時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編

前言

　　我寫(xiě)《時(shí)間簡(jiǎn)史》時(shí)最主要的目的，是要告訴大家在理解制約宇宙的 定律方面當(dāng)代最新的進(jìn)展。如果能用一種簡(jiǎn)單的方式而且不用方程式來(lái)解 釋這些基本觀(guān)念，我想別人也會(huì)感到和我一樣的興奮和贊嘆。我聽(tīng)說(shuō)，每 用一道方程式都會(huì)使書(shū)的銷(xiāo)售數(shù)目減半。但是這沒(méi)有關(guān)系。如果你要做統(tǒng) 計(jì)就必須用到方程式，不過(guò)這些是數(shù)學(xué)枯燥的部分。大多數(shù)有趣的觀(guān)念用 文字或圖畫(huà)就能表達(dá)了。 我當(dāng)然希望該書(shū)會(huì)成功并可獲得適量的金錢(qián)。我在1982年開(kāi)始寫(xiě)此書(shū) 時(shí)，是想為我女兒的學(xué)費(fèi)做些籌備。然而我從未想到這本書(shū)會(huì)這么成功。 從1988年4月愚人節(jié)首版以來(lái)，此書(shū)已在世界各地被翻譯成30種文字，并出 售了大約550萬(wàn)冊(cè)。這也就是說(shuō)，在全世界平均每900名男女老幼就擁有一 冊(cè)。為什么所有這些人都要買(mǎi)它呢?有許多人試圖解釋這種現(xiàn)象。有些意見(jiàn) 認(rèn)為，人們雖然買(mǎi)這本書(shū)，但是實(shí)際上并不讀，懂的人就更少了。有人認(rèn) 為他們只是要讓人家看到他們有這本書(shū)，或者幽憂(yōu)人認(rèn)為他們以擁有該書(shū) 而感到自我安慰，因?yàn)椴槐嘏﹂喿x就能擁有知識(shí)。 也許我不是客觀(guān)的仲裁者，但是我認(rèn)為這不是全部真相。不管我到全 世界的任何地方旅行，人們總會(huì)上前來(lái)告訴我，他們是如何地欣賞這本書(shū) 。這些人都是一般人，不是愛(ài)趕時(shí)髦的那種人或是科學(xué)怪人。他們之中大 多數(shù)似乎都讀過(guò)這本書(shū)，有些人還讀了許多遍。他們也許不能理解所讀的 每一處細(xì)節(jié)。如果他們能的話(huà)，就已經(jīng)有資格開(kāi)始攻讀理論物理的博士學(xué) 位了。但是，我希望他們感到與一些重大的物理問(wèn)題之間并沒(méi)有隔閡，而 且如果他們努力一下就能理解得更多。我認(rèn)為有些批評(píng)者過(guò)于自命不凡， 貶低了一般大眾。這些批評(píng)者自以為非常聰明，如果連他們都不能完全理 解我的書(shū)，則凡人就更沒(méi)指望了。 對(duì)于一本書(shū)而言，雖然銷(xiāo)售550萬(wàn)冊(cè)是偉大的成功，但仍然只觸及一小 部分人類(lèi)。電影和電視才是接觸更廣大讀者的唯一途徑。這就是在本書(shū)初 版6個(gè)月后，高登·弗利曼找我來(lái)拍一部電影時(shí)，我也就欣然接受的原因。 我曾想象這部影片會(huì)是幾乎全部有關(guān)科學(xué)并附大量圖解的紀(jì)錄影片。然而 ，當(dāng)他們開(kāi)始制作時(shí)，整部影片像是變成全部有關(guān)我的生平的傳記，而很 少涉及科學(xué)。當(dāng)我表示不滿(mǎn)時(shí)，他們告訴我：你心目中的這類(lèi)電影只能吸 引少數(shù)人，為了吸引廣大觀(guān)眾，必須把科學(xué)和你生平結(jié)合在一起。我半信 半疑。我以為這只是一個(gè)借口，用來(lái)達(dá)到拍攝傳記片的目的，這是我早先 曾否決過(guò)的事情。和導(dǎo)演埃洛爾·莫雷斯共事的經(jīng)驗(yàn)使我信服：在電影界 他算是鳳毛麟角的相當(dāng)正直的人。如果有任何人選能制作一部人人想看而 又不失原書(shū)宗旨的電影，則非他莫屬。 這本《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》是為了提供背景知識(shí)給原書(shū)的讀者或這部影片 的觀(guān)眾。這本書(shū)比影片容納了更多的資料，并包含影片中的照片和影片中 科學(xué)思想的闡釋。此書(shū)是原書(shū)之電影之書(shū)。我不知道，他們是否在計(jì)劃一 部原書(shū)之電影之書(shū)之電影。 史蒂芬·霍金 1992年1月

