上帝的方程式

前言

1998年1月，我們對宇宙的理解徹底地改變了。天文學家找到了宇宙正在以日益增長的速率膨脹的證據(jù)。這個新發(fā)現(xiàn)一經(jīng)宣布，世界各地的宇宙學家們就急急忙忙地試圖解釋這個隱晦的現(xiàn)象?？茖W家們能夠提供的最有希望的理論是阿爾貝特·愛因斯坦（Albert Finatein）在80年前曾經(jīng)提出過但很快又撤回的那個理論，他將它稱之為他最大的錯誤。每年都有新的發(fā)展證明愛因斯坦的理論的正確性。但是，如果宇宙學家們的新的評價是正確的，那么愛因斯坦即使當他以為自己錯了的時候，他實際上還是正確的。大約就在這條令人震驚的消息被報道之時，我收到了一封有點古怪的信。信是L·P·萊貝爾寄來的。他是我的（《費馬大定理》一書的特約審稿人，后來我們成了朋友并一直有書信往來。然而這一次，信封里沒有信，有的只是從衄約時報》上剪下來的喬治-約翰遜（George Johnson）的一篇文章。我懷著極大的興趣讀了這篇文章，它是關于純粹數(shù)學而不是物理學或宇宙學的。在這篇文章中，約翰遜先生提出了一個很有迷惑力的問題：有沒有可能在宇宙的某處存在另一種形式的——不同于我們自己的——數(shù)學？作為例子，約翰遜給出了關于丌和圓周的問題。他問道：是否存在圓周長與直徑之比不等于π的圓？表面上看來，愛因斯坦及宇宙論與圓不再是我們知道的那種圓的離奇的數(shù)學毫不相干。但是，我很清楚這兩者之間存在著密切的聯(lián)系。對物理學和數(shù)學中這些類似事件的冥思苦想將我?guī)Щ氐?0年前。我在加利福尼亞大學伯克利分校求學期間，曾選修了物理學和數(shù)學的幾門課程。其中有一門課程，教授在解釋一個我持有異議的概念時說道：“電子，生存于與我們的生存空間不同的空間中?！边@句話使我改變了我的科研方向，從那時起，我選修研究各種空間的課程：拓撲學、分析和微分幾何。我想要了解這些盡管我們感覺不到卻依然存在的各種空間。這些陌生的空間可以適用于非常小的范圍（在量子力學中），也可以適用于非常大的范圍（在廣義相對論中）。要了解相對論的物理學，我們必須研究這樣的空間：它的幾何學與我們的直觀是背道而馳的。

內(nèi)容概要

國際知名數(shù)學家阿米爾·D·阿克塞爾所著的《上帝的方程式：愛因斯坦、相對論和膨脹的宇宙》一書是他繼《費馬大定理》之后的又一力作。如果說阿克塞爾在《費馬大定理》一書中將枯燥艱深的數(shù)學知識寫成我們?nèi)菀酌靼椎臇|西，那么這本涉及知識和科學家生涯的書——《上帝的方程式：愛因斯坦、相對論和膨脹的宇宙》又是同樣的出色，生動有趣。    在這本擁有大量翔實史科，經(jīng)與多位知名學者和專家交流、探討而著成的書中，阿克塞爾讓愛因斯坦和愛因斯坦的理論來解釋宇宙學中的最新發(fā)展，對宇宙本質(zhì)的研究，并闡述了宇宙學和相對論之間由于愛因斯坦的“宇宙常數(shù)”而建立起來的聯(lián)系。    本書還揭示了鮮有涉獵的愛因斯坦的人性化的一面，并披露了屬私人收藏的愛因斯坦的某些信件。這些信件勾勒了愛因斯坦與其他科學家的人際關系的新視圖，其中也講述了他早期為證明他的強引力將會使光線彎曲的革命理論所作的種種努力。

