時(shí)間有初始嗎?它又將在何地終結(jié)呢?宇宙是無限的還是有限的?霍金教授遨游到外層空間奇異領(lǐng)域,對遙遠(yuǎn)星系、黑洞、夸克、大統(tǒng)一理論、“帶味”粒子和“自旋”粒子、反物質(zhì)、“時(shí)間箭頭”等進(jìn)行了深入探討--其出乎意外的含義引起了人們的極大興趣。他揭示了當(dāng)日益膨脹的宇宙崩潰時(shí),時(shí)間倒溯引起人們不安的可能性,那時(shí)宇宙分裂成11維空間,一種“沒有邊界”的宇宙理論可能取代大爆炸理論和上帝,上帝--也許曾是造萬物時(shí)主要推動(dòng)者,也會(huì)因這些新發(fā)現(xiàn)而日漸范圍變窄。
《時(shí)間簡史》對我們這些喜用言語表達(dá)甚于方程式表達(dá)的讀者而言是一本里程碑式的佳書。她出于一個(gè)對人類思想有杰出貢獻(xiàn)者之手,這是一本對知識無限追求之作,是對時(shí)空本質(zhì)之謎不懈探討之作。
史蒂芬·霍金的《時(shí)間簡史》,自1988年首版以來的十年歲月里,已成為科學(xué)著作的里程碑,在全球銷售已近1000萬冊。首版內(nèi)容介紹了宇宙本性*前沿的知識。微觀和宏觀世界觀測技術(shù)領(lǐng)域方面10年來的進(jìn)展證明了霍金教授的許多理論預(yù)言。他為了把觀測的新知識介紹給讀者,重寫了前言,全面更新的原版的內(nèi)容,并新增了一章有關(guān)蟲洞和時(shí)間旅行的激動(dòng)人心的課題。
我沒有為《時(shí)間簡史》的原版寫前言。那是卡爾·薩根寫的。我寫了簡短的“感謝”,有人建議我感謝每一個(gè)人。但是有些支持過我的基金會(huì)不甚高興,由于被我提及而收到大量的申請。
我認(rèn)為沒有任何人,我的出版者,代理人,甚至我自己曾預(yù)料到這本書會(huì)這么暢銷。它榮登倫敦《星期日時(shí)報(bào)》暢銷書榜237周,這比任何書都久(顯然, 《圣經(jīng)》和莎士比亞不算在內(nèi))。它被譯成40來種文字,在全世界每750人都擁有一冊,包括男人、婦女和兒童。正如納珍·米爾伏德 ( 我的前博士后)評論的:我的物理著作比麥當(dāng)娜談性的書還更好賣。
《時(shí)間簡史》的成功表明,人們對于重大問題有廣泛的興趣:諸如我們從何而 來?宇宙為何是這樣子的? 我已趁此機(jī)會(huì)更新本書,并將從首版(1988年4月愚人節(jié))以來理論和觀測的新結(jié)果納入。我新添了蟲洞和時(shí)間旅行一章。愛因斯坦的廣義相對論為我們提供了 創(chuàng)生和維持蟲洞的可能性,那是連接時(shí)空中不同區(qū)域的細(xì)管。如是,我們也許可以利用它們來進(jìn)行星系之間快速旅行或在時(shí)間中旅行到過去。當(dāng)然,我們從未邂逅到 來自未來的人(也許我們曾經(jīng)有過?)。對此我將給出一種可能的解釋。
我還描述了今年在尋求“對偶性”或顯然不同的物理理論之間的對應(yīng)方面的進(jìn) 展。這些對應(yīng)強(qiáng)烈地表明,存在一種完備的統(tǒng)一物理理論,但是它們也暗示,也許不可能用一個(gè)單獨(dú)表述來表達(dá)這個(gè)理論。相反,在不同的情形下,我們必須使用基 本理論的不同影像。這和描繪地球表面很相似,人們不能只用一張單獨(dú)的地圖,在不同的區(qū)域必須用不同的地圖。這就變革了我們的科學(xué)定律的統(tǒng)一觀,但是他并沒 有改變最重要的一點(diǎn):一族我們能夠發(fā)現(xiàn)并理解的合理的定律制約著宇宙。
在觀測方面,迄今最主要的發(fā)展是由COBE(宇宙背景探險(xiǎn)者)和其他合 作者測量的宇宙微波背景輻射中的起伏。這些起伏是創(chuàng)生的指紋,這些起伏是創(chuàng)生的指紋,這些在光滑均勻的早期宇宙上的微小的初始無規(guī)性后來成長為星系、恒星 以及在我們周圍看到的所有結(jié)構(gòu)。起伏的形式和無邊界設(shè)想的預(yù)言相吻合。無邊界設(shè)想說,宇宙在虛時(shí)間方向沒有邊界或邊緣。