內(nèi)容概要

被全世界廣泛尊為愛(ài)因斯坦以來(lái)最偉大的理論物理學(xué)家史蒂芬·霍金教授的科學(xué)名著《時(shí)間簡(jiǎn)史》是一項(xiàng)世界出版奇跡。其印數(shù)在1000萬(wàn)冊(cè)以上，被翻譯成近40種語(yǔ)言文字。    現(xiàn)在，從獲獎(jiǎng)電影記錄片《時(shí)間簡(jiǎn)史》而產(chǎn)生了本書(shū)——《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》，不信反映了電影，而且在內(nèi)容上有重要的大量的擴(kuò)充。本書(shū)是為那些想要更多地了解霍金教授的生平其及學(xué)說(shuō)的讀者而編的。    本書(shū)以坦白真摯的私人訪(fǎng)談的形式，敘述了霍金教授的生命歷程和研究工作，展現(xiàn)了在他巨大的理論架構(gòu)后面那位真實(shí)的“人”。他的母親與妹妹敘述他的少年時(shí)期及成年后的情景。中學(xué)同學(xué)及牛津物理系同學(xué)親密幽默地回憶他們?cè)趯W(xué)校的懶散日子。牛津與劍橋的師長(zhǎng)記得他是一位絕頂聰明卻不能忍受傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的年輕人。他的同學(xué)及物理學(xué)家同行描述了他們及霍金研究工作的一些觀(guān)念，顯示出霍金教授的學(xué)說(shuō)備受尊崇。

作者簡(jiǎn)介

史蒂芬·霍金（Stephen W.Hawing），出生于伽利略逝世的周年紀(jì)念日，英國(guó)理論物理學(xué)家，《時(shí)間簡(jiǎn)史》一書(shū)的作者，被尊崇為繼愛(ài)因斯坦以來(lái)最杰出的理論物理學(xué)家。
    胡小明，1947年出生于無(wú)錫，1970年畢業(yè)于清華大學(xué)，之后任教于中國(guó)科技大學(xué)，在劍橋卡文迪許實(shí)驗(yàn)室作

