時間簡史[史蒂芬·霍金著作]

時間簡史[史蒂芬·霍金著作]

《時間簡史》是1988年湖南科學技術出版社出版的圖書,作者是史蒂芬·霍金。 該書是一部物理通俗化的科普範本,講述了狹義相對論以及時間、宇宙的起源等宇宙學。

基本信息

簡介

時間簡史時間簡史
宇宙論是一門既古老又年輕的學科。作為宇宙里高等生物的人類不會滿足於自身的生存和種族的綿延,還一代代不懈地探索著存在和生命的意義。但是,人類理念的進化是極其緩慢和艱苦的。從亞里士多德托勒密地心說哥白尼伽利略日心說的演化就花了2000年的時間。令人吃驚的是,儘管人們知道世間的一切都在運動,只是到了本世紀20年代因哈勃發現了紅移定律後,宇宙演化的觀念才進入人類的意識。人們甚至從來沒有想到過宇宙還會演化。牛頓的萬有引力定律表明,宇宙的物質在引力作用下不可能處於穩定的狀態。即使在愛因斯坦廣義相對論中,情況也好不到哪兒去,為了得到一個穩定的宇宙模型,他曾將宇宙常數引進理論中。他們都希望在自己的理論中找到穩定的宇宙模型。可見,宇宙演化的觀念並不是產生於這些天才的頭腦之中。
哈勃的發現當成現代宇宙論的誕生是公平的。哈勃發現,從星系光譜的紅移可以推斷,越遠的星系以越快的速度離開我們而去,這表明整個宇宙處於膨脹的狀態。從時間上倒溯到過去,估計在100億到200億年前,曾經發生過一樁開天闢地的大事件,即宇宙從一個極其緊緻、極熱的狀態中大爆炸而產生。伽莫夫在1948年發表的一篇關於熱大爆炸模型的文章中作出了一個驚人的預言,早期大爆炸的輻射仍殘存在我們周圍,不過由於宇宙膨脹引起的紅移,其絕對溫度只餘下幾度左右,在這種溫度下,輻射是處於微波的波段。但在1965年彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙微波背景輻射之前,人們並不認真對待此預言。
一般認為,愛因斯坦的廣義相對論是用於描述宇宙演化的正確的理論。在經典廣義相對論的框架里,霍金和彭羅斯證明了,在很一般的條件下,空間-時間一定存在奇點,最著名的奇點即是黑洞里的奇點以及宇宙大爆炸處的奇點。在奇點處,所有定律以及可預見性都失效。奇點可以看成空間時間的邊緣或邊界。只有給定了奇點處的邊界條件,才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化。由於邊界條件只能由宇宙外的造物主所給定,所以宇宙的命運就操縱在造物主的手中。這就是從牛頓時代起一直困擾人類智慧的第一推動問題。
如果空間-時間沒有邊界,則就不必勞駕上帝進行第一推動了。這隻有在量子引力論中才能做到。霍金認為宇宙的量子態是處於一種基態,空間-時間可看成一有限無界的四維面,正如地球的表面一樣,只不過多了兩個維數而已。宇宙中的所有結構都可歸結於量子力學的測不準原理所允許的最小起伏。從一些簡單的模型計算可得出和天文觀測相一致的推論,如星系、恆星等等的成團結構,大尺度的各向同性和均勻性,空間-時間的平性,即空間-時間基本上是平坦的,並因此才使得星系乃至生命的發展成為可能,還有時間的方向箭頭等等。霍金的量子宇宙論的意義在於它真正使宇宙論成為一門成熟的科學,它是一個自足的理論,即在原則上,單憑科學定律我們便可以將宇宙中的一切都預言出來。
在這部書中,霍金帶領讀者遨遊外層空間奇異領域,對遙遠星系、黑洞、夸克、“帶味”粒子和“自鏇”粒子、反物質、“時間箭頭”等進行了深入淺出的介紹,並對宇宙是什麼樣的、空間和時間以及相對論等古老問題做了闡述,使讀者初步了解狹義相對論以及時間、宇宙的起源等宇宙學的奧妙。