為了區(qū)分這個(gè)設(shè)想和對背景中的起伏的其他可能的解釋,還需要進(jìn)一步的觀測。然而,在幾年之內(nèi),我們就應(yīng)能知道,我們能否相信自己生活在一個(gè)完全自足的無始無終的宇宙之中。
史蒂芬·霍金 1996年5月 劍橋
史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking),于1942年1月8日生于牛津,那一天剛好是伽利略逝世三百年?赡芤?yàn)樗錾诘诙问澜绱髴?zhàn)的時(shí)代,所以小時(shí)候?qū)δP吞貏e著迷。他十幾歲時(shí)不但喜歡做模型飛機(jī)和輪船,還和學(xué)友制作了很多不同種類的戰(zhàn)爭游戲,反映出他研究和操控事物的渴望。這種渴望驅(qū)使他攻讀博士學(xué)位,并在黑洞和宇宙論的研究上獲得重大成就。
第一章 我們的宇宙圖象
第二章 空間和時(shí)間
第三章 膨脹的宇宙
第四章 不確定性原理
第五章 基本粒子和自然的力
第六章 黑洞
第七章 黑洞不是這么黑的
第八章 宇宙的起源和命運(yùn)
第九章 時(shí)間箭頭
第十章 蟲洞和時(shí)間旅行
第十一章 物理學(xué)的統(tǒng)一
第十二章 結(jié)論
阿爾貝特·愛因斯坦
伽利雷·伽利略
伊薩克·牛頓
小辭典
感謝
第一章 我們的宇宙圖象
一位著名的科學(xué)家(據(jù)說是伯特蘭·羅素)曾經(jīng)作過一次天文學(xué)講演。他描述了地球如何圍繞著太陽公轉(zhuǎn),而太陽又是如何圍繞著稱之為我們星系的巨大的恒星集團(tuán)的中心公轉(zhuǎn)。演講結(jié)束之際,坐在房間后排的一位小個(gè)老婦人起立說道:“你講的是一派胡言。實(shí)際上,世界是馱在一只巨大烏龜背上的平板。”這位科學(xué)家露出高傲的微笑,然后答道:“那么這只烏龜站在什么上面的呢?”“你很聰明,年輕人,的確很聰明”,老婦人說,“不過,這是一只馱著一只,一直馱下去的烏龜塔!”
大多數(shù)人會(huì)覺得,把我們的宇宙喻為一個(gè)無限的烏龜塔相當(dāng)荒謬。但是我們憑什么就自認(rèn)為知道得更好呢?我們對宇宙了解了多少?而我們又是如何知道的呢?宇宙從何而來,又將向何處去?宇宙有開端嗎?如果有的話,在開端之前發(fā)生了什么?時(shí)間的本質(zhì)是什么?它會(huì)有一個(gè)終結(jié)嗎?物理學(xué)中最近的突破,使我們有可能為其中一些長期以來懸而未決的問題提供答案,而奇妙的新技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這些突破的部分原因。對我們而言,這些答案也許有朝一日會(huì)變得和地球圍繞著太陽公轉(zhuǎn)那么顯而易見——或許也會(huì)變得和烏龜塔一樣荒謬,只有時(shí)間(不管其含義如何)才能裁決。
早在公元前340年,希臘哲學(xué)家亞里士多德在他的《論天》一書中,就能夠?qū)τ诘厍蚴且粋(gè)圓球而不是一塊平板這個(gè)信念提出兩個(gè)有力的論證。第一,他意識到,月食是由于地球運(yùn)行到太陽與月亮之間引起的。地球在月亮上的影子總是圓的,這只有在地球本身為球形的前提下才成立。如果地球是一塊平坦的圓盤,除非月食總是發(fā)生在太陽正好位于這個(gè)圓盤中心的正下方的時(shí)刻,否則地球的影子就會(huì)被拉長而成為橢圓形。第二,希臘人從旅行中知道,在南方地區(qū)觀測北極星,比在較北地區(qū),北極星在天空中顯得較低。(由于北極星位于北極的正上方,所以它出現(xiàn)在北極的觀察者的頭頂上,而對于赤道上的某觀察者,北極星剛好出現(xiàn)在地平線上。)
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