宇宙簡史

前言

斯蒂芬.W.霍金1942年1月8日出生于英國牛津，這一天恰好是伽利略逝世三百周年忌日。他曾先后畢業(yè)于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，1965年獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。在學(xué)生時(shí)期的1963年，二十一歲的霍金被診斷患有肌肉萎縮癥，即盧伽雷氏癥，自此他便終日與輪椅為伴。1985年后更因喪失語言能力，與人交流只能通過語音合成器來完成，為合成一小時(shí)錄音演講往往需要準(zhǔn)備十天時(shí)間。盡管身殘如此，霍金依然頭腦清晰而又聰慧，在量子力學(xué)、宇宙學(xué),特別是有關(guān)黑洞的研究中取得了一系列輝煌的成就，被人們譽(yù)為世界上最杰出的天才之一，現(xiàn)今在世的最偉大科學(xué)家，當(dāng)代的愛因斯坦。他獲得過多項(xiàng)榮譽(yù)及獎(jiǎng)勵(lì)，如1974年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)最年輕會(huì)員，1974—1975年成為美國加州理工學(xué)院費(fèi)爾柴爾德講座功勛學(xué)者，1978年榮獲世界理論物理研究最高獎(jiǎng)——阿爾伯特?愛因斯坦獎(jiǎng)，1989年獲得英國的爵士榮譽(yù)稱號(hào)。霍金在他長達(dá)四十余年的科學(xué)生涯中建樹頗多。他與彭羅斯一起，在廣義相對(duì)論框架內(nèi)證明了著名的奇點(diǎn)定理，為此兩人共同獲得1988年沃爾夫物理獎(jiǎng)?；艚饘?duì)黑洞的關(guān)注長達(dá)十余年之久，他證明了黑洞的面積定理，并發(fā)現(xiàn)黑洞會(huì)像黑體一樣發(fā)出輻射，而輻射的溫度與黑洞質(zhì)量成反比，這就是今日人所共知的“霍金輻射”?；艚鸩粌H是一位罕見的杰出科學(xué)家，而且是一位廣受人們歡迎的科普學(xué)者。他深信科學(xué)理論進(jìn)展的一般性原理應(yīng)該能為廣大公眾所理解，他的演講在國際上享有盛譽(yù)，他的足跡遍布世界各地，其中包括曾多次來中國講演。在霍金的諸多科普著作中，最有名的當(dāng)推《時(shí)間簡史》。該書已被譯成四十余種文字，出版數(shù)超過一千萬冊(cè)?；艚鹪噲D通過自己的書籍和通俗演講，把自己的科學(xué)思想與全世界各階層人士進(jìn)行廣泛的交流。本書是霍金的又一力著，全書由七次相對(duì)獨(dú)立但又互相緊密聯(lián)系的講座集結(jié)而成。作者力圖通過這一系列講座，用盡可能通俗的語言，深入淺出地闡明人類迄今所探知的宇宙演化史的基本輪廓，以及相關(guān)理論的基本原理。讀者通過閱讀本書，可以初步認(rèn)知宇宙從形成、演變直至可能的最終歸宿之全過程，以及這一過程之所以發(fā)生的物理機(jī)制。書中涉及了現(xiàn)代物理學(xué)的諸多領(lǐng)域，如宇宙的大爆炸起源，黑洞的特性，以及時(shí)空本質(zhì)等，為此作者就講座次序及其相關(guān)內(nèi)容做了精心安排。在宇宙學(xué)方面，從介紹兩千多年前亞里士多德時(shí)代人們對(duì)地球的朦朧認(rèn)識(shí)，到今天頗為深?yuàn)W的大爆炸宇宙論和暴脹理論。在引力理論方面，從早期的牛頓引力論到愛因斯坦廣義相對(duì)論，進(jìn)而融入現(xiàn)代量子理論，甚至還簡要敘述了有關(guān)弦理論的種種趣事。黑洞性質(zhì)的闡述無疑是本書的重點(diǎn)之一，為此作者特意安排了整整兩講的篇幅，并穿插若干富于想象力的精彩描述，使人閱后難以忘懷。在討論了宇宙的起源與歸宿之后，最后一講的內(nèi)容回歸到本書的標(biāo)題——“萬物之理”，即如何尋求一種統(tǒng)一理論，以能囊括所有的局部性物理學(xué)相互作用，而這正是現(xiàn)代物理學(xué)尚未解決的若干極其重要問題之一。作者認(rèn)為一旦做到這一點(diǎn)，我們將會(huì)真正理解宇宙以及人類在宇宙中所處的地位。可以說，本書就人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史和現(xiàn)狀，向讀者展現(xiàn)了一次逐步深入的探索式“旅行”。實(shí)際上，在這一認(rèn)識(shí)過程中，必然涉及相當(dāng)深?yuàn)W的物理學(xué)和天文學(xué)理論，然而在全書中僅有一處出現(xiàn)簡單公式（即E=MC2），由此足見作者不僅是一代科學(xué)大師，而且還是向公眾傳播科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法的巧匠。盡管個(gè)別章節(jié)對(duì)一些讀者來說尚有一定難度，但這并不會(huì)影響讀者對(duì)作者總體思想的認(rèn)知和把握。如有讀者感到此類難點(diǎn)，盡可跳過無妨，重要的是了解宇宙如何誕生和演化的歷程，以及所涉及的一些重要理論之基本概念。于譯者各方面的學(xué)識(shí)水平，譯文的錯(cuò)誤和疏漏之處在所難免，還望讀者不吝賜教為盼。趙君亮2009年5月13日