作品目錄

前言
第一章我們的宇宙圖像
第二章空間和時間
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
第九章時間箭頭
第十章蟲洞和時間旅行
第十一章物理學的統一
第十二章結論
阿爾伯特·愛因斯坦
伽利略·伽利雷
艾薩克·牛頓
小辭典
感謝

創作背景

儘管霍金教授的著述極為清晰而機智,有些讀者仍然覺得難以掌握複雜的概念。為了使讀者加深理解,《時間簡史》還增加了240多幅彩色插圖,包括衛星圖像和照片。這些都應歸功於諸如哈勃空間望遠鏡和電腦三維和四維實體成像等技術進步之賜。詳細的插圖說明使讀者能體驗到星系際太空的廣漠、黑洞的奇妙性質以及物質和反物質碰撞的粒子物理的微觀世界。作為一本饗以讀者宇宙學的最新理解的經典著作,《時間簡史》插圖本是探索時間和空間核心秘密的引人入勝的故事。

作品影響

《時間簡史》自1988年首版以來,已成為全球科學著作的里程碑。它被翻譯成40種文字,銷售了超2500萬冊,成為國際出版史上的奇觀。該書內容是關於宇宙本性的最前沿知識,從那以後無論在微觀還是巨觀宇宙世界的觀測技術方面都有了非凡的進展。這些觀測證實了霍金在該書第一版中的許多理論預言,其中包括宇宙背景探險者(COBE)的最新發現,它在時間回溯上探測到離宇宙創生的30萬年之內的某些情況,顯露了霍金超人的時空感知能力。

作者簡介

史蒂芬·威廉·霍金(StephenHawking)於1942年1月8日生於牛津,那一天剛好是伽利略逝世三百年。可能因為他出生在第二次世界大戰的時代,所以小時候對模型特別著迷。
霍金十三、四歲時已下定決心要從事物理學和天文學的研究。十七歲那年,他考到了自然科學的獎學金,順利入讀牛津大學。學士畢業後他轉到劍橋大學攻讀博士,研究宇宙學。不久他發現自己患上了會導致肌肉萎縮的盧伽雷病。由於醫生對此病束手無策,起初他打算放棄從事研究的理想,但後來病情惡化的速度減慢了,他便重拾心情,排除萬難,從挫折中站起來,勇敢地面對這次的不幸,繼續醉心研究。七十年代,他和彭羅斯證明了著名的奇性定理,並在1988年共同獲得沃爾夫物理獎。他還證明了黑洞的面積不會隨時間減少。1973年,他發現黑洞輻射的溫度和其質量成反比,即黑洞會因為輻射而變小,但溫度卻會升高,最終會發生爆炸而消失。
八十年代,他開始研究量子宇宙論。這時他的行動已經出現問題,後來由於得了肺炎而接受穿氣管手術,使他從此再不能說話。他全身癱瘓,要靠電動輪椅代替雙腳,不但說話和寫字要靠計算機和語言合成器幫忙,連閱讀也要別人替他把每頁紙攤平在桌上,讓他驅動著輪椅逐頁去看。
這些黑洞理論和“大爆炸”理論的驚天發現,使他成為了自愛因斯坦之後世界最著名的科學思想家和最傑出的理論物理學家。可以說,全人類都有賴這位喜歡仰望星空的輪椅巨人,獲得了一次最好的宇宙學啟蒙教育。
霍金的著作包括《時間簡史》及《黑洞與嬰兒宇宙以及相關文章》。雖然大家都覺得他非常不幸,但他在科學上的成就卻是在他在病發後獲得的。他憑著堅毅不屈的意志,戰勝了疾病,創造了一個奇蹟,也證明了殘疾並非成功的障礙。他對生命的熱愛和對科學研究的熱誠,是值得年輕一代學習的。

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