地球上人的莫名消失，跟黑洞有关吗？

1 时空隧道:

美国物理学家斯内法克教授认为，在空间存在着许多一般人用眼睛看不到的、然而却客观存在的“时空隧道”。

古时，有一句得道成仙之语：“洞中方一日，世上已千年。”这句话人们现在认为是一派胡言，但在现实生活中确有其事，这正是当前欧美科学界热衷探索的超自然现象，称之为“时空隧道”。这也证明在中国古代可能已发现“时空隧道”。

最近，令人们震惊的神秘现象一再出现：1990年9 月9 日，在南美洲委内瑞拉的卡拉加机场的控制塔上，人们突然发现一架早已淘汰了的“道格拉斯”型客机飞临机场，而机场的雷达根本找不到这架飞机。机场人员说：“这里是委内瑞拉，你们是从何处而来？”飞行员听罢惊叫道：“天啊！我们是泛美航空公司914号班机，由纽约飞往佛罗里达州的，怎么会飞道你们这里，误差2000多公里？”接着他马上拿出飞行日记给机场人员看：该机是1955年7 月2 日起飞的，时隔了35年。机场人员吃惊地说：“这不可能，你们在编故事吧！”后经电传查证；914 号班机确实在1955年7 月2 日从纽约起飞，飞往佛罗里达，突然途中失踪，一直找不到，机上的50多名乘客全部都赔偿了死亡保险金。这些人回到美国家里真令他们的家人大吃一惊。孩子们和亲人都老了，而他们仍和当年一样年轻。美国警方和科学家们专门检查了这些乘客的身份证和身体，认为这不是闹剧，而是事实。

1991年8 月9 日，欧洲一个科学海洋考查船在冰岛西南387 公里处，发现一座冰山上坐着一位60多岁的男子，他穿着本世纪初的船长制服，静静地吸着烟斗，双目眺望着大海。但谁会想到，他就是80年前沉没在大西洋中的“泰坦尼克”号船长史密斯！

史密斯船长被救上这艘科学考查船，立即被送往奥斯陆。在医院里，经著名的精神病心理学家喻兰特博士认真检查后，认为他生理和心理一切正常。科学考察船的负责人、著名海洋学家艾德兰博士和病理学家哈兰特博士在1991年8 月18日举行新闻发布会，向欧洲新闻界宣布：经英国海事机构的指纹和照片验证和航海记录表明，救起的这位老人确确实实是史密斯船长，他现在有140 多岁了。据海洋学家艾德兰博士说，在营救史密斯船长时，他拒绝援救、并称应与“泰坦尼克”号共存亡。这是一位船长应该做的。确实，在“泰坦尼克”号沉没时，史密斯船长在指挥营救，拒绝登上救生船并和“泰坦尼克”号一起沉没在大洋之中。史密斯船长一直认为“泰坦尼克”沉没是发生在昨天。此事如何解释呢？欧美的有关海事机构认为，史密斯船长是属于“穿越时光再现”的失踪人。

美国物理学家斯内法克教授认为，在空间存在着许多一般人用眼睛看不到的、然而却客观存在的“时空隧道”，历史上神秘失踪的人、船、飞机等，实际上是进入了这个神秘的“时空隧道”。有的学者认为，“时空隧道”可能与宇宙中的“黑洞”有关。“黑洞”是人眼睛看不到的吸引力世界，然而却是客观存在的一种“时空隧道”。人一旦被吸入“黑洞”中，就什么知觉也没有了。当他回到光明世界时只能回想起被吸入以前的事，而对进入“黑洞”遨游无论多长时间，他都一概不知。

有些学者反对这种假设，认为这不能说明问题。“泰坦尼克”号游轮和乘客同时沉没、消失，乘客们进入“时空隧道”，为什么游轮没有进入？如果游轮也同时进入，它应该和船长史密斯同时再出现。

最近，美国著名科学家约翰。布凯里教授经过研究分析，对“时空隧道”提出了以下几点理论假说：1 、“时空隧道”是客观存在，是物质性的，它看不见，摸不着，对于我们人类生活的物质世界，它既关闭，又不绝对关闭——偶尔开放。2 、“时空隧道”和人类世界不是一个时间体系，进入另一套时间体系里，有可能回到遥远的过去，或进入未来，因为在“时空隧道”里，时间具有方向性和可逆性，它可以正转，也可倒转，还可以相对静止。3 、对于地球上物质世界，进入“时空隧道”，意味着神秘失踪；而从“时空隧道”中出来，又意味着神秘再现。由于“时空隧道”里时光可以相对静止，故而失踪几十年就像一天或半天一样。这一系列问题，正有待科学家们探索，来解开这自然之谜。

2 次元空间

具体见:http://zhidaobaiducom/question/13813213html

3 掉到洞里或坑里了^(呵呵!)

著名的“泰坦尼克”号游轮的遇难者再现更令人震惊：1912年4 月15日，世界最大的豪华游轮“泰但尼克”号在首航北美的途中，困触撞流动冰山而不幸沉没，造成了1500多人死亡的大悲剧。80多年过去了。美国的《太阳报》于1993年3 月8 日上旬报道了“泰坦尼克”号船长史密斯再现的秘闻，接着英、美各报对此奇特超自然现象作了更为具体的报道，成为“时空隧道”的热门话题。

世纪发现·大爆炸宇宙学

碧声

创生之爆炸

宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。大约150亿年前，在这片四大皆空的“无”中，一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是宇宙创生的大爆炸。

刚刚诞生的宇宙是炽热、致密的，随着宇宙的迅速膨胀，其温度迅速下降。最初的1秒钟之后，宇宙的温度降到约100亿度，这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。随着这锅汤继续变冷，核反应开始发生，生成各种元素。这些物质的微粒相互吸引、融合，形成越来越大的团块，并逐渐演化成星系、恒星和行星，在个别天体上还出现了生命现象。然后，能够认识宇宙的人类终于诞生了。

这幅大爆炸图景，是目前关于宇宙起源最可能的一种解释，被称为“大爆炸模型”。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论，不过也只是觉得它很好玩，并不信服。人们更愿意认为，宇宙是稳定的、永恒的。

但是，越来越多的证据表明，大爆炸模型在科学上有强大的说服力，至少现在没有比它更好的理论。我们不得不相信，宇宙有一个开始，也将有一个终结。它产生于“无”，或许也终将回归于“无”。

沉寂的永恒

在人类历史的大部分时期，有关创世的问题，一向是留给神去解决的。宇宙起源于何处？终点又在哪里？生命如何产生？人类怎样出现？对这些疑问，许多宗教都能给出一份体系完备的答案。至于上帝从哪里来，这种问题是不该问的。直到最近几个世纪，人们才开始学着把神撇开，以超越宗教的角度，去思考世界的本源。这样一来，就有一个重大的原则性问题需要解决：宇宙是永恒存在的，还是有起始的？

这个问题长久以来一直困扰着科学家、哲学家和神学家，更不用说普通人。不同版本的宗教和神话都认为世界是有起始的，并把创世的时间定在不太遥远的过去——一般是几千年前。这当然不足为信，因为后来地质和天文观测都表明，地球和其它天体年龄大到在以亿年来计。如此长的时间实在难以想象，因此很多人倾向于认为宇宙一直存在，在时间上没有起源，即宇宙的年龄是无穷大。无穷大这个概念，一听就让人头昏脑胀：既然已经过去了无穷久的时间，我们的“现在”又是什么呢？而如果说宇宙是有起始的，那么它是怎样从“无”中突然产生的呢？我们真的需要一个创世的上帝吗？

以人类短暂生命中获得的知识，要完全弄明白这些是很难的。不过，我们可以从科学上寻求一些佐证，来尽量靠近真理。大爆炸模型的一个基本假设是宇宙的年龄有限，这个说法令人信服的直接理由，来自物理学中一条最基本的定律——热力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律，冥冥中似乎早已规定了宇宙的命运。

简而言之，第二定律认为热量从热的地方流到冷的地方。对任何物理系统，这都是显而易见的特性，毫无神秘之处：开水变凉，冰淇淋化成糖水。要想把这些过程颠倒过来，就非得额外消耗能量不可。就最广泛的意义而言，第二定律认为宇宙的“熵”（无序程度）与日俱增。例如，机械手表的发条总是越来越松；你可以把它上紧，但这就需要消耗一点能量；这些能量来自于你吃掉的一块面包；做面包的麦子在生长的过程中需要吸收阳光的能量；太阳为了提供这些能量，需要消耗它的氢来进行核反应。总之宇宙中每个局部的熵减少，都须以其它地方的熵增加为代价。