內(nèi)容概要

　
《宇宙簡史：起源與歸宿》是斯蒂芬·霍金在英國劍轎大學(xué)所作的七場(chǎng)講學(xué)，包含了他畢生鉆研宇宙學(xué)的精華，精辟扼要。即使略具基本科學(xué)知識(shí)者，讀了這七講，對(duì)宇宙創(chuàng)世的奇妙壯麗，也能一窺梗概?！　　　　　　　　　　?br />　
這些演講不僅閃耀著霍金智慧的光環(huán)，而且體現(xiàn)出他特有的機(jī)智。談到花費(fèi)了他十幾年時(shí)間的黑洞研究時(shí)，他說道：“這似乎有點(diǎn)像在煤窖里尋找一只黑貓?！被艚饛娜祟愓J(rèn)識(shí)宇宙的歷史談起，從亞里士多德確認(rèn)地球是一個(gè)圓球，到哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙正處于膨脹之中，其間經(jīng)歷了兩千多年。以此作為起點(diǎn)，他探究了現(xiàn)代物理學(xué)的諸多領(lǐng)域，包括宇宙的起源(即大爆炸)、黑洞的性質(zhì)，以及時(shí)空等理論。最后，霍金提出了現(xiàn)代物理學(xué)尚未解決的若干問題，特別是如何把所有的局部性理論結(jié)合成一種“統(tǒng)一的萬物之理”他斷言：“如果我們找到了這一問題的答案，那將會(huì)是人類理性的終極勝利。”
　
在《宇宙簡史：起源與歸宿》中，霍會(huì)就宇宙以及我們?cè)谟钪嬷械牡匚粏栴}，向讀者展現(xiàn)了一次引人入勝的探索式旅行。對(duì)任何曾仰望過夜空，并想知道那里曾經(jīng)發(fā)生過什么，以及如何演變?yōu)槿缃駹顟B(tài)的人來說，《宇宙簡史》無疑值得一讀。

作者簡介

　　斯蒂芬·霍金（1942—
）作為劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授，他擔(dān)任的是牛頓的教席。他是世界上最杰出的天才之一，被推崇為繼愛因斯坦之后最偉大的理論物理學(xué)家，宇宙模型因他的工作得以改觀，宇宙萬物的內(nèi)容也因此而重新界定。著有《時(shí)間簡史》、《果殼中的宇宙》等暢銷全球的科普巨作。

書籍目錄

引　言
第１講　有關(guān)宇宙的若干觀念
第２講　膨脹的宇宙
第３講　黑洞
第４講　黑洞并非黑不可知
第５講　宇宙的起源與歸宿
第６講　時(shí)間的方向
第７講　萬物之理　　　　
名詞對(duì)照表
英文原文

