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词条 宇宙简史
释义

《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作,是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。 在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。

书籍简介

2004年7月,自认“黑洞悖论”错误,霍金修正了自己原来的观点错了,承认“信息守恒”。

时间的本质:

时间随宇宙的变化。时间是因变量Deng's时间公式

t=T(U,S,X,Y,Z......)

U-宇宙;S空间,XYZ,......事件,顺序

时间是宇宙事件秩序的计量。

作者介绍

斯蒂芬·霍金,被誉为自爱因斯坦以来世界最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家,黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人,现任剑桥大学卢卡斯数学教授,出生于伽利略逝世周年纪念日,现年60岁。他因患肌肉萎缩性侧索硬化症,禁锢在一张轮椅上达20年之久。虽然他无法言语,但他的思想却超越了相对论、量子力学、大爆炸理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。霍金思想为喜欢仰望星空、探寻宇宙秘密的人提供了一次最好的宇宙学启蒙教育。

目录介绍

开场白

第1讲 关于宇宙的构想

第2讲 膨胀着的宇宙

第3讲 黑洞

第4讲 黑洞不太黑

第5讲 宇宙的起源与归宿

第6讲 时间的方向

第7讲 万有理论

鸣谢

内容介绍

在这个系列讲座里,我将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞。在第一讲里,我将简要地回顾过去关于宇宙的构想,并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。

第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论为什么会都得出这样的结论——宇宙不可能是静态的,它不得不或是膨胀,或是收缩。而这又意味着,在前200亿年到前100亿年之间,必定有某一时刻,那时宇宙的密度为无穷大,这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。

第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球,或者更大的天体,受其自身引力吸引而自行塌缩(塌陷并紧缩)时形成的。根据爱因斯坦的广义相对论,任何蠢得掉进黑洞的傻瓜都会永远消失,他们将无法再逃出黑洞。而有关他们的历史,则将到达一个奇点,一个痛苦的终点。不过,广义相对论是经典理论——也就是说,它没有考虑量子力学的不确定原理。

第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑洞并不像人们所描绘的那样黑。

第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想:时空可能在范围上有限,但没有边缘。这或许类似于地球表面,但它多了两维。

第六讲将说明这个新的边界条件如何能解释这个问题:尽管物理学定律是时间对称的,但过去与未来为什么如此大不相同?

最后,第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论,它能把量子力学、引力以及物理学中其他所有相互作用都包容在内。如果我们做到了这一点,我们就真正理解了宇宙以及我们在其中的位置。

宇宙论是一门既古老又年轻的学科。作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延,还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是,人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从亚里士多德-托勒密的地心说到哥白尼-伽利略的日心说的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是,尽管人们知道世间的一切都在运动,只是到了本世纪20年代因哈勃发现了红移定律后,宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明,宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中,情况也好不到哪儿去,为了得到一个稳定的宇宙模型,他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见,宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。

将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现,从星系光谱的红移可以推断,越远的星系以越快的速度离开我们而去,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去,估计在100亿到200亿年前,曾经发生过一桩开天辟地的大事件,即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言,早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围,不过由于宇宙膨胀引起的红移,其绝对温度只余下几度左右,在这种温度下,辐射是处于微波的波段。但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前,人们并不认真对待此预言。

一般认为,爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里,霍金和彭罗斯证明了,在很一般的条件下,空间-时间一定存在奇点,最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处,所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件,才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给 定,所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。

如果空间-时间没有边界,则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可看成一有限无界的四维面,正如地球的表面一样,只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论,如星系、恒星等等的成团结构,大尺度的各向同性和均匀性,空间-时间的平性,即空间-时间基本上是平坦的,并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能,还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是一个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。

《时间简史》是由英国伟大的物理学家、黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的经典著作,是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。

在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。

《时间简史》自1988年首版以来,已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字,销售了近10000万册,成为国际出版史上的奇观。该书内容是关于宇宙本性的最前沿知识,但是从那以后无论在微观还是宏观宇宙世界的观测技术方面都有了非凡的进展。这些观测证实了霍金在该书第一版中的许多理论预言,其中包括宇宙背景探险者(COBE)的最新发现,它在时间上回溯探测到离宇宙创生的30万年之内,显露了霍金超人的时空感知能力。

本书作者霍金是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。70年代,他和彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。1973年,他考虑黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义,它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。

1974年以后,他的研究转向量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论,但它的一些特征已被发现。例如,空间-时间在普郎克尺度(10^-33厘米)下不是平坦的,而是处于一种泡沫的状态。在量子引力中不存在纯态,因果性受到破坏,因此使不可知性从经典统计物理、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。