在一个封闭的系统里，熵总是增大的，一直大到不能再大的程度。这时，系统内部达到一种完全均匀的热动平衡的状态，不会再发生任何变化，除非外界对系统提供新的能量。对宇宙来说，是不存在“外界”的，因此宇宙一旦到达热动平衡状态，就完全死亡，万劫不复。这种情景称为“热寂”。

宇宙正在缓慢地、但坚定不移地走向这种不可抗拒的命运，几代智者为此怀疑人类的存在是否有意义。暂且抛开这种沮丧的情绪，作一个简单的推理，我们就可以发现，宇宙不可能有无限的过去。很简单，如果宇宙无限老，那它早就已经死了。以有限速率演变的东西，是不可能永远维持下去的。换句话说，宇宙必然是在某个有限的时间之前诞生的。

星辰远去

第二定律明示了宇宙有起始，19世纪的一些科学家曾模模糊糊地谈到过这个结论，如英国科学哲学家威廉·杰文斯在1873就曾提出应该有一个“创世”的时刻。不过大多数科学家都忽视了这个推论，它只是在后来成为大爆炸模型的佐证之一。该模型的提出，最早的理论基础是爱因斯坦广议相对论，实证基础则是19世纪末、20世纪初的天文观测。

大家都非常熟悉多普勒效应，最常见的例子是火车通过的汽笛声：当火车快速接近我们时，汽笛的音调升高，远去时音调则降低。音调的变化是由于声波相对于我们的频率发生了变化。

多普勒效应不仅适用于声波，也适用于光波。当运动光源的光波到达我们的眼睛时，光波的频率也会发生相应的改变。如果光源向着我们运动，我们看到的光就会向光谱的高频端（紫端）偏移；反之，如果光源离我们远去，光波就会向光谱低频端（红端）偏移。

多普勒效应是奥地利天文学家多普勒在1842年首先发现的。它首先被用于观察太阳和行星的自转。1968年，英国天文滂学家W·哈金斯首次应用此原理测量了天狼星的视向速度，并宣布它正以每秒47公里的速度离我们远去。这一数字不算精确，但基本结论是对的。此后，各国天文学家对其它恒星乃至河外星系进行了大量类似的观测。结果发现，星系光谱有普遍的红移现象。除了几个最近的星系外，所有的星系都在离我们远去。

1929年，天文学家埃德温·哈勃提出，这些星系的退行速度在有规律地增加，一个星系的退行速度与其距离成正比。这个规律叫做哈勃定律，它很快就为天文观测所证实。

离我们越远的星系远去得越快，为什么为这样呢？设想一个表面涂满小点的气球，当气球膨胀时，小点便各自远离。假设有个小人站在任一点上，在它看来，其它所有的点似乎都在离它远去，而且离它越远的点远离得越快。不论它站在哪个点上，效果都是一样的。（这也意味着，哈勃定律决不表示地球是宇宙的中心）。

星系这种远去的行为使人们觉得宇宙仿佛是在膨胀，就像膨胀着的气球一样。天文学家现在大都承认了宇宙膨胀这一事实。而且对爱因斯坦广义相对论中“场方程”的解释，能够与膨胀宇宙相符合。

爆炸的起点

既然宇宙一直在不断地膨胀，那么可以合理地设想，它在过去应该比现在小。如果能把宇宙史这部影片倒过来放，我们应该会发现，在很久很久以前的某个时候，所有的星辰都是聚合在一起的，宇宙最初是一个致密的物质核。

1922年，苏联数学家A·A·弗里德曼首先提出这种可能性。当时哈勃定律还没有提出，弗里德曼完全是通过理论推导得出此结论的。在此之前，爱因斯坦已经发现自己的方程只能描述一个膨胀或收缩的宇宙。但这位科学巨匠缺乏敢于预言宇宙并非静止的自信心，遂强行在方程中引入一个斥力，描述了一个静态宇宙。

弗里德曼指出，爱因斯坦静态宇宙是极不稳定、不可能维持的，一个膨胀的宇宙虽然听上去有些古怪，却更为合理。爱因斯坦被说服了。年轻的弗里德曼率先预言了宇宙膨胀。可惜天妒英才，弗里德曼未能看到他的理论被哈勃所证实。1925年他因伤寒去世，终年37岁，其成果鲜为人知。

1927年，比利时天文学家勒梅特独立研究出了类似的膨胀宇宙说。由于宇宙一直在膨胀，所以它在过去某一时刻会体积非常小而密度非常大，这东西被勒梅特称为宇宙蛋。他还提出，宇宙一直在膨胀，并且是从过去的一次超级爆炸开始的；今天的星系就是宇宙蛋的碎片；而星系相互退行，就是很久以前那次爆炸的回波。

勒梅特的成果在当时也未受人注意，直到更有名望的英国大科学家爱丁顿阐述膨胀宇宙论，才引起科学界的普遍关注。到20世纪30年代和40年代，俄国血统的美国物理学家伽莫夫才真正普及了宇宙起源于爆炸的观念。有趣的是，“大爆炸”（BIG BANG）这个词，是一位大爆炸理论的反对者造的。这位叫霍伊尔的天文学家认为，认同大爆炸模型等于“公然邀请创世理论”，与上帝妥协，不是严肃的科学态度。

大致说起来，大爆炸模型是这样的：宇宙是不断膨胀的，而且由于引力的作用，膨胀的速度会随时间发生变化。万有引力作用于宇宙一切物质与能量之间，起到刹车的作用，阻止星系往外跑，从而使膨胀速度越来越慢。在诞生初期，宇宙从高密度状态迅速膨胀，随着时间的推移，宇宙体积越来越大，膨胀速度越来越小。将此过程回溯到宇宙创生的那一刻，可以发现当时宇宙体积为零，而膨胀速度为无限大。这就是大爆炸。

大爆炸是空间、时间、物质与有量的起点。这些概念都不能外推到大爆炸之前。大爆炸之前是什么、什么引起了大爆炸，这些问题在逻辑上就是没有意义的。那以前所有的，只是“无”。

这个结论让人接受起来很不容易。1948年，两位奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出另一种理论，承认膨胀宇宙但否认大爆炸。后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这一被称为“连续创生论”的理论。该理论认为宇宙是稳恒态的；在星系散开的过程中，不断有新的星系从空间中产生出来；形成星系的物质是无中生有的，而且运动速度非常缓慢，用现有技术无法测出。结论是，宇宙总是保持着同一状态，在没有限度的过去和没有限度的未来中，它一直是这样，没有开始也没有结束。

在十多年的时间里，大爆炸和连续创生论和争论非常激烈，但没有实际的证据来裁决到底哪一个对。在这段时间里，“大爆炸”这个词是一种贬义用语，引申含义是“不严肃”、“可笑”。

光焰的余辉

热寂、宇宙膨胀等理论，似都不足以令大多数人信服大爆炸的存在。如果过去某个时候曾发生过一次大爆炸，如此惊天动地的力量是否在今天的宇宙结构上留下了某种印迹？既然有那么多宗教考古学家热衷于寻找伊甸园的旧址、亚当夏娃的文物，科学家是否该去发掘一下宇宙创生的遗迹呢？

1948年，伽莫夫指导的一位年轻研究生R·A·阿尔弗在他的博士学位论文中提出，宇宙源于约140亿年前的一次大爆炸，并详述了宇宙诞生的最初几分钟里，基本粒子结合成为元素的过程。论文的题目是“化学元素的起源”，发表于《物理评论通讯》杂志上。在这篇文章里，伽莫夫玩了一个文字游戏，将对此项研究并无贡献的物理学家H·贝特的名字添入论文中。这样，论文的三位作者阿尔弗、贝特、伽莫夫的名字，念起来与希腊字母表中头三个字母阿尔法、贝塔和伽马颇为相似。这对一篇谈论宇宙起源的论文来说，实在是再合适不过了。

这篇论文给出了大爆炸理论的第一个数学模型。此后不久，阿尔弗与另一位科学家赫尔曼一道，在《自然》杂志上发表了另一篇论文，提出了一个证实大爆炸理论的方法。

按照大爆炸理论，最初的几分钟里，宇宙是一个炽热的火球，到处充满温度高达几十亿度的光辐射。由于此时的宇宙处于热动平衡中，这种辐射具有独特的光谱特征，称为“黑体谱”。随着宇宙的膨胀，辐射的温度不断下降，但仍保留着黑体谱的特征，以及总体均匀性。按照推算，现在的宇宙应存在着温度约为5K的背景黑体辐射。

