上帝的方程式

前言

1998年1月，我們對(duì)宇宙的理解徹底地改變了。天文學(xué)家找到了宇宙正在以日益增長的速率膨脹的證據(jù)。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)一經(jīng)宣布，世界各地的宇宙學(xué)家們就急急忙忙地試圖解釋這個(gè)隱晦的現(xiàn)象?？茖W(xué)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(gè)理論，他將它稱之為他最大的錯(cuò)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(xué)家們的新的評(píng)價(jià)是正確的，那么愛因斯坦即使當(dāng)他以為自己錯(cuò)了的時(shí)候，他實(shí)際上還是正確的。大約就在這條令人震驚的消息被報(bào)道之時(shí)，我收到了一封有點(diǎn)古怪的信。信是L·P·萊貝爾寄來的。他是我的（《費(fèi)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(shí)報(bào)》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(guān)于純粹數(shù)學(xué)而不是物理學(xué)或宇宙學(xué)的。在這篇文章中，約翰遜先生提出了一個(gè)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(xué)？作為例子，約翰遜給出了關(guān)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(xué)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(duì)物理學(xué)和數(shù)學(xué)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(xué)伯克利分校求學(xué)期間，曾選修了物理學(xué)和數(shù)學(xué)的幾門課程。其中有一門課程，教授在解釋一個(gè)我持有異議的概念時(shí)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(shí)起，我選修研究各種空間的課程：拓?fù)鋵W(xué)、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(xué)中），也可以適用于非常大的范圍（在廣義相對(duì)論中）。要了解相對(duì)論的物理學(xué)，我們必須研究這樣的空間：它的幾何學(xué)與我們的直觀是背道而馳的。

內(nèi)容概要

國際知名數(shù)學(xué)家阿米爾·D·阿克塞爾所著的《上帝的方程式：愛因斯坦、相對(duì)論和膨脹的宇宙》一書是他繼《費(fèi)馬大定理》之后的又一力作。如果說阿克塞爾在《費(fèi)馬大定理》一書中將枯燥艱深的數(shù)學(xué)知識(shí)寫成我們?nèi)菀酌靼椎臇|西，那么這本涉及知識(shí)和科學(xué)家生涯的書——《上帝的方程式：愛因斯坦、相對(duì)論和膨脹的宇宙》又是同樣的出色，生動(dòng)有趣。    在這本擁有大量翔實(shí)史科，經(jīng)與多位知名學(xué)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(xué)中的最新發(fā)展，對(duì)宇宙本質(zhì)的研究，并闡述了宇宙學(xué)和相對(duì)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(xué)家的人際關(guān)系的新視圖，其中也講述了他早期為證明他的強(qiáng)引力將會(huì)使光線彎曲的革命理論所作的種種努力。

作者簡(jiǎn)介

阿米爾·D·阿克塞爾（Amir D.Aczel），國際知名的數(shù)學(xué)家、科普作家。著有經(jīng)典科普作品《費(fèi)馬大定理》、《幾率1》、《商用統(tǒng)計(jì)學(xué)》等書。他是個(gè)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(yuǎn)征克里米亞第七章 黎曼度量第八章 柏林：場(chǎng)方程第九章 普林西比島，1919年第十章 聯(lián)合會(huì)議第十一章  對(duì)宇宙學(xué)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(xué)第十五章  伊利諾伊州巴達(dá)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(cuò)誤，信息是清楚的，是向全人類宣布這個(gè)消息的時(shí)候了。1998年1月，在美國天文學(xué)家學(xué)會(huì)的會(huì)議上消息被宣布了?！叭澜绫徽痼@了。人們期待的決不是一個(gè)無限的、越來越快地膨脹的宇宙。甚至許多科學(xué)家曾暗地里希望有一個(gè)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(xué)原素正是使生命得以演化的東西。但是，如果膨脹必定會(huì)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(huì)是一個(gè)充滿中子星和黑洞的星球墓地。使科學(xué)家們困惑的是這樣的問題：為什么？這個(gè)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(cè)到的某種東西。這種物理學(xué)家稱之為負(fù)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?duì)栺R特宣布他的小組的令人震驚的結(jié)果的會(huì)議上，另一些科學(xué)家提出了基于不同分析方法的研究結(jié)果具有同樣的使人困惑的推斷。普林斯頓大學(xué)的天文學(xué)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(tuán)，宣布了也可以隱含宇宙會(huì)永遠(yuǎn)膨脹的結(jié)果。

后記

愛因斯坦是20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家。他的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論使人們走出了伽利略和牛頓建立的古典物理學(xué)體系而進(jìn)入一個(gè)嶄新的現(xiàn)代物理學(xué)體系，開辟了物理學(xué)的新紀(jì)元。愛因斯坦的場(chǎng)方程預(yù)言了許多重要的并被后來的物理實(shí)驗(yàn)和天體觀測(cè)所確證的物理學(xué)和宇宙學(xué)事實(shí)。光途經(jīng)大質(zhì)量物體如星球近旁時(shí)會(huì)發(fā)生偏折就是其中的一項(xiàng)。本書作者依據(jù)真實(shí)的史料生動(dòng)地再現(xiàn)了當(dāng)年的日食觀測(cè)，也為我們披露了愛因斯坦與天文學(xué)家弗羅因德利希之間的恩恩怨怨的復(fù)雜關(guān)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(chǎng)論，追尋一個(gè)能描述整個(gè)宇宙的完美的方程。當(dāng)今宇宙學(xué)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(cuò)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(duì)這些宇宙學(xué)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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