1980年以后,他的兴趣转向量子宇宙论。

2004年7月,霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点错了,信息应该守恒

本书的副题是从大爆炸到黑洞。霍金认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。

理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化,但就观念而言,现在已经相当完备了。

霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他的贡献是在他20年之久被卢伽雷病禁锢在轮椅上的情况下做出的,这真正是空前的。因为他的贡献对于人类的观念有深远的影响,所以媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。所以说,上帝对每个人都是很公平的。他有身体上的缺陷,可头脑聪明的很!尽管如此,译者之一于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时,门打开后,忽然脑后响起一种非常微弱的电器的声音,回头一看,只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上,他自己驱动着电开关。译者尽量保持礼貌而不显出过分吃惊,但是他对首次见到他的人对其残废程度的吃惊早已习惯。他要用很大努力才能举起头来。在失声之前,只能用非常微弱的变形的语言交谈,这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字,看书必须依赖于一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到,他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号,经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。

在富有学术传统的剑桥大学,他目前担任着也许是有史以来最为崇高的教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。

本书译者之一曾受教于霍金达四年之久,并在他的指导下完成了博士论文。此书即是受霍金之托而译成中文,以供占人类五分之一的人口了解他的学说。

斯蒂芬·威廉·霍金,1942年1月8日出生,曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院,并获剑桥大学哲学博士学位。在大学学习后期,开始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”(运动神经元疾病),半身不遂。他克服身患残疾的种种困难,于1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期,他在研究宇宙起源问题上,创立了宇宙之始是“无限密度的一点”的著名理论。1969年起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员。1972-1975年先后在剑桥大学天文研究所、应用数学和理论物理学部进行研究工作,1975-1977年任重力物理学高级讲师,1977-1979年任教授,1979年起任卢卡斯讲座数学教授。其间,1974年当选为皇家学会最年轻的会员。1974-1975年为美国加利福尼亚理工学院费尔柴尔德讲座功勋学者。1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖。霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦之后融合了20世纪另一个伟大理论──量子理论,他认为,宇宙是有限的,但无法找到边际,这如同地球表面有限但无法找到边际一样;时间也是有开始的,大约始于150亿到200亿年前。1988年获沃尔夫物理学奖。

1985年霍金丧失语言能力,表达思想唯一的工具是一台电脑声音合成器。他用仅能活动的几个手指操纵一个特制的鼠标器在电脑屏幕上选择字母、单词来造句,然后通过电脑播放声音,通常制造一个句子要5、6分钟,为了合成一个小时的录音演讲要准备10天。1988年写成科普著作《时间简史》,至1995年10月该书发行量已超过2500万册,译成几十种语言,中译本也已出版。

1990年与结婚25年之久的妻子简·怀尔德离婚。1995年9月16日,与他的护士伊莱恩·梅森结婚。史蒂芬·霍金教授是当代享有盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,当今的爱因斯坦。他在统一20世纪物理学的两大基础理论—爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。1989年获得英国爵士荣誉称号。他是英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士。

霍金1942年1月8号出生于英国牛津,这一天正好是伽利略的300年忌日。可能因为他出生在第二次世界大战时代,所以小时候对模型特别着迷。他十岁时不但喜欢做模型飞机和轮船,还和学友制作了很多不同种类的战争游戏,反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位,并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年,他考到了自然科学的奖学金,顺利入读牛津大学。大学毕后他转到剑桥大学攻读博士,研究宇宙学。1963年,21岁的霍金被诊断出肌萎缩性侧索硬化症。1965年获得理论物理学博士学位。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家”。他还证明了黑洞的面积定理。1974年3月1日,他在《自然》上发表论文,阐述了自己的新发现—黑洞是有辐射的(所指的辐射被称为霍金辐射)。他的新发现,被认为是多年来理论物理学最重要的进展。该论文被称为“物理学史上最深刻的论文之一”。同年成为英国皇家学会会员。1975—1976年间,获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章6项大奖中。1978年他获得物理界最有威望的大奖—阿尔伯特·爱因斯坦奖。1979年,被任命为著名剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务,既牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。1979年出版了《广义相对论评述:纪念爱因斯坦百年诞辰》。1988年,霍金的惊世之著《时间简史:从大爆炸到黑洞》(A Brief History of Time:from the Big Bang to Black Holes)发行。从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿,解答了人类有史以来一直探索的问题:时间有没有开端,空间有没有边界。这是人类科学史上里程碑式的佳作。该书被译成40余种文字,出版了1000余万册,至今已经销售2500万册。霍金教授的通俗演讲在国际上也享有盛誉,他的足迹遍布世界各地。他试图通过自己的书籍和通俗演讲,将自己的思想与整个世界交流。1993年出版了《黑洞与婴儿宇宙及其它论文》。2000年初,霍金在美国白宫做了演讲,这是世界之夜(Millenium Evenings)活动的一部分,克林顿总统亲切会见他并向他表示祝贺。2001年10月又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇。在该书中,霍金揭示了自《时间简史》发表以来,理论物理学的伟大突破。