这个杰出的预言在当时并未引起重视，而被埋没在浩瀚的物理学文献之中。在没有电脑、没有互联网的1948年，科学家之间的交流无法与今天同日而语。阿尔弗与赫尔曼不是射电天文学家，没办法自己设计出合适的探测器来在太空中搜索大爆炸的残留辐射——即使他们愿意那样做，在那个时代也没有足够的技术力量。而且，在40年代和50年代，在多数物理学家看来，再现宇宙早期史的细节并不是一种严肃的学术活动。

多年以后，即1965年，美国贝尔实验室的两位无线电工程师A·彭齐亚斯和R·威尔逊，在为跟踪一颗卫星而校准一具非常灵敏的天线时偶然发现，接收器中存在着某种无法消除的噪声。这表明宇宙浸润在一种辐射当中，它相当于在电磁波谱微波波段波长735厘米的某种无线电信号，以相同的强度从空间各个方向射向地球，在大尺度上分布非常均匀。其温度约为3K，谱线有完美的黑体谱特征。与此同时，美国普林斯顿大学R·迪克领导的一个科学家小组，独立地重新发现了阿尔弗和赫尔曼早先作过的预言，并着手设计一台探测器供搜索大爆炸的残余辐射。他们听说了贝尔实验室发现的这种辐射之后，立即将它解释为大爆炸后原初宇宙高热的遗迹，即大爆炸火球黯淡下去的最后光芒。

由于这种背景辐射频率集中在微波波段，因此被称为微波背景辐射。大多数天文学家都认为，它的发现为大爆炸理论提供了结论性的依据。大多数人因此而接受了大爆炸曾经发生的说法，抛弃了连续创生论。因为这项发现，彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年诺贝尔物理学奖。然而，最早对微波背景辐射作出预言的阿尔弗和赫尔曼，却未因此获得荣誉，甚至在许多总结大爆炸理论发展史的文献中被遗忘。

还应当提及的是，在1983年，人们开始获悉苏联无线电物理学家什茂诺夫或许早在1958年就发现了这种辐射，并用俄文公布了这一事实。什茂诺夫建造了一具对微波信号敏感的天线，并报道探测到了某种在天空中各个方向上均匀的信号，与之相当的辐射具有的温度在1K到7K之间。当时无论是他本人或是其他任何人都不清楚这项发现的重要性。事实上，什茂诺夫直到1983年才闻知大爆炸的预言及彭齐亚斯和威尔逊的发现，这已是他们两位获得诺贝尔奖五年后的事情了。像阿尔弗和赫尔曼一样，什茂诺夫亦未能获得应有的荣誉，科学史上往往颇多此种遗憾。

最初三分钟

大爆炸是什么时候发生的呢？由于红移容易测量，所以我们相当确切地知道星系退行的速度。但确定宇宙的年龄，我们还必须确定星系的距离。距离越大，星系退行到现在位置所需的时间也越长。但距离并不容易确定出来。科学界对宇宙的年龄有不同说法，大体在100-200亿间之前，比较通行的说法是150亿年。我们并不确切地知道大爆炸已经过去了多久，倒是对大爆炸刚刚发生之后1秒到几分钟的时间里发生的事了解得更多。

最初的1秒钟是宇宙史上的一道分水岭。在此时刻以后，宇宙的温度已降到一定程度，能用我们现有的物理知识来描述，从而获得一幅大致准确的宇宙鸟瞰图。而在1秒钟之前，致密、高热的宇宙是一堆人类尚无力了解其行为的粒子，现有的物理规律不足以描述其行为。这是黑箱式的1秒钟。

在1秒钟之前，宇宙中应该存在着等量的质子和中子，因为弱相互作用会使质子与中子相互转化，维持其数目的平衡。但到了1秒钟时，膨胀速度变得太大了，弱相互作用不能再维持质子与中子数的平衡。由于中子比质子稍重一些，质子转变为中子需要消耗较多能量，比中子转变为质子困难一些。然后，弱相互作用停止，中子和质子不再大量互相转换，留下的中子与质子相对数目有一个确定的比值——大概是1比6。

在最初1秒过后、3分钟之内，中子和质子进行剧烈的聚合反应，形成氘核、氦核和锂核，主要是形成氦核。这个过程用完了所有的中子，余下的质子就成了氢原子核。3分钟过后，宇宙的温度降到10亿度以下，物质密度也迅速下降，这类核反应遂告中止。计算表明，最初三分钟里大约有22-24%的物质形成的氦4，剩下的物质几乎全部保持氢的形式，仅有十万分之几成为氦3和氘，还有百亿分之几成为锂。

因此，大爆炸模型预言宇宙中应有22-24%的物质为氦，余大绝大部分为氢。最初三分钟里形成的氢和氦，构成了宇宙中99%以上的物质。形成行星和生命的丰富多彩的重元素，只占宇宙总质量的不到1%，它们大部分是在大爆炸之后很久于恒星的内部形成的。

对宇宙各处的氦、氘及其它元素等的观测，极好地证实了上述丰度值的普适性。简单的大爆炸模型与严格的天文观测间形成了美妙的一致。这一预言是大爆炸图景最大的成功。

时空尽头

大爆炸模型并不是终极真理。它只是现有宇宙起源理论中最好的，但仍有许多难题未能解决。例如最初三分钟过后的许多年里，物质如何聚集成团形成星系、恒星，依旧是一个模糊的过程。此外，把“大爆炸之前是什么”简单地归为逻辑上不合理的问题而不予回答，虽然很高明却似乎有点不负责任。

对于大爆炸模型，科学界目前存在的一个主要分岐在于，宇宙是“开放”的，抑或是“闭合”的。这个问题关联到宇宙的终结。

根据推断，宇宙的形成距今约100-200亿年。天文观测表明，各种天体的年龄均小于200亿年，这与大爆炸理论符合得很好。我们的地球大概是50亿年前形成的，至于人类出现的历史便短得不值一提了。宇宙现在还算得上年轻，担忧末日来临，对单个人来说是十分无聊的事。然而，为全人类的命运想一想这个问题，还是有必要的。

按照大爆炸模型，宇宙在诞生后不断膨胀，与此同时，物质间的万有引力对膨胀过程进行牵制。如果宇宙的总质量大于某一特定数值（临界质量），那么总有一天宇宙将在自身引力的作用下收缩，造成与大爆炸相反的“大坍塌”，这样的宇宙是“闭合”的。如果宇宙总质量小于这一数值，则引力不足以阻止膨胀，宇宙就将永远膨胀下去，即“开放”的。

开放宇宙和闭合宇宙两种理论都很流行，且相持不下。这是因为给宇宙过磅实在过于困难，无论从实际观测或理论推导上都不易实现。最近几年，天文观测结果似乎更多地支持开放理论，即宇宙总质量太轻，达不到引起收缩的临界质量；甚至有人声称发现了造成宇宙加速膨胀的“反引力力”。不过，这些结果没有一项是决定性的。

有趣的是，科学家发现，无论宇宙是开放或闭合的，它都必须非常接近临界质量。如果质量太大造成引力太大，宇宙便会在膨胀后不久就开始收缩，活不了太长。这样，恒星还来不及形成，生命和人类就更不用提。如果宇宙质量太小，宇宙就会膨胀得太快，物质很快就变得非常稀薄，不足以聚集成恒星、星系，生命也不会产生。在这两类宇宙里，都不会产生人类这种对宇宙起源寻根究底的麻烦东西。或许在某些地方存在着与临界质量相距很远的宇宙，但既然眼前这个宇宙里有我们的存在，那末它的质量必须与临界质量相差不大。这个事实无形中使确定宇宙是开放或闭合更为困难——我们需要非常精确的数据来确定宇宙的质量到底是大于或小于临界质量。

因此，我们不得不对两种未来都进行一下预言。

如果宇宙永远膨胀下去，在非常遥远的将来——譬如1亿亿亿年以后，所有的恒星都已燃烧完毕，茫茫黑暗中，潜伏着一些黑洞、中子星等天体。宇宙的尺度已经膨胀到今天的1亿亿倍，而且还在扩张下去。在这个系统里，引力不足以使膨胀停止，但不动声色地消耗着系统的能量，使宇宙缓慢地走向衰亡。黑洞在霍金效应的作用下释放出微弱的辐射，最终全都以光和热的形式蒸发掉。足够长的时间之后，连质子这样稳定的基本粒子也衰变、消亡了，宇宙最终变成一锅稀得难以置信的汤，其中有光子、中微子，越来越少的电子和正电子。这些粒子缓慢地运动，彼此越来越远，不会再有任何基本物理过程出现。这是寒冷、黑暗、荒凉而空虚的宇宙，它已经走完了自己的历程，面对的是永恒的生命，抑或永恒的死亡。这种情景，与传统意义上的“热寂”并不相同，荒凉程度却甚为相似。