書(shū)籍目錄

前言 譯者序 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 語(yǔ)錄 跋 小辭典

章節(jié)摘錄

　　安東尼·赫維許 當(dāng)射電望遠(yuǎn)鏡首次從宇宙獲得射電波時(shí)，其裝置還是非常粗糙的。人 們?cè)诩又莸陌屠漳么笮凸鈱W(xué)望遠(yuǎn)鏡把第一個(gè)輻射射電波的星系認(rèn)證出 來(lái)時(shí)，真是令人激動(dòng)。這些奇怪的物體，那時(shí)我們還不知道是什么，是在 天空發(fā)射射電波的點(diǎn)?？墒?，它們是什么呢?它們不是太陽(yáng)，也不是任何已 知的恒星。 人們發(fā)現(xiàn)用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡只能看到一個(gè)暗淡的斑點(diǎn)。我們知道這個(gè)斑點(diǎn) 實(shí)際上是一類(lèi)以前從未看到過(guò)的星系，距離我們大約10億光年。這樣，我 們利用簡(jiǎn)易的儀器就能發(fā)現(xiàn)極其遙遠(yuǎn)的星系，所看到的是10億年前的歷史 。很明顯，如果我們用更好的裝置，就可以檢測(cè)到比這種用射電望遠(yuǎn)鏡觀(guān) 測(cè)到的更暗淡的，也就是更遠(yuǎn)的物體。 這樣一來(lái)，向時(shí)間的過(guò)去方向回溯宇宙的歷史，從而用來(lái)檢驗(yàn)相互競(jìng) 爭(zhēng)的各種宇宙論便成為理所當(dāng)然。在這以前，宇宙論只是理論家之間的戰(zhàn) 爭(zhēng)。而現(xiàn)在它成為我們可以稱(chēng)之為觀(guān)察的科學(xué)，某種我們可以真正觀(guān)察到 的東西。 我們現(xiàn)在可以看到太空的更深處，掀開(kāi)簾幕使我們看到了宇宙的過(guò)去 。 當(dāng)你往時(shí)間的過(guò)去方向觀(guān)測(cè)所發(fā)現(xiàn)的這類(lèi)射電星系的數(shù)目，比霍伊爾 、邦迪和高爾德的穩(wěn)態(tài)宇宙理論所能包容的數(shù)目多得多。在穩(wěn)態(tài)理論的宇 宙中，恒星和星系一面形成，一面衰變?？墒请S著宇宙的膨脹，必須添加 上物質(zhì)，使之形成新的恒星和星系，才能使宇宙的圖像平均來(lái)說(shuō)在不同時(shí) 間顯得是同樣的，這一點(diǎn)大家都同意。如果宇宙處于一種穩(wěn)態(tài)，一種平衡 ，只要你愿意在不同時(shí)刻觀(guān)測(cè)它的話(huà)，它應(yīng)該在平均上顯得不變。這樣， 如果你觀(guān)測(cè)非常遙遠(yuǎn)的物體，那么你就能看到時(shí)間的過(guò)去，就能看到宇宙 的過(guò)去和現(xiàn)在是否相同。 從射電望遠(yuǎn)鏡得到的第一個(gè)結(jié)果暗示我們，我們有一個(gè)非常不同的宇 宙。它具有的射電星系數(shù)目比一個(gè)光滑的、穩(wěn)態(tài)的宇宙所應(yīng)有的多得多。 因此宇宙不是處于一種連續(xù)創(chuàng)造的狀態(tài)。它更顯得是隨著時(shí)間演化。 射電星系的研究看來(lái)非常明確地指出，宇宙具有演化的歷史。這在 1965年獲得了戲劇性的證實(shí)。美國(guó)的阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜用 他們的射電望遠(yuǎn)鏡接收到宇宙背景輻射。這是從創(chuàng)造宇宙的熱大爆炸遺留 下來(lái)的殘余熱輻射。它證實(shí)了宇宙不能處于穩(wěn)態(tài)。 他們的射電望遠(yuǎn)鏡收到的微弱熱輻射非常冷，它對(duì)應(yīng)于剛好比三度開(kāi) 爾文更低的溫度的天空背景，這的確是非常冷。但是如果你在宇宙學(xué)中弄 清這些輻射的起源，它就告訴你宇宙的過(guò)去一度曾經(jīng)是不可想象地?zé)霟幔?其溫度為幾百萬(wàn)度。我們現(xiàn)在所接收到的只是一種殘余，是宇宙極早期的 輻射化石。這些和大爆炸——也就是由突然倉(cāng)q造引起大爆炸的思想相符。 從我們接收到的這種輻射化石說(shuō)明了：在遙遠(yuǎn)的過(guò)去存在一個(gè)非常熱 、非常緊密的宇宙?；蛘叽致缘刂v，你可想象這是一種開(kāi)啟萬(wàn)物生涯的宇 宙爆炸。我們現(xiàn)在看到它正隨著時(shí)間膨脹并逐漸冷卻下來(lái)。 鄧尼斯·西鬩瑪 我還記得在劍橋的有關(guān)脈沖星的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)。我想那次演講的題目《 一種新的射電源族》是很乏味的。安東尼·赫維許準(zhǔn)備演講。但是謠傳說(shuō) ，它不僅僅是什么枯燥的射電源新族，而是某種更壯觀(guān)的、更瑰麗的東西 。會(huì)議從通常的射電天文學(xué)家教室移到一間非常大的演講廳，還是被擠得 水泄不通。這個(gè)謠言流傳得很廣。 脈沖星就是在這次會(huì)議上第一次發(fā)表的。關(guān)于它們究竟是什么，進(jìn)行 了一些討論；很顯然，它們必須是非常緊密的物體，可是不清楚它們是否 為白矮星，這種非常緊密的物體雖然非常奇異，卻是天文學(xué)家非常熟悉的 。