2004年7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果:黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样,对其周遭的一切“完全吞食”,事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来:信息守恒

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。

研究领域

理论物理学:70年代霍金与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到光袤的时空,解开了宇宙之谜。

霍金教授是现代科普小说家:他的代表作是1988年撰写的《时间简史》,这是一篇优秀的天文科普小说。作者想象丰富,构思奇妙,语言优美,字字珠玑,更让人咋惊,世界之外,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达10000万册,被译成近 40种语言。1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作,它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史续编》 作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。

《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来,量子理论的基本原理在70年前也已出现,然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。

"这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论".

如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒."

2004年7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,霍金的态度来了个180度转弯,表示自己原来的观点错了,信息应该守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了,把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过,霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算,他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲,不明白自己为什么赢了。目前,这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。

黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身,它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性,而且掀开了探讨时间性质的新篇章。

20世纪60年代到80年代,黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体,什么东西都可以掉进去,但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。

20世纪80年代以后,黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道,黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息,这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为,虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息,但这些信息并没有从宇宙中消失,只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后,人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射,而热辐射几乎不带出任何信息。这样,形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失,信息不再守恒,不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立,量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难,物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒,坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之,信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒,幺正性完全有可能被破坏。为此,霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。

相关作品

1、《时间简史:从大爆炸到黑洞》(1988年)

2、《时间简史续篇》

3、《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》

4、《时空本性》

5、《果壳中的宇宙》(2001年10月)

6、《信息守恒》(2004年7月21日)

7、《宇宙简史》

获得奖项

1、1989年获得英国爵士荣誉称号

2、是英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士

3、伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章

4、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章

5、霍普金斯奖

6、美国丹尼欧海涅曼奖

7、马克斯韦奖

8、英国皇家学会的休斯勋章

9、1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯特·爱因斯坦奖

10、与彭罗斯共同获得了1988年的沃尔夫物理奖

11、1988年霍金的书《时间简史:从大爆炸到黑洞》获沃尔夫基金奖

书籍资料

史蒂芬·霍金 列纳德·蒙洛迪诺 著

吴忠超 译

2002年8月史蒂芬·霍金第二次访华.在告别杭州飞往北京之际.他委托吴忠超将他的第三本书翻译成中文.这就是现在的时间简史[普及版]

2004年5月.吴忠超收到列纳德·蒙洛迪诺的电子稿件.

其他相关

信息现代三定义。[2006年,医学信息(杂志),邓宇等].

信息是物质、能量、信息及其属性的标示。逆维纳信息定义

信息是确定性的增加。逆香农信息定义

信息是事物现象及其属性标识的集合。2002年

信息守恒与转换定律(基本信息方程序)的定义1:

总的流进系统的信息必等于总的从系统中流出的信息,加上系统内部信息的变化;信息能够转换,从一种状态转变成另一种状态;信息可以创造,可以失存。

用公式表示为

NQ= NW +ΔNU

信息守恒定律是指“系统中储存信息的增加等于进入系统的信息减去离开系统的信息”

ΔNU= NQ-NW

系统中储存信息的变化=进入系统的信息-离开系统的信息

=新创造的信息-失去(‘消失’离开)的信息

系统中储存信息的变化=新创造的信息-失存的信息

ΔNU =Ncre-Nlos

书评

综合学科新进展

《宇宙简史》的原始版本是25年前的另一部作品《宇宙的开端:物质与生命的起源》。20世纪70年代,埃里克在哈佛大学参与了一门跨学科课程的建设,《宇宙的开端》便是基于该学科而完成,并当即受到学生和公众的普遍欢迎。几十年过去了,科学界发生了许多的变化,全世界的研究者们获取了大量新的观察数据,对于宇宙演变的许多方面也得出了更多理论创见,《宇宙简史》的知识框架没有变,在细节上有很多补充。