如果宇宙质量大于临界质量，终有一天开始收缩，又将何如呢？在大尺度上，收缩过程与大爆炸后的膨胀是对称的，像一场倒放的**，收缩的过程起初很慢，随后越来越快。在从膨胀到收缩的转折点过后，宇宙的体积开始缩小，背景辐射温度上升。漆黑寒冷的宇宙变成一个越来越热的熔炉，生命无处可逃，全都被煮熟烤焦。最后，行星、恒星也毁灭了，分布在如今浩瀚空间里的物质被挤进一个很小的体积中，最后三分钟来临了。

温度变得如此之高，连原子核也被撕毁，宇宙又成了一锅基本粒子汤。然而这种状态也只能生存几秒钟的时间。在最后的1秒钟里，质子和中子也无法区分，挤成一堆由夸克构成的等离子体。在最后的时刻里，引力成为占绝对优势的作用力，它毫不留情地把物质和空间碾得粉碎，时空曲率不断加大。在这场“大坍塌”中，所有的物质都不复存在，一切“存在”的东西，包括时间和空间本身，都被消灭。剩下的只有一个时空奇点。

这就是末日。它是一切事物的末日。大爆炸中诞生于无的宇宙，此刻也归于无。多少亿年的辉煌灿烂，连一丝回忆也不会留下。

碧声注：从前给《环球》杂志写过一篇较短的同题目文章，蒙诸位网友青眼四处转载。后经补充成为现在这篇，算是20版。不过其中仍颇有些地方经不起推敲，如热寂问题与宇宙的结局等。正在努力读书，也许有一天会拿出一个更好的版本来罢。

田园将芜，雨雪载途，胡为乎泥中。

　古今中外，有不少成功的数学家，他们背后的一些趣味短篇小 故事 也被人们津津乐道。一起看看我为大家整理推荐的成功数学家的趣味短篇故事，欢迎 收藏 哦。

　成功数学家的故事篇1

　高斯是一个农民的儿子，幼年时，他在数学方面就显示出了非凡的才华。3岁能纠正父亲计算中的错误;10岁便独立发现了算术级数的求和公式;11岁发现了二项式定理。

　少年高斯的聪颖早慧，得到了很有名望的布瑞克公爵的垂青与资助，使他得以不断深造。19岁的高斯在进大学不久，就发明了只用圆规和直尺作出正17边形的 方法 ，解决了两千年来悬而未决的几何难题。

　1801年，他发表的《算术研究》，阐述了数论和高等代数的某些问题。他对超几何级数、复变函数、统计数学、椭圆函数论都有重大贡献。

　同时作为一个物理学家，他与威廉韦伯合作研究电磁学，并发明了电极。为了进行实验，高斯还发明了双线磁力计，这是他对电磁学问题研究的一个很有实际意义的成果。

　高斯30岁时担任了德国着名高等学府天文台台长，并一直在天文台工作到逝世。他平生还喜欢文学和语言学，懂得十几门外语。他一生共发表323篇(种)着作，提出了404项科学创见，完成了4项重要发明。

　高斯去世后，人们在他出生的城市竖起了他的雕像。为了纪念他发现做出17边形的方法，雕像的底座修成17边形。世人公认他是一位和牛顿、阿基米德、欧拉齐名的数学家。

　成功数学家的故事篇2

　苏步青(19020923～20030317)，中国科学院院士，中国杰出的数学家，被誉为数学之王，主要从事微分几何学和计算几何学等方面的研究。

　苏步青自1931年3月应着名数学家陈建功之约，载着日本东北帝国大学的理学博士荣誉回国，受聘于国立浙江大学，先后任数学系副教授、教授、系主任、训导长和教务长。至1952年10月，因全国高校院系调整，他才有点不太情愿地到了上海复旦大学数学系任教授、系主任，后任教务长、副校长和校长。他曾任多届全国政协委员、全国人大代表，以及第七、第八届全国政协副主席和民盟中央副主席等职。

　回望苏步青的百年人生路，也是崎岖泥泞，故事多多，今选几则以慰读者。

　故事一

　公元1902年9月23日，那是一个普通的日子，可对祖辈从福建同安逃荒到浙江平阳带溪村的苏祖善家来说，那是一件难得的大喜、大吉的日子。真是老天有眼，天官赐福。苏祖善家添了一丁，夫妻俩笑得合不拢嘴，终于有了世代务农的“接班人”。可苏祖善夫妻俩从未上过学，尝够没有 文化 的苦，望子成龙心切，于是给儿子选取“步青”为名，算命先生还说上一番好话，以“步青”为名，将来定可“平步青云，光宗耀祖”。

　名字毕竟不是“功名利禄”的天梯。正当同龄人纷纷背起书包上学的时候，苏祖善交给儿子的却是一条牛鞭。从此，苏步青头戴一顶父亲编的大竹笠，身穿一套母亲手缝的粗布衣，赤脚骑上牛背，鞭子一挥，来到卧牛山下，带溪溪边。苏步青家养的是头大水牛，膘壮力大，从不把又矮又小的牧牛娃放在眼里。有一次，水牛脾气一上来，又奔又跳，把苏步青摔在刚刚砍过竹的竹园里。真是老天庇佑，他跌在几根竹根中间，未有皮肉之苦，逃过一劫。

　放牛回家，苏步青走过村私塾门口，常被琅琅的书声所吸引。有一次，老师正大声念：“苏老泉，二十七，始发愤，读书籍。”他听后，就跟着念了几遍。此后，他竟记住了 顺口溜 ，放牛时当山歌唱。

　苏祖善常听儿子背《三字经》、《百家姓》，心存疑惑。有一次，正好看见儿子在私塾门口“偷听”，为父的心终于动了，夫妻一合计，决定勒紧裤带，把苏步青送进了私塾。

　故事二

　9岁那年，苏步青的父亲挑上一担米当学费，走了50公里山路，送苏步青到平阳县城，当了一名高小的插班生。从山里到县城，苏步青大开眼界，什么东西都新奇。他第一次看到馒头里有肉末，常用饭票换成钱买“肉馒头”吃。一个月的饭票提早用完了，只好饿肚子。他见到烧开水的老虎灶，也觉得好玩，把家里带来的鸡蛋掷进锅里，一锅开水变成一锅蛋花汤，烧水工看到气极了，揪住他打了一顿。

　苏步青整天玩呀、闹呀，考试时常坐“红交椅”，到期末考试，他在班里得了倒数第一名。可是，他的 作文 写得还不错，私塾里的“偷听”，激发了他学习语文的兴趣，为作文打了一点基础。然而，语文老师越看越不相信，总认为苏步青的作文是抄来的。因此还是批给他一个很低的分数。这样，更激发了他的牛脾气，老师越说他不好，他越不好好学，一连三个学期，都是倒数第一名。同学和老师都说他是“笨蛋”。

　有一次，地理老师陈玉峰把苏步青叫到办公室，给他讲一个小故事：“牛顿12岁的时候，从农村小学转到城里念书，成绩不好，同学们都瞧不起他。有一次，一个同学蛮横无理地欺负他，一脚踢在他的肚子上。他疼得直打滚。那个同学身体比他棒，功课比他好，牛顿平时很怕他。但这时他忍无可忍，跳起来还击，把那个同学逼到墙角，揿在墙上。那同学见牛顿发起怒来如此勇猛，只好屈服。牛顿从这件事想到做学问的道理也不过如此：只要下定决心，就能把它制服。他发愤图强，努力学习，不久成绩跃居全班第一，后来成了一个伟大的科学家。”

　苏步青见陈老师不批评他，还给他讲故事，心里很感激。陈老师见他垂着头，摸摸他的头后说：“我看你这个孩子挺聪明嘛，只要肯努力，一定可以考第一名。”又说：“你爸爸、妈妈累死累活，省吃俭用，希望你把书念好。像你现在这样子，将来拿什么来报答他们”苏步青再也抑制不住心灵的震撼，泪水像断线的珍珠淌在自已的胸前，第一次感到自己做错了事。此后，他完全变成了懂事的孩子，不再贪玩，刻苦读书，到期末考试得了全班第一名。

　故事三

　温州的浙江省立第10中学的一堂数学课，把苏步青引向通往数学王国的路。从日本 留学 回温州的杨老师在上数学课时，带着忧国忧民的真情：“当今世界，弱肉强食。世界列强仰仗船坚炮利，对我国豆剖瓜分，鲸吞蚕食。中华民族亡国灭种的危险迫在眉睫。为了救亡图存，必须振兴科学。数学是科学的开路先锋，为了发展科学，必须学习好数学。”杨老师的话，打动了苏步青的心。从此，他的兴趣从文学向数学转移。有一次，苏步青用20种不同的方法证明了一条几何定理。校长洪泯初得知后，把苏步青叫到办公室，拍着他的肩膀说：“好好学习，将来送你留学。”到苏步青中学 毕业 时，洪校长已调到北京 教育 部任职，但他仍关心苏步青的学习，寄来了200元资助苏步青留学。

