無中生有

內(nèi)容概要

2002年8月當(dāng)代最令人矚目的科學(xué)家史蒂芬·霍金對中國進行了歷史性的訪問，受到大眾極其熱烈的歡迎和媒體的極大關(guān)注。本書包括他杭州之旅的歷史記錄，并且附有大量精美的照片。在霍金的授權(quán)下，本書發(fā)表了他在中國公眾講演——《膜的新奇世界》的標(biāo)準(zhǔn)中文譯稿以及他的記者招待會問答全文。　　霍金是劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授，這是由牛頓和狄拉克傳承下來的歷史上最崇高的教席。他是引力物理在愛因斯坦之后的最大權(quán)威。本書對他的科學(xué)貢獻，尤其是科普杰作《時間簡史》作了全面準(zhǔn)確的概述。　　本書編著者之一吳忠超先生，是霍金的學(xué)生和《時間簡史》一書的譯者，書中包括了他和霍金二十多年交往的軼事；本書的另一位編著者杜欣欣，是對霍金進行專訪的第一位華人，書中包括了她最近對霍金的專訪及其對英倫和劍橋多次訪問的印象。

書籍目錄

一　霍金在中國的公開講演——膜的新奇世界二　霍金在杭州答記者問三　無中生有——霍金與《時間簡史》四　時空和相對論五　我們詩意棲居的宇宙六　宇宙的創(chuàng)生七　真空非空 黑澗不黑八　猶抱琵琶半遮面九　生命：宇宙之子十　時空為何是四維的？十一　盧卡斯數(shù)學(xué)教席話古今十二　以宇宙為紀念碑十三　復(fù)活節(jié)劍橋訪霍金十四　膜世界中的生靈十五　霍金的杭州七日十六　從西湖到劍橋十七　伍爾索普領(lǐng)地十八　拜倫紐斯臺德寺十九　在宇宙的中心

章節(jié)摘錄

書摘我想存這一講演中描述一個激動人心的新進展，它可能改變我們關(guān)于宇宙和實在本身的觀點，而不管其含義究竟是什么。其思想是說，我們也許生活在一個更_大空間中的一張膜或者面上。膜這個字拼寫為B，R，A，N，E，是由我的同事保羅·湯森為了表達薄膜在高維上的推廣而提出的。它和頭腦一詞是同音雙關(guān)語，我懷疑，他是故意這么做的。    我們自以為生活在三維的空間中。也就是說，我們可以用三個數(shù)來標(biāo)明一個物體在屋子里的位置。它們可以是離開北墻五英尺，離開東墻三英尺，還比地板高兩英尺?；蛘咴诖蟪叨认?，它們是緯度、經(jīng)度和海拔。在更大的尺度下，我們可以用三個數(shù)來指明星系中的恒星的位置，那就是星系緯度、星系經(jīng)度，以及和星系中心的距離。和用來標(biāo)明位置的三個數(shù)一道，我們可以加上第四個數(shù)來標(biāo)明時間。這樣，我們就可以把自己描述威生活在四維時空中。在時空中可以用四個數(shù)來標(biāo)明事件，其中三個數(shù)是標(biāo)明事件的位置，而第四個數(shù)標(biāo)明時間。愛因斯坦意識到時空不是平坦的，時空中的物質(zhì)和能量把它彎曲甚至翹曲。這真是他的天才之舉。    根據(jù)他的廣義相對論，類似行星這樣的物體企圖沿著直線穿越時空運動，但是因為時空是彎曲的，所以它們的路徑似乎顯得被一個引力場彎折了。這正像你把一個代表恒星的重物放在一張橡皮膜上，其重量會把橡皮膜壓凹下去，而且使它在恒星附近彎曲?，F(xiàn)在如果你在橡皮膜上滾動小滾珠，小滾珠代表行星，它們就圍繞著恒星公轉(zhuǎn)。    我們現(xiàn)存已經(jīng)用全球定位系統(tǒng)證實了時空是彎曲的。這種導(dǎo)航系統(tǒng)裝備在船只、飛機和一些轎車上。它是依靠對幾個衛(wèi)星來的信號相比較而運行的。如果人們假定時空是平坦的，他就會把位置計算錯。    三維空間和一維時間是我們看到的一切。那么為什么我們應(yīng)該相信我們不能觀察到的額外維呢?它們僅僅是科學(xué)幻想呢，還是具有可以檢測得到的后果呢?我們認真地接受額外維的原因是，雖然愛因斯坦的廣義相對論和我們所做的一切觀測桕一致，該理論預(yù)言了自身的失效。羅杰·彭羅斯和我證明了，廣義相對論預(yù)言時空在大爆炸處具有開端，在黑洞處有一終結(jié)。在這些地方，廣義相對論失效了，這樣人們不能用它來預(yù)言宇宙如何開端，或者對于落進黑洞的某人將會發(fā)生什么。廣義相對論在大爆炸和黑洞處失效的原因是沒有考慮到物質(zhì)的小尺度行為。在正常情形下，時空的彎曲是非常小的，并且是在相對長的尺度上。所以它沒有受到短距離起伏的影響。但是在時間的開端和終結(jié)，時空就被壓縮成單獨的一點。為了處理這個場景，我們需要把非常大尺度的理論，即廣義相對論，和非常小尺度的理論，即量子力學(xué)相結(jié)合。這就創(chuàng)生了一種TOE，也就是萬物的理論，它可用于描述從開端直至終結(jié)的整個宇宙。    我們迄今已經(jīng)花費了30年來尋求萬物理論。我們現(xiàn)在認為有了一個候選者，稱做M-理論。事實上，M-理論不是一個單獨的理論，而是一個理論網(wǎng)絡(luò)，所有這些理論似乎都在物理上等效。這和科學(xué)的實證主義哲學(xué)相符合。在這個哲學(xué)中，理論只不過是一個數(shù)學(xué)模型，它描述并且整理觀測。人們不能詢問一個理論是否反映現(xiàn)實，因為我們沒有獨立于理論的方法來確定什么是實在的。甚至在四周被我們認為顯然實在的日常物體，從實證主義的觀點看，也只不過是在我們頭腦中建立的一個模型，用來解釋來自于我們光學(xué)和感覺神經(jīng)的信息。當(dāng)約翰遜博士聽到貝克萊主教的沒有任何東西是實在的見解時，他用腳趾踢到一塊大石頭上，并大聲吼叫：“我這樣駁斥它?！钡且苍S我們所有人都和一臺巨大的電腦模擬連在一起，當(dāng)我們發(fā)出一個馬達信號去把虛擬的腳擺動到一塊虛擬的石頭上時，它發(fā)出一個疼痛的信號。也許我們是由外星人玩弄的電腦游戲中的角色。    不再開玩笑了，關(guān)鍵之點在于我們能有幾種不同的對于宇宙的描述，所有這些理論都預(yù)言同樣的觀察。我們不能講，一種描述比另一種描述更實在，也許只不過是對于特定情形一種描述比另一種更為方便而已。所以M-理論網(wǎng)絡(luò)中的所有理論都處于類似的地位。沒有一種理論可以宣稱自己比其余的更實在。P4-6

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