它們或許是所謂的中子星。它們比白矮星緊密得多，或者可以說(shuō)幾乎處 于黑洞狀態(tài)。這花了幾個(gè)月的時(shí)間才討論清楚。托馬斯·高爾德，這位早 先和霍伊爾以及邦迪在劍橋的合作者，首次清晰地論證：脈沖星只能是旋 轉(zhuǎn)的中子星，而不是別的什么東西。 這樣，過(guò)去純粹是理論的構(gòu)造，而且從未被天文學(xué)家認(rèn)真看待過(guò)的緊 密物體，忽然間變成全世界射電天文學(xué)家都能觀(guān)測(cè)到的、處于某類(lèi)射電源 中心的物體。此外，由于中子星幾乎是處于黑洞的條件，中子星的半徑只 比同等質(zhì)量黑洞的半徑大幾倍，那些認(rèn)真接受黑洞概念的人因此信心百倍 。 安東尼·赫維許 回到20世紀(jì)30年代，當(dāng)詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)中子時(shí)，人們用計(jì)算推 測(cè)出一種非常奇怪的物體。引力是一種極其巨大的力量。一顆恒星把燃料 用光時(shí)，引力甚至就會(huì)把該恒星從太陽(yáng)尺度凝聚成直徑只有幾英里的球， 把恒星中的大部分物質(zhì)轉(zhuǎn)變成這些中子。它似乎把物體壓扁、使之不存在 ，把正負(fù)電荷擠壓得如此緊密，使它們聚合成新類(lèi)型的粒子。 這樣，人們猜想中子星也許存在。我在劍橋進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)真正直接導(dǎo)致 這類(lèi)物體的發(fā)現(xiàn)。這真是很幸運(yùn)。我所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是用于觀(guān)察類(lèi) 星體。我發(fā)現(xiàn)，如果通過(guò)太陽(yáng)大氣來(lái)觀(guān)看某些射電星系，它們就會(huì)像恒星 一樣閃爍。但是，這只有當(dāng)它們具有典型的類(lèi)星體不可思議的緊密尺度時(shí) 才會(huì)發(fā)生。類(lèi)星體是功率極大的星系，可是它們的能源來(lái)自，于它們中間 非常微小的體積。它們是如此高度緊密的物體，以至于用射電望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè) 時(shí)也是非常小的，人們正是透過(guò)這種閃爍現(xiàn)象來(lái)鑒別它們。它是正常擴(kuò)展 的射電星系呢，還是在它當(dāng)中具有某種緊密結(jié)構(gòu)的東西? 所以我設(shè)計(jì)了一種射電望遠(yuǎn)鏡，它不像過(guò)去的射電天文學(xué)中見(jiàn)到的任 何東西；它是用來(lái)觀(guān)察這種閃爍效應(yīng)的，這顯示它具有和任何其他東西完 全不相像的性質(zhì)。它在長(zhǎng)波段工作；我們反復(fù)地觀(guān)測(cè)天空，為了尋找起伏 的源。沒(méi)過(guò)多久，我們就接收到這種脈沖。望遠(yuǎn)鏡的參數(shù)剛好調(diào)到適合于 接收脈沖，這是我們的運(yùn)氣。 這些脈沖星被歸結(jié)成旋轉(zhuǎn)的中子星。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是在1967年進(jìn)行的，而 在1968年廣為人知。那時(shí)候我們不知道它們是什么，但是它們必須很小才 行。我在第一篇發(fā)表的文章中建議，這是振動(dòng)中子星，或者是振動(dòng)白矮星 ，但是中子星的可能性更大些。這種想法在12個(gè)月后得到證實(shí)，中子星從 此進(jìn)入了天體物理的領(lǐng)域。 這一切是如此激動(dòng)人心。我指的是，誰(shuí)會(huì)夢(mèng)想到你會(huì)從天空接收到似 乎是智慧的信號(hào)呢?天空中究竟什么東西在發(fā)射脈沖呢?我們考慮了所有種 類(lèi)的事物，再加以排除，譬如說(shuō)未知的美國(guó)飛機(jī)或者從月亮反射回來(lái)的信 號(hào)等。這些局部的可能性都被排除后，我開(kāi)始認(rèn)真地思索，我們也許首次 接收到真正的、智慧的信號(hào)，這是從某個(gè)天外文明來(lái)的信號(hào)，我們將其稱(chēng) 為“小綠人”。 然而，我的研究生約瑟琳·貝爾進(jìn)一步檢查記錄，使我們得到了越來(lái) 越多的這種脈沖信號(hào)，最后事情變得清楚了：我們必須去尋求其他解釋?zhuān)?它不是小綠人，盡管我有一陣把它當(dāng)真，你不能輕易地把它趕走。 這正如一則偵探故事：結(jié)果只有一個(gè)答案，也就是說(shuō)，只有一個(gè)犯罪 的人。把行星運(yùn)動(dòng)排除了之后，我就知道，脈沖不能來(lái)自于一個(gè)行星。該 脈沖非常狹窄，這顯示該發(fā)射物體非常小。由于從大物體不同部分來(lái)的輻 射旅行時(shí)間不同，因此你不能指望它發(fā)射出短的、尖銳的脈沖。它必須是 某種非常緊密的東西，必須是尺度比幾千公里更小的物體，而且在恒星那 樣遠(yuǎn)的地方。 P67-72