　1919年，17岁的苏步青买了一张去日本的船票，余170元钱要维持3个月的生活，实在很艰难。他每天只能吃两餐饭，无钱请日语老师，只好拜房东大娘为师。最后他用流利的日语回答了主考官的提问，以第一名的成绩进入名牌学校——东京高等工业学校电机系。1924年，他又以第一名的成绩考入日本东北帝国大学数学系，师从着名几何学家洼田忠彦教授。1927年，大学毕业后，他又在课余卖报、送牛奶、当杂志校对和家庭老师，用所挣得的钱做学费，免试升入该校研究生院做研究生。并以坚强的意志，刻苦攻读，接连发表了41篇仿射微分几何和射影微分几何方面的研究论文，开辟了微分几何研究的新领域，被数学界称作“东方国度上升起的灿烂的数学明星”。1931年3月，他以优异的成绩荣获该校理学博士学位，成了继陈建功之后获得本学位的第二个外国人。此后，国内外的聘书像雪片似的飞来，苏步青一一谢绝。因为两年前陈建功获理学博士位时，曾约苏步青到条件较差的浙大去。苏步青说：“你先去，我毕业后再来。让我们花上20年时间，把浙大数学系办成世界第一流的数学系……”这兴许就是苏步青在全国高校院系调整时不愿离开浙大的情缘。

　走上工作岗位后，苏步青在科研和教学上取得了令世人叹服的光辉业绩，除做研究生时发现的四次(三阶)代数锥面，被学术界誉称为“苏锥面”外，后在“射影曲线论”、“射影曲面论”、“高维射影空间共轭网理论”、“一般空间微分几何学”和“计算几何”等方面都取得世界同行公认的成就，特别在着名的戈德序列中的第二个伴随二次曲面被国内外同行称为“苏的二次曲面”。他还证明了闭拉普拉斯序列和构造(T4)，被世界学术界誉称为“苏(步青)链”。因此，德国着名数学家布拉须凯称苏步青是“东方第一个几何学家”，欧美、日本的数学家称他和同事们为“浙大学派”。的确，自1931年到1952年间，苏步青培养了近100名学生，在国内10多所着名高校中任正副系主任的就有25位，有5人被选为中国科学院院士，连解放后培养的3名院士，共有8名院士学生。在复旦数学研究所，苏步青更有谷超豪、胡和生和李大潜高足，形成了三代四位院士共事的罕见可喜现象。

　故事四

　“七七”事变后，浙江大学被迫西迁。在这国难当头，举校西迁时，苏步青接到一封加急电报：岳父松本先生病危，要苏步青夫妇去日本仙台见最后一面。苏步青把电报交给妻子说：“……你去吧，我要留在自己的祖国。”苏步青妻子苏松本说：“我跟着你走。”但因妻子刚分娩不久，不能随行内迁，苏步青把妻子送平阳乡下避难，直到1940年暑假，由竺可桢校长特批一笔路费，才将妻子和女儿接到湄潭。

　在湄潭的日子里，师生的生活极其艰苦，大学教授靠工资也难以糊口。苏步青买了一把锄头，每天下班回家或休息日，就开荒种菜，有一次，湄潭菜馆蔬菜馆供应不上，就从苏步青菜地里要去几筐花菜。还有一天傍晚，竺校长来到他住的破庙前，看见苏步青正挑水种菜，苏松本背着儿子烧饭。细心的竺校长见锅里全是萝卜、地瓜干，就问苏步青。苏步青解释说：“我家孩子多，薪水全拿来买米也不够吃。地瓜干蘸盐巴，我们已吃了几个月了。”竺可桢惊愕了。于是，他特许苏步青两个读中学的儿子，破例吃在中学、住在家里(因为苏家拿不出被褥)的特殊待遇。

　生活上的困难每况愈下，苏步青的一个小儿子因营养不良，出世不久就死去了。苏步青把他埋在湄潭的山上，在小石碑上刻着“苏婴之冢”几个字。然而，生活上的困难吓不倒有意志、有毅力的人，浙大的教学和科研依然有条不紊地进行。苏步青也是带着困难走上讲台的。当他回身在黑板上画几何图形时，学生们就会议论苏老师衣服上的“三角形、梯形……”的补丁，还有屁股上的“螺旋形曲线”!晚上，苏步青把桐油灯放在破庙的香案上写教材，终于用自己坚忍不拔的意志完成了《射影曲线概论》一书。1994年夏，笔者有幸在青岩看到苏步青迁徙途中住过的小庙，一种崇敬之情油然而生，令人难以忘怀。

　故事五

　1972年12月7日，苏步青的学生、着名数学家张素诚，因《数学学报》复刊之需， 拜访 各地数学家，到上海理应拜访苏老师，没想到苏老所赐的《射影几何概论》(英文版)一书上，别开生面在扉页题了一首诗：

　三十年前在贵州，

　曾因奇异点生愁，

　如今老去申江日，

　喜见故人争上游。

　这不仅打破常人的题词俗话，把师生之情和盘托出，又足可看出苏老诗艺的高超，文学功底的深厚了。

　许多人都知道苏步青是数学大师，却不知道他还是位文学大师，写作大家和诗人。他从小酷爱古诗文，13岁学写诗。读初小时常骑在牛背上诵读《千家诗》等。几十年来，他与诗为伴，与诗书同行，每次出差，提包里总放一二本诗集，如《杜甫诗选》等。苏步青不仅读诗，更有作诗兴趣，几十年笔耕不辍，写了近千首诗作。在他96岁高龄时，北京群言出版社出版了《苏步青业余诗词钞》，共收近体诗444首，词60首，由苏老手写影印，其中1931～1949年早期作品191首，内有词47首。从中我们可以领略苏老60年间的学术生涯和诗书技艺折射的光芒，富有时代气息，给人以诸多的启迪。

　回想浙江大学内迁湄潭时期，他和数学大师钱宝琮等创设湄潭吟社，在生活极度困难下，自费出版了《湄潭吟社诗存第一辑》，内收各家诗词约100首。在国难当头日子里，诗人们品茶吟诗，或切磋教义，或评论时局，其忧国思乡，愤世嫉俗之情常流露于笔端。

　1944年，苏步青以“游七七亭”为诗题作一诗：

　单衣攀路径，一杖过灯汀。

　护路双双树，临江七七亭。

　客因远游老，山是故乡青。

　北望能无泪，中原战血腥。

　这是苏步表以物寄情，对家乡沦陷和祖国山河破碎的怀念和人民奋起抗战的歌颂，爱国忧世之情自心中汩汩流出。

　苏步青的诗艺高超，令人叹为观止。他的诗意境高远，笔调清新，常用 典故 ，富有哲理。

　读了苏步青的许多诗，不仅使人感到苏老常对后学谆谆教导“金字塔”般基础之重要，文理相通之亮点。他几十年如一日，巧用自称“零头布”(零碎时间)来学习和研究，这些永留人间的好诗词，不就是苏步青充分利用零碎时间的佐证吗

成功数学家的故事篇3

　公元前570年左右，毕达哥拉斯出生在米里都附近的萨摩斯岛(今希腊东部的小岛)，他最先概括“数学”和“哲学”两门学问和推算出“直角三角形斜边的平方等于两条直角边的平方和”定理。

　古希腊人热爱运动，崇尚健壮的体魄，欣赏高超的竞技能力。一次，菲罗斯僭主勒翁邀请毕达哥拉斯观看竞技比赛。盛大的竞技场里人山人海，场面恢宏。毕达哥拉斯与勒翁谈天说地，气氛和谐。勒翁很钦佩毕达哥拉斯的知识学问，看到竞技场里各种身份的人士和竞技台上身怀绝技的勇士，便转身问毕达哥拉斯是什么样的人。

　毕达哥拉斯说：我是哲学家(希腊语哲学的意思是爱智慧，哲学家就是爱智慧的人)。这也是人类第一次使用哲学这个词。

　勒翁问为什么是爱智慧，而不是智慧

　毕达哥拉斯说，只有神是智慧的，人最多是爱智慧。就像今天来竞技场的各种各样的人，有的是来做买卖挣钱的，有的是无所事事闲逛的，而最好的人是沉思的观众。如同生活中，不少人为卑微的欲望追求名利，只有哲学家寻求真理。