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    在證實(shí)了河外星系的存在之后，哈勃花了好多年時(shí)間來逐一記錄星系的距離，同時(shí)還觀測(cè)它們的光譜。在那個(gè)時(shí)候，大多數(shù)人都以為星系的運(yùn)動(dòng)是完全隨機(jī)的，所以光譜呈現(xiàn)藍(lán)移的星系應(yīng)該與呈現(xiàn)紅移的星系一樣多。因此，當(dāng)哈勃發(fā)現(xiàn)所有的星系都表現(xiàn)為有紅移時(shí)，人們頗感意外，這說明每一個(gè)星系都在遠(yuǎn)離我們而去。更令人吃驚的是，哈勃在1929年發(fā)表的結(jié)果表明，甚至星系紅移的大小也不是隨機(jī)的，紅移量居然與星系的距離成正比。換言之，星系越遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離我們的速度就越快。因而，這意味著宇宙不可能如之前眾人都猜想的那樣是靜態(tài)的，而是宇宙事實(shí)上正處于膨脹之中。在任何時(shí)刻，不同星系間的距離一直在不斷地增大。 發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹，一乃是20世紀(jì)一項(xiàng)偉大的理性革命。事后來看，不禁讓人驚訝為什么之前沒有一個(gè)人想到這一點(diǎn)。牛頓等人應(yīng)該會(huì)意識(shí)到，在引力的作用下一個(gè)靜態(tài)宇宙很快會(huì)開始收縮。但是，請(qǐng)?jiān)O(shè)想一下宇宙并不處于靜止?fàn)顟B(tài)，而是正在膨脹。如果宇宙膨脹得不太快，那么引力的作用最終會(huì)使膨脹停止，并隨之開始收縮。然而，要是膨脹速度超過某個(gè)確定的臨界值，而引力作用不足以使膨脹停止，則宇宙便會(huì)一直不斷地永遠(yuǎn)膨脹下去。這有點(diǎn)像我們?cè)诘厍虮砻娼o火箭點(diǎn)火，使其上升時(shí)所發(fā)生的情況。如果火箭的速度比較慢，那么引力最終會(huì)使火箭停止運(yùn)動(dòng)，并隨之開始向地面回落。要是火箭的速度大于某個(gè)臨界值（約為每秒7英里），引力便不足以把它拉回地面，于是火箭便會(huì)越飛越遠(yuǎn)，永遠(yuǎn)脫離地球。 在19世紀(jì)、18世紀(jì)，甚至17世紀(jì)晚期這段時(shí)間內(nèi)的任何時(shí)候，都已經(jīng)可以做到根據(jù)牛頓的引力理論來預(yù)言宇宙的上述變化特性。但是，人們關(guān)于靜態(tài)宇宙的信念實(shí)在是太強(qiáng)了，這種信念一直延續(xù)到20世紀(jì)初。即使愛因斯坦在1915年系統(tǒng)地闡明了廣義相對(duì)論之時(shí)，他還是深信宇宙只能處于靜止?fàn)顟B(tài)。因此，為了使靜態(tài)宇宙成為可能，愛因斯坦對(duì)自己的理論做了修正，具體做法是在他的一些方程中引入了一個(gè)所謂的宇宙學(xué)常數(shù)。這是一類新的"反引力"之力，與其他作用力的不同之處在于，這種力并非來自任何具體的力源，而是時(shí)空結(jié)構(gòu)自身的組成部分。愛因斯坦的宇宙學(xué)常數(shù)給時(shí)空以某種固有的膨脹趨勢(shì)，而且恰好可以與宇宙中全部物質(zhì)的吸引力相平衡，這樣一來自然會(huì)得出靜態(tài)宇宙的結(jié)論。 看來，只有一個(gè)人愿意還廣義相對(duì)論以其本來面目。盡管愛因斯坦和其他一些物理學(xué)家在不斷探究各種途徑，以能回避廣義相對(duì)論所預(yù)言的非靜態(tài)宇宙，俄國物理學(xué)家亞歷山大?弗里德曼卻與眾不同地著手解釋非靜態(tài)宇宙。

媒體關(guān)注與評(píng)論

斯蒂芬？霍金：明晰而機(jī)智地解釋宇宙物理的復(fù)雜現(xiàn)象……他的頭腦擁有無與倫比的力量。 ——《紐約書評(píng)》  顯然具有教師的天賦——輕松、寬厚的幽默，以及擅長用源自日常生活的比喻來闡釋極其復(fù)雜的命題。 ——《紐約時(shí)報(bào)》  克服疾病而成為世界物理學(xué)界的超新星。他不能書寫，甚至不能清楚地說話，但他正在超越大爆炸，躍向創(chuàng)造了宇宙的“幾何之舞”。 ——《名利場(chǎng)》

編輯推薦

《宇宙簡史:起源與歸宿》作為霍金揭秘宇宙奇史的劍橋演講合集，明晰而機(jī)智地解釋了宇宙物理的復(fù)雜現(xiàn)象，具有很強(qiáng)的科普性和可讀性。由中科院著名天文學(xué)家、上海天文臺(tái)前任臺(tái)長趙君亮翻譯并導(dǎo)讀。附贈(zèng)的英文原文也能幫助廣大讀者更好地領(lǐng)會(huì)霍金的語言魅力，提高英文學(xué)習(xí)水平。

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斯蒂芬?霍金：明晰而機(jī)智地解釋宇宙物理的復(fù)雜現(xiàn)象……他的頭腦擁有無與倫比的力量。——《紐約書評(píng)》顯然具有教師的天賦——輕松、寬厚的幽默，以及擅長用源自日常生活的比喻來闡釋極其復(fù)雜的命題?！都~約時(shí)報(bào)》克服疾病而成為世界物理學(xué)界的超新星。他不能書寫，甚至不能清楚地說話，但他正在超越大爆炸，躍向創(chuàng)造了宇宙的“幾何之舞”?！睹麍?chǎng)》

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