脑，把这些变成一个个数学公式，收藏起来随时调用。
总结
近些年很多物理专业的学生和化学专业专业的学生都去研究材料了，因为元素的化学性质由核外电子决定，核外电子的运动遵循量子力学，因为、所以需要用薛定谔方程解波函数求电子的运动利用统计力学分析元素的化学性质。因此凝聚态物理也成为了一门热门大量学生报考，然而很少人报考理论物理，因为工资待遇不好，实验难度大，不感兴趣的原因，所以做这篇推文加强大家对理论物理的热爱。还有一个原因可能是我们中国人的通病，就是中国人功利心太强，读书人以求取功名为主，所以不管是大学入学考试还是硕士研究生入学考试甚至博士研究生入学考试很多人更加看重前途，而没有把自身的兴趣和专业结合起来去学习，这样对一个人的发展并不好，兴趣才是最大的老师，为了功力放弃了兴趣，很难做出伟大的成就，只能顶着一定“高学历”的虚荣帽子，仅此而已。
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