　从此，世界有了哲学家，追求真理也成为哲学家永不放弃的目标和信念。

　孔子和毕达哥拉斯是同时代的人，也是两种不同文化传统的创立者和代表者(古代中国的儒家学和古希腊的毕达哥拉斯学派)。虽然这两位思想家所在的人文环境和地理环境相差遥远，但他们有关“和”的思想以及对音乐功能的认识却表现出极大的相同点。

　有一天，毕达哥拉斯路过一家铁匠铺，听到铁锤打击铁砧的声音，辨听出了四度、五度和八度三种和谐音。他猜想是由于铁锤重量的不同导致了声音的不同，于是通过称量不同铁锤的重量确认了这种关系。

　随后，他又在竖琴上做进一步试验。根据不同长度弦的振动，发现了弦的长短与和谐音的关系。证明音乐中蕴藏着数的奥秘，竖琴之所以能发出悦耳的音调，是因为合乎一定数的关系。他甚至认为灵魂就是一种和谐。因此，“毕达哥拉斯是千古第一人表现声音与数字比例相对应，比任何人更早把一种看来好像是质的现象——声音的和谐——量化，从而率先建立了日后成为西方音乐基础的数学学说。”

　毕达哥拉斯认为数是万物的本源，万物由数构成。

　他对数充满敬畏。相信是数创造了世界，通过对数的研究能了解宇宙的奥妙。而‘一’最为基本，既是一切数的开始，又是计量一切数的单位，与理性、灵魂、本体是同一个东西。

　他发现任何具体事物都有一定数量的规定性。他第一个把秤和尺介绍给希腊人。

　他把音乐中一定数的比例关系构成的和谐，运用到观察天体运动中，各天体之间的距离，大小也是按照数的比例排列组合，宇宙的结构像音乐般和谐，天体像人的灵魂一样和谐有序。

　一天，毕达哥拉斯应邀到朋友家做客。这位习惯观察思考的人，突然，对主人家地面上一块块漂亮的正方形大理石感兴趣。他没有心思听别人闲聊，沉思于脚下排列规则，大小如一的大理石彼此间产生的数的关系中。

　他越想越兴奋，完全被自己的思考迷住，索性蹲到地上，拿出笔尺。在4块大理石拼成的大正方上，均以每块大理石的对角线为边，画出一个新的正方形，他发现这个正方形的面积正好等于2块大理石的面积;他又以2块大理石组成的矩形对角线为边，画成一个更大的正方形，而这个正方形正好等于5块大理石的面积。于是，毕达哥拉斯根据自己的推算得出结果：直角三角形斜边的平方等于两条直角边的平方和。

　着名的毕达哥拉斯定理就这样产生了。

　为了庆贺自己的发现，毕达哥拉斯用了一头公牛祭祀庙宇里的神像。

　毕达哥拉斯衣着朴素，吃简单的食物，大多赤脚走路，说要过一种简朴纯洁的生活。在他的社团里，有男有女，打破了当时禁止妇女出现在公共场所的戒律。而且一切财产归公有，大家共同享受，地位一律平等。对自己和门徒有种种戒律，比如，不准吃心脏，不准吃豆子，不许在灯边照镜子等等。

　他招收门徒也极为严格，要想做他的门徒，必须先隔着门帘听他讲课，5年后，他认为达到要求水平才与学生见面，弄得很神秘。

　有一个人听了他5年课，最后他还是拒绝与这人见面。心怀强烈的嫉恨，这人放火烧了毕达哥拉斯的房子，克罗内托城对他言行不满的人乘机发起攻击。他本来可以跑脱的，路上他遇到一块豆地就停了下来，他宁愿被抓住也不穿过豆地，违背自己的禁忌，宁愿被杀也不玷污自己学的说。这样，他被追上来的人割断喉管。

　毕达哥拉斯死了，他的学派却持续繁荣了800多年，直到公元3世纪融入新柏拉图学派。

1 数学家励志故事

2 数学家的励志故事

3 关于数学家的励志故事

4 数学家励志小故事

5 关于数学家的几则小故事

6 数学家的故事手抄报精选

7 简单的数学家的故事

理论上“时间倒流”也同样具备了一定的条件。要达到“时间倒流”有两种方式：一是超光速，二是“虫洞”（Wormholes）。

按照爱因斯坦那个著名的能量质量关系式E＝mc2，穿越时间隧道从现在回到过去完全是可能的。1905年，爱因斯坦在“狭义相对论”中这样解释一个“奇异”世界：我们所处的宇宙可以看成是一个四维时空，随着物体运动的速度增快，时间流程将会变慢，空间尺度将会缩短。1915年，爱因斯坦进一步提出他的引力理论，叫作“广义相对论”。同样在这个“奇异”世界中，在大质量物体（即强大的引力场）作用之下，时空结构会发生弯曲，时间流程也会变慢。一维时间可以像三维空间一样发生弯曲。1974年在美国杜兰大学的提普勒（Frank J Tipler）就曾做过计算，一个质量很大、无限长的圆柱体，若沿着轴心以接近光速自转，便可让航天员造访他自己的过去；同样的，这也是拖着光线绕着轴，以封闭曲线运动。1991年，美国普林斯顿大学的戈特（Richard Gott）则预测，宇宙弦（宇宙学家认为这种结构是在宇宙大爆炸初期形成）可以造成相似的结果。科学家们研究发现：当宇宙飞船经过重力场时，把重力场的拉力转换成推力，宇宙飞船在那段时间内，便可以以光速甚至超光速飞行。美国航空航天局（NASA）的专家们已经创立了“时空场共振理论”，这是以爱因斯坦和德国物理学家海森堡的“统一场论”为基础建立的。其要旨是：借助电磁、重力、光速和时空共同演变的伸缩性，瞬间跨越时光。但是，就算真能超光速，狭义相对论也提到物体运动速度越快、长度变得越短，越趋近光速、越为显着，此为“罗伦兹收缩”；而“广义相对论”也提到，趋近光速会受到强大潮汐重力场的作用。当到达光速时，换作是人的话，恐怕早已不成人形了，不用说超光速了。

所以说，另一方面“虫洞”就显得更为合理了。

在广义相对论发表后不久，1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说，只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”（multiply connected space）。但理论家一直未搞清，虫洞仅允许光线通过？抑或飞船也能穿行？到了1988年，美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论：虫洞的两端皆可出入，并非像黑洞那样是一种单向通道，只进不出；再者，旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力，不像在黑洞中。并且，该大学柏克莱分校的吉普索恩（Kip Thorne）教授还提出：光找到这样一个“虫洞”还不够，还必须使它的开口时间足够长，这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论，这个虫洞在强力的作用之下，将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应（Casimir effect）等量子方式向“虫洞”里灌输反物质（Otone），这样就可以延长虫洞开启的时间。并且，同样利用反物质将其“扯大”，钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”，便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论，创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Lab）的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究：一直以来，这种奇怪的反物质只存在于理论之中，而今他们已成功地证明，反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论：虫洞的超强（引）力场，也一样可以通过反物质来中和。（“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别，前者拥有“正质量”，能产生能量，后者具有“负质量”，却可以吸去周围的能量。）而实际建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将跳到10年前的过去。这听起来像科幻，但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。

甚至还有物理学界权威认为，在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度（约10-33公分）这种极微的尺度下自然存在。虽然这只有原子核的11020那么小，但在理论上，这么小的虫洞，只需要一束能量脉冲便可将之稳住，接着便可将它膨胀到可资使用的大小。因此，如果已经有某个超文明可以驾驭它的话，那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。1979年, 美国和法国科学家利用仪器，在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。其由特殊材质所造，塔底边长约300米，高约200米，塔尖离海面仅100米，比埃及金字塔大得多。塔下部有二个巨大的洞穴，海水以惊人的速度从洞底流过这里。也就是说，迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角，这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。从另一方面来考虑，如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道，那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件，并且恰好又有UFO以及USO频繁出没，因此完全有理由将此作为（时间通道入口的）最大嫌疑对象。

（事实上，此处也的确发生过多起时空扭曲事件：1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪，却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上，船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异；1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场，其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁，但他看起来只有40出头；1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪，经多方查找，仍无下落。1990年春在古巴的春季热气球比赛中，那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……）

假如技术上的诸多难题都被克服了，时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决。举个例子来说，如果一个人真的“返回过去”，并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢？对于“外祖母谬论”，现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个，而是有许多平行的世界。1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”，认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上，如分叉路般不断地分裂为二，歧异点是某件关键事件引起的量子转移，而分出的世界便产生差异，成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”。（迄今为止，在理论上又可分为三类：量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系。）并且，近年来物理学家Stephen Hawking 又指出：无数个宇宙通过“虫洞”相互连结。你回到过去，但那不是你自己的世界，而是和你的历史相似的等次元宇宙。这样，即便你打死了自己的外祖母，她在那个世界也的确死了，但当你回到未来时，她依然活得好好的。但是，如果真是这样的话，那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了。要解决此矛盾，需要创造一个全新的假设——“照镜原理”。打个比方：我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位，但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生（自己）视觉感观的物质基础的（自身的）头部，之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制。同样道理，所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”；而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己（作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础）。也就是说，通过“时间倒流”，时间旅行者的确能够回到真的历史中，但由于受到了时空上的限制，时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的。谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在。因此：由于过去的物质，现在的物质，将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的。时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触，那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失，就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样，而只能存在于“平行宇宙”中。