編輯推薦

　　宇宙學(xué)是當(dāng)代發(fā)展最神速的尖端科學(xué)前沿之一。人類(lèi)對(duì)宇宙的關(guān)注可以追溯到文明的開(kāi)端，而人們對(duì)宇宙的神秘感可以說(shuō)是與生俱來(lái)?；艚鸬摹稌r(shí)間簡(jiǎn)史》在全世界受歡迎的程度便是最有力的證明?！　‘?dāng)代宇宙學(xué)家經(jīng)過(guò)十年的努力，建立了量子宇宙學(xué)的新學(xué)科?；艚鸷退暮献髡咛岢龅挠钪鏌o(wú)邊界設(shè)想是它的一塊基石。它在雙重意義上回應(yīng)了宇宙學(xué)的挑戰(zhàn)。第一，宇宙是包容一切的，在它的外面不能有任何東西，甚至應(yīng)該說(shuō)，它沒(méi)有外面。第二，宇宙是唯一的，它不是可以任意賦予初始條件或邊界條件的一般系統(tǒng)。宇宙的演化服從科學(xué)定律表明理論的自洽性，而宇宙的無(wú)邊界性表明理論的自足性?！　』艚鸷团砹_斯的奇性定理表明只能用量子物理來(lái)描述宇宙。宇宙的波函數(shù)可以避免空間———時(shí)間奇性。時(shí)間概念在宇宙之外沒(méi)有任何意義，而在宇宙的開(kāi)端遭受劇烈的改變。為了排斥宇宙之外存在觀(guān)察者的需要，人們還必須在量子物理中用離折過(guò)程來(lái)取代半個(gè)世紀(jì)以來(lái)沿用的哥本哈根解釋。宇宙學(xué)歷來(lái)是孕育新觀(guān)念和新思想的搖籃，它的每一個(gè)新成果都會(huì)對(duì)人類(lèi)的傳統(tǒng)產(chǎn)生震撼，這種現(xiàn)象將會(huì)貫穿于人類(lèi)文明的整個(gè)過(guò)程。宇宙學(xué)當(dāng)前面臨的最大問(wèn)題是宇宙的存在性?！　∽鳛橛钪鎸W(xué)不可爭(zhēng)議的權(quán)威，霍金的研究成就和生平一直吸引著廣大的讀者，影片《時(shí)間簡(jiǎn)史》和本書(shū)《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》正由此應(yīng). 運(yùn)而生。對(duì)于非科學(xué)專(zhuān)業(yè)的讀者，這是享受人類(lèi)文明成果的好機(jī)會(huì)。而對(duì)于各領(lǐng)域的專(zhuān)家，本書(shū)無(wú)疑是他們寶貴靈感的源泉之一。這就是我們翻譯本書(shū)的初衷。

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