作者簡介

阿米爾·D·阿克塞爾（Amir D.Aczel），國際知名的數(shù)學家、科普作家。著有經(jīng)典科普作品《費馬大定理》、《幾率1》、《商用統(tǒng)計學》等書。他是個說故事的能手，并是翻譯愛因斯坦某些信件的第一人。

書籍目錄

前言第一章 爆炸的恒星第二章 早年的愛因斯坦第三章 布拉格，1911年第四章 歐幾里得的謎語第五章 格羅斯曼的筆記本第六章 遠征克里米亞第七章 黎曼度量第八章 柏林：場方程第九章 普林西比島，1919年第十章 聯(lián)合會議第十一章  對宇宙學的思考第十二章  空間的膨脹第十三章  物質(zhì)的本質(zhì)第十四章  宇宙的幾何學第十五章  伊利諾伊州巴達維亞，1998年5月4日第十六章  上帝的方程式參考書目譯后記

章節(jié)摘錄

插圖：數(shù)據(jù)看來沒有錯誤，信息是清楚的，是向全人類宣布這個消息的時候了。1998年1月，在美國天文學家學會的會議上消息被宣布了?！叭澜绫徽痼@了。人們期待的決不是一個無限的、越來越快地膨脹的宇宙。甚至許多科學家曾暗地里希望有一個自我更新的宇宙，爆炸和坍縮交替發(fā)生——座經(jīng)歷季節(jié)變化的宇宙花園。但看上去不是這樣，宇宙注定要膨脹并凋亡。恒星將走完它們的生命歷程，爆炸成超新星或?qū)⑺鼈兊臍怏w外層拋了出去形成行星狀星云。在我們的星系中，新的恒星從死亡的恒星的殘留物中誕生，而垂死的恒星內(nèi)部產(chǎn)生的豐富多樣的化學原素正是使生命得以演化的東西。但是，如果膨脹必定會繼續(xù)下去，并且空間的密度變小，那么在億萬年之后，宇宙最終將會是一個充滿中子星和黑洞的星球墓地。使科學家們困惑的是這樣的問題：為什么？這個前所未有的新發(fā)現(xiàn)的解釋是什么？答案似乎是宇宙中還有另一種神秘的力——從未被直接地觀測到的某種東西。這種物理學家稱之為負壓力或真空能量或就稱為“有趣的能量”的東西，反作用于起吸引作用的引力。有某種東西正在推開這些星系——加速它們相互之間的退離。在1998年1月珀爾馬特宣布他的小組的令人震驚的結果的會議上，另一些科學家提出了基于不同分析方法的研究結果具有同樣的使人困惑的推斷。普林斯頓大學的天文學家內(nèi)塔。巴考爾和范曉輝，他們研究距離地球70億光年的巨大的星系團，宣布了也可以隱含宇宙會永遠膨脹的結果。

后記

愛因斯坦是20世紀最偉大的物理學家。他的狹義相對論和廣義相對論使人們走出了伽利略和牛頓建立的古典物理學體系而進入一個嶄新的現(xiàn)代物理學體系，開辟了物理學的新紀元。愛因斯坦的場方程預言了許多重要的并被后來的物理實驗和天體觀測所確證的物理學和宇宙學事實。光途經(jīng)大質(zhì)量物體如星球近旁時會發(fā)生偏折就是其中的一項。本書作者依據(jù)真實的史料生動地再現(xiàn)了當年的日食觀測，也為我們披露了愛因斯坦與天文學家弗羅因德利希之間的恩恩怨怨的復雜關系，展現(xiàn)了偉人光環(huán)背后的多面人生。在他生命的最后20余年，愛因斯坦一直致力于完成他的統(tǒng)一場論，追尋一個能描述整個宇宙的完美的方程。當今宇宙學家們發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹，宇宙岌岌可危。他們重又撿起了被愛因斯坦稱為“一生中最大的錯誤”而從方程中拋棄的宇宙常數(shù)。也許愛因斯坦的方程能解釋這一切？本書作者對這些宇宙學家第一手的采訪材料表明，解開宇宙之謎將是一條漫長的路。

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