这样，既解决了“外祖母谬论”，同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础。

二元光学是基于光波衍射理论发展起来的一个新兴光学分支，是光学与微电子技术相互渗透、交而形成

的前沿学科。基于计算机辅助设计和微米级加工技术制成的平面浮雕型二元光学器件具有重量轻、易复制、造

价低等特点，并能实现传统光学难以完成的微小、阵列、集成及任意波面变换等新功能，从而使光学工程与技

术在诸如空间技术、激光加工、计算技术与信息处理、光纤通信及生物医学等现代国防科技与工业的众多领域

中显示出前所未有的重要作用及广阔的应用前景。二元光学于20世纪90年代初在国际上兴起研究热潮，并同时

引起学术界与工业界的极大兴趣及青睐。

随着近代光学和光电子技术的迅速发展，光电子仪器及其元件都发生了深刻而巨大的变化。光学零件已经不仅

仅是折射透镜、棱镜和反射镜。诸如微透镜阵列、全息透镜、衍射光学元件和梯度折射率透镜等新型光学元件

也越来越多地应用在各种光电子仪器中，使光电子仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化。微光学元件

是制造小型光电子系统的关键元件，它具有体积小、质量轻、造价低等优点，并且能够实现普通光学元件难以

实现的微小、阵列、集成、成像和波面转换等新功能。

光学是一门古老的科学。自伽利略发明望远镜以来，光学已走过下几百年的漫长道路。60年代激光的出现，促

进了光学技术的迅速发展，但基于折反射原理的传统光学元(器)件，如透镜、棱镜等人都是以机械的铣、磨、抛

光等来制作的，不仅制造工艺复杂，而且元件尺寸大、重量大。在当前仪器走向光、机、电集成的趋势中，它

们已显得臃肿粗大极不匹配。研制小型、高效、阵列化光学元件已是光学界刻不容缓的任务。 80年代中期，美

国MIT林肯实验室威尔得坎普(Veldkamp)领导的研究组在设计新型传感系统中，率先提出了“二元光学”的概

念，他当时描述道：“现在光学有一个分支，它几乎完全不同于传统的制作方式，这就是衍射光学，其光学元

件的表面带有浮雕结构；由于使用了本来是制作集成电路的生产方法，所用的掩模是二元的，且掩模用二元编

码形式进行分层，故引出了二元光学的概念。”随后二元光学不仅作为一门技术，而且作为一门学科迅速地受

到学术界和工业界的青睐，在国际上掀起了一股二元光学的研究热潮。二元光学元(器)件因其在实现光波变换上

所具有的许多卓越的、传统光学难以具备的功能，而有利于促进光学系统实现微型化、阵列化和集成化，开辟

了光学领域的新视野。关于二元光学概念的准确定义，至今光学界还没有统一的看法，但普遍认为，二元光学

是指基于光波的衍射理论，利用计算机辅助设计，并用超大规模集成(VLSI)电路制作工艺，在片基上(或传统光

学器件表面)刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构，形成纯相位、同轴再现、具有极高衍射效率的一类衍射

光学元件。它是光学与微电子学相互渗透与交的前沿学科。二元光学不仅在变革常规光学元件，变革传统光学

技术上具有创新意义，而且能够实现传统光学许多难以达到的目的和功能，因而被誉为“90年代的光学”。它

的出现将给传统光学设计理论及加工工艺带来一次革命。二元光学元件源于全息光学元件(HOE)特别是计算全

息元件(CGH)。可以认为相息图(Kinoform)就是早期的二元光学元件。但是全息元件效率低，且离轴再现；相

息图虽同轴再现。但工艺长期未能解决，因此进展缓慢、实用受限。二元光学技术则同时解决了衍射元件的效

率和加工问题。它以多阶相位结构近似相息图的连续浮雕结构。二元光学是微光学中的一个重要分支。微光学

是研究微米、纳米级尺寸的光学元器件的设计、制作工艺及利用这类元器件实现光波的发射、传输、变换及接

收的理论和技术的新学科。微光学发展的两个主要分支是：(1)基于折射原理的梯度折射率光学，(2)基于衍射原

理的二元光学。二者在器件性能、工艺制作等方面各具特色。二元光学是微光学领域中最具活力、最有发展潜

力的前沿学科分支。光学和电子学的发展都基于微细加工的两个关键技术：亚微米光刻和各向异性刻蚀技术。

微电子学推动了二元光学学科的发展，而微电子工业的进步则得益于光刻水平的提高。此外，二元光学技术的

标量衍射理论和傅里叶光学进行分析的，关于二元光学元件衍射效率与相位阶数之间的数学表达式也是标量衍

射理论的结果。在此范围内，可将二元光学元件的设计看作是一个逆衍射问题，即由给定的入射光场和所要求

的出射光场求衍射屏的透过率函数。基于这一思想的优化设计方法大致有五种：盖师贝格－撒克斯通

(Gerchberg-Saxton)算法(GS)或误差减法(ER)及其修正算法、直接二元搜索法(DBS也称爬山法(HC))、模拟退

火算法(SA)和遗传算法(GA)。其中模拟退火算法是一种适合解决大规模组合优化问题的方法，它具有描述简单

、使用灵活、应用广泛、运行效率高和较少受初始条件限制等优点；遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自