利用最近在天文学、物理学、生物学和化学研究方面的突破,在《宇宙简史》中埃里克阐述了当代科学的观点:所有的事物之间——从夸克、类星体到微生物以及人类的文明是有着内在联系的。在《宇宙简史》中,我们可以看到不同的变化是如何通过难以想象的空间和时间跨度,以及通过机遇的结合演化生成银河系、星系、地球以及我们人类自身,可以看到生命体是如何成功地在陆地上生存、演进出语言以及创造出文化的。在这个历程里他把宇宙进化中最微观以及最宏观的方面展示出来,也包括了它们之间最复杂的相互作用。

由于这一独特的视角,该书责编张树在看到原版图书时便对它一见钟情,毅然决定要让这本书走进国人的视野。为确保翻译质量,在译者熊况翻译完该书后,特请了几位天文学专家审稿。北京师范大学物理系教授赵峥看后评价说,这本书在翻译语言上做到了流畅、准确、通俗易懂,值得一读。

在《宇宙简史》中,埃里克尽量保证每一句话有据可循,讨论那些已经获得的数据,已经发现的现象,但同时也承认人类认知上的不足。

书中探讨宇宙演变历程时,埃里克没有直接引用当下任何专家的观点。“若是引用现阶段在该领域进行研究的学者们的观点,本书一直强调的概念清晰度将受到影响。”他认为,“毕竟,比起通过引用各位学者的观点来增加本书的权威性,描绘出本学科的总体结构更为重要。”因此,书中的所有叙述是建立在人类各个科学领域的科学家们获得的成果上的。

《宇宙简史》一书中虽然涉及很多学科领域,但并不会有枯燥乏味感。翻开书,一个又一个假设跳跃眼前,似乎将读者带入了与埃里克现场对话的境界。埃里克针对一些结论展开讨论,假设出现不同的情况,而并非将其作为定论出现在书中。这些假设就是帮助你阅读同时更深刻地理解这些艰深的理论。譬如谈论到黑洞,埃里克给出了一些假设:假如一把巨大的三维钳子能够将地球容纳进去,地球因钳子压迫不断缩小,密度不断变大,使得任何想要摆脱地球引力作用的物体的逃逸速度会不断增加。此外,埃里克还在书中提出人类文明起源于何时等与人类文明发展相关的问题。赵峥说,该书不仅介绍了现代科学的进展,还提出了学科内现今仍未解决的问题,这些问题有助于年轻人培养思考的习惯、探索的精神、钻研的能力。

在遥望宇宙中回溯过去

夏天的星空中,你的肉眼能看到距离地球最近的星系——仙女星系,但光亮并不是它当下发出的射线,而是仙女星系早在大约250万年前发出的。天体所发出的射线穿越宇宙天体间漫长的距离到达地球,需要经过很长很长的时间。因此科学家们收集到的由遥远天体发出的射线所携带的信息是过时的,对遥远的天体也并非进行实时的研究。

研究人员收集到射线后,便提取其中包含的宇宙物质的信息,并对其进行分类和研究。通过分析这些射线的信息,可以了解到星系发出射线时的状态,以此可从中看到信息中记载的许多过去的事件,也可以了解到在地球与太阳形成之前的宇宙的结构之谜,并试图破译有关物质起源及进化的信息。在《宇宙简史》的序言中,埃里克表示观测宇宙就等同于回溯历史,将天文学家称为终极意义上的历史学家,将“天文望远镜”喻为真正的时间机器。

“人们认为通过望远镜只是观望远处的星星,而实际上也是在回望历史。”赵峥表示非常同意此观点。人们所观测到远处的星系是它的射线到达地球前的状态,假设观测到了距离地球一百亿光年的星系,所看到的只是是它一百亿年以前的状态。如此可以通过收集到的来自不同星系的射线信息来看整个宇宙的演化过程。所以了解了星系的演化过程,也就能知道宇宙的演化过程。

通过望远镜,不仅可以看到恒星的演化过程、宇宙形成的历史,而且也能“看到”人类历史。《宇宙简史》中埃里克表达了一个科学观点——组成人类身体的原子与整个宇宙是相关联的。对于作为人类自身的看法,以及对于人类在宇宙中地位的看法,都深受宇宙生物学、宇宙起源学两门学科的影响。因此,埃里克在书中将宇宙生物学与宇宙起源学的基本部分结合起来。埃里克重新组织了原书中讨论化学及生物演变的部分,扩大了这些部分的篇幅,并加入了最新的科学发现。埃里克认为,以宇宙的观点来看,不仅仅只有生命在进化,自然界很多事物都在进化。

宇宙的历史,是一段从宇宙爆炸到人类文明发展的历史,也是指引人类通往生命时代的路线图。

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更新时间:2024/11/15 20:25:23