然遗传机制的高度并行、随机、自适应搜索算法，它将适者生存原理同基因交换机制结合起来，形成一种具有

独特优化机制的搜索技术，而且特别适用于并行运算，已被应用到诸多领域。在国内，中国科学院物理研究所

杨国桢和顾本源提出任意线性变换系统中振幅－相位恢复的一般理论和杨－顾(Y-G)算法，并且成功地应用于解

决多种实际问题和变换系统中。在许多应用场合中，二元光学元件的特征尺寸为波长量级或亚波长量级，刻蚀

深度也较大(达到几个波长量级)，标量衍射理论中的假设和近似便不再成立，此时，光波的偏振性质和不同偏振

光之间的相互作用对光的衍射结果起着重大作用，必须发展严格的矢量衍射理论及其设计方法。矢量衍射理论

基于电磁场理论，须在适当的边界条件上严格地求解麦克斯韦方程组，已经发展几种有关的设计理论，如积分

法、微分法、模态法和耦合波法。前两种方法虽然可以得到精确的结果，但是很难理解和实现，并需要复杂的

数值计算；比较起来，模态法和耦合波法的数学过程相对简单些，实现也较容易。这两种方法都是在相位调制

区将电磁场展开，所不同的是它们的展开形式，模态法将电磁场按模式展开，而耦合波法则将电磁场按衍射级

次展开。因而，耦合波方法涉及到的数学理论较为简单，给出的是可观察的衍射各级次的系数，而不是电磁场

模式系数。但总的来说，用这些理论方法设计二元光学元件都要进行复杂和费时的计算机运算，而且仅适合于

周期性的衍射元件结构。因此，当衍射结构的横向特征尺寸大于光波波长时，光波的偏振属性变得不那么重要

了，仍可采用传统的标量衍射理论得到一些合理的结果。对于更复杂的衍射结构，还有待发展实用而有效的设

计理论。 二、制作工艺方面的进展二元光学元件的基本制作工艺是超大规模集成电路中的微电子加工技术。但

是，微电子加工属薄膜图形加工，主要需控制的是二维的薄膜图形；而二元光学元件则是一种表面三维浮雕结

构，需要同时控制平面图形的精细尺寸和纵向深度，其加工难度更大。近几年来，在VLSI加工技术、电子、离

子刻蚀技术发展的推动下，二元光学制作工艺方面取得的进展集中表现在：从二值化相位元件向多阶相位元件

、甚至连续分布相位元件发展；从掩模套刻技术向无掩模直写技术发展。最早的二元光学制作工艺是用图形发

生器和VLSI技术制作二阶相位型衍射光学元件。到80年代后期，随着高分辨率掩模版制作技术的发展(如电子束

制版分辨率可达到01μm)，掩模套刻、多次沉积薄膜的对中精度的提高，可以制作多阶相位二元光学元件，大

大提高了衍射效率。但是离散化的相位以及掩模的对准误差，仍影响二元光学元件的制作精度和衍射效率的提

高。为此，90年代初开始研究直写技术，省去掩模制作工序，直接利用激光和电子束在基底材料上写入所需的

二维或三维浮雕图案。利用这种直写技术，通过控制电子束在不同位置处的曝光量，或调制激光束强度，可以

刻蚀多阶相位乃至连续分布的表面浮雕结构。无掩模直写技术较适于制作单件的二元或多阶相位元件，或简单

的连续轮廓，而利用激光掩模和套刻制作更适合于复杂轮廓和成批生产。在掩模图案的刻蚀技术中，目前主要

采用高分辨率的反应离子刻蚀、薄膜沉积技术。其中离子束刻蚀的分辨率高达01μm，且图案边缘陡直准确

，是一种较为理想的加工手段。二元光学元件的一个很大的优点是便于复制，常用的复制技术有：铸造法

(casting)、模压法(embossing)和注入模压法(injection molding)。其中电铸成型模压复制将是未来大规模生

产的主要技术。根据二元光学元件的特点，其他一些新工艺，例如LIGA、溶胶－凝胶(sol－gel)、热溶及离子

扩散等技术也被应用于加工二元光学元件，还可利用灰阶掩模及PMMA紫外感光胶制作连续相位器件。 三、应

用方面的进展随着二元光学技术的发展，二元光学元件已广泛用于光学传感、光通信、光计算、数据存储、激

光医学、娱乐消费以及其他特殊的系统中。也许可以说，它的发展已经经历了三代。第一代，人们采用二元光

学技术来改进传统的折射光学元件，以提高它们的常规性能，并实现普通光学元件无法实现的特殊功能。这类

元件主要用于相差校正和消色差。通常是在球面折射透镜的一个面上刻蚀衍射图案，实现折/衍复合消像差和较

宽波段上的消色差。如美国柏金－爱尔马(Perkin－Elmer)公司成功地用于施密特(Schmidt)望远镜上消除球差

；美国豪奈威尔(Honey-well)公司在远红外系统中，实现了复消色差，它们还采用二元光学技术制作出小型光

盘读写头。此外，二元光学元件能产生任意波面以实现许多特殊功能，而具有重要的应用价值。如材料加工和

表面热处理中的光束整形元件、医疗仪器中的He-Ne激光聚焦校正器、光学并行处理系统中的光互连元件(等光

强分束Dammann光栅)以及辐射聚焦器等。二元光学元件的第一代应用技术已趋于成熟，国际上有50多家公司

正利用混合型特殊功能元件设计新型光学系统。第二代，主要应用于微光学元件和微光学阵列。 80年代末，二

元光学进入微光学领域，向微型化、阵列化发展，元件大小从十几个μm至1mm。用二元光学方法制作的高密

度微透镜阵列的衍射效率很高，且可实现衍射受限成像。另外，当刻蚀深度超过几个波长时，微透镜阵列表现

出普通的折射元件特性，并具有独特的优点：阵列结构比较灵活，可以是矩阵、圆形或密排六方形排列；能产

生各种轮廓形状的透镜表面，如抛物面、椭圆面及合成表面等；阵列透镜的“死区”可降到零(即填充因子达到

100％)。这类高质量的衍射或折射微透镜阵列，在光通信、光学信息处理、光存储和激光束扫描等许多领域中

有重要的应用。比如二元微光学元件在多通道微型传感系统中可作为望远混合光学系统、光束灵巧控制、多通

道处理、探测器阵列和自适应光互连。第三代，即目前正在发展的一代，二元光学瞄准了多层或三维集成微光

学，在成像和复杂的光互连中进行光束变换和控制。多层微光学能够将光的变换、探测和处理集成在一体，构

成一种多功能的集成化光电处理器，这一进展将使一种能按不同光强进行适应性调整、探测出目标的运动并自

动确定目标在背景中的位置的图像传感器成为可能。Veldkamp将这种新的二元光学技术与量子阱激光阵列或

SEED器件、CMOS模拟电子技术结合在一起，提出了“无长突神经细胞电子装置(Amacronic)”的设想，它把

焦平面结构和局域处理单元耦合在一起，以模仿视网膜上无长突神经细胞的近距离探测，系统具有边缘增强、

动态范围压缩和神经网络等功能。这一代微光学技术的典型应用是多层光电网络处理器。这是一种焦平面预处

理技术，它以二元光学元件提供灵活反馈和非线性预处理能力。探测器硅基片上的微透镜阵列将入射信号光聚

焦到阵列探测器的激活区，该基片的集成电路则利用会聚光激发砷化镓铟二极管发光，其发射光波第二层平面

石英基底两面的衍射元件引导到第三层面硅基底的阵列探测器上，经集成电路处理后激发二极管发光……依次类

推，得到处理后的信号。这种多层焦平面预处理器的每一层之间则利用微光学阵列实现互连耦合，它为传感器

的微型化、集成化和智能化开辟了新的途径。 发展趋势 二元光学是建立在衍射理论、计算机辅助设计和微细加

工技术基础上的光学领域的前沿科学之一，超精细结构衍射元件的设计与加工是发展二元光学的关键技术。二

元光学的发展不仅使光学系统的设计和加工工艺发生深刻的变革，而且其总体发展趋势是未来微光学、微电子

学和微机械的集成技术和高性能的集成系统。今后二元光学元件的研究将可能在以下方面发展。一、具有亚波

长结构的二元光学元件的研究(包括设计理论与制作技术) 这类元件的特征尺寸比波长还要小，其反射率、透射

率、偏振特性和光谱特性等都显示出与常规二元光学元件截然不同的特征，因而具有许多独特的应用潜力，如

可以作为抗反射元件、偏振元件、窄带滤波器和相位板。研究重点包括：建立正确和有效的理论模型设计超精

细结构衍射元件；特殊波面变换的算法研究；发展波前工程学，以制作逼近临界尺寸的微小元件及开拓亚波长

结构衍射元件的应用，推动微光学的发展。二、二元光学的CAD软件包的开发至今尚未找到适合于不同浮雕衍

射结构的简单而有效的理论模型，二元光学元件的设计仍缺乏像普通光学设计程序那样，可以求出任意面形、

传递函数及系统像差、具有友好界面的通用软件包。但随着通用设计工具的发展，二元光学元件有可能成为通

用的标准光学元件，而得到广泛的应用，并与常规光学结合，形成一代崭新的光学系统。

三、微型光机电集成系统是二元光学研究的总趋势微光电机械系统微光机械微电子机械微机械 1991年，美国

国家关键技术委员会向美国总统提交了《美国国家关键技术》报告，其中第8项为“微米级和纳米级制造”，即

微工程技术，它主要包括微电子学、微机械学和微光学这三个相互关联相互促进的学科，是发展新一代计算机

、先进机器人及智能化系统，促进机械、电子及仪器仪表工业实现集成化、微型化的核心技术。二元光学技术

则是发展微光学的重要支柱，二元光学元件有可能直接刻蚀在集成电路芯片上，并在一块芯片上布置微光学阵

列，甚至完全集成化的光电处理单元，这将导致包含各种全新的超密集传感系统的产生。

微光电子学微光学微电子学图示描述了微工程技术的三个学科相互交相互影响形成的交学科。在微光学取得

令人注目的进展的同时，另一门前沿科学——微电子机械(MEM)学取得了飞速的发展，这种结合三维集成电路

处理技术的微机械方法已成功地用于改善传感器和执行器的性能，降低费用。基于这种新技术设计的微传感器

和微机械执行器，至少在一个维数上的尺寸已达到微米量级，其他维数也小于几个毫米，对军用、工业和消费

产品都有潜在的应用市场。 MEM和微光学技术的共同特征是它们都基于VLSI技术，两者的结合就能产生一个

新的、更宽广的微光电机械系统，它已经在激光扫描、光学开关、动态微透镜和集成光电－机电装置等方面显

示出诱人的前景和产品市场，并将进一步开拓到微分光仪、微干涉仪和小型在线机械检测系统等领域。在微机

械、微电子支撑下的微光学系统也更易商品化，从而形成二元光学产业。具有多层结构的Amacronic焦平面预

处理器是微光学、微电子学和微机械集成系统的典型应用，它以并行光学处理方式降低了对电子处理速度和带

宽的要求，增强了集成系统的处理能力和灵活性。多层微光电机械装置的进一步发展甚至可以模仿生物视觉原

理，这个方向的研究成果对于人类将有无法估量的意义。可以预见，光学工程师们能像今天的电子工程师们一

样，坐在计算机终端前，通过按动鼠标或敲击键盘来设计组合二元光学元件以及各种光机电组合系统，这一天

的到来为时不会太久。

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