《時(shi)間簡史》是(shi)英國物(wu)理學(xue)家(jia)斯蒂芬·威廉·霍金(jin)創作的科普著作,首次出版于1988年。
全書(shu)共十二章,講述了關于宇宙(zhou)本性的(de)最前沿知(zhi)識,包(bao)括(kuo):我們(men)的(de)宇宙(zhou)圖像、空(kong)間和時間、膨脹的(de)宇宙(zhou)、不確定性原理(li)、黑(hei)洞、宇宙(zhou)的(de)起(qi)源(yuan)和命運等內容,深(shen)入淺(qian)出地介紹了遙遠星系、黑(hei)洞、粒子、反物(wu)質等知(zhi)識,并對宇宙(zhou)的(de)起(qi)源(yuan)、空(kong)間和時間以及相對論等古(gu)老命題進(jin)行了闡述。
在該書(shu)(shu)里,霍(huo)金探究了(le)已有宇宙理(li)(li)論(lun)中存在的(de)未解決的(de)沖突,并指出了(le)把量子力(li)學、熱動力(li)學和(he)廣(guang)義相(xiang)對論(lun)統一起來存在的(de)問題,該書(shu)(shu)的(de)定位是讓那些(xie)對宇宙學有興(xing)趣的(de)普通讀者了(le)解他(ta)的(de)理(li)(li)論(lun)和(he)其(qi)中的(de)數學原理(li)(li)。
該書(shu)自1988年首版以來,已被翻譯成40種文(wen)字,累計銷售量突破2500萬冊,成為一(yi)本暢銷全世界的科學著(zhu)作。
在這部書中,霍金(jin)帶領讀(du)者(zhe)(zhe)遨游外層空間(jian)奇異領域(yu),對(dui)遙遠星系、黑洞、夸克、“帶味”粒子(zi)和“自旋(xuan)”粒子(zi)、反物質、“時(shi)間(jian)箭頭”等(deng)(deng)進行了(le)深(shen)入淺出的(de)(de)介紹,并對(dui)宇(yu)宙(zhou)是什(shen)么(me)樣(yang)的(de)(de)、空間(jian)和時(shi)間(jian)以及相對(dui)論等(deng)(deng)古老問題做了(le)闡述,使讀(du)者(zhe)(zhe)初步了(le)解狹義相對(dui)論以及時(shi)間(jian)、宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)起源等(deng)(deng)宇(yu)宙(zhou)學的(de)(de)奧(ao)妙。
《時間簡史(shi)》的主要內容可概括為(wei)以下(xia)幾個方面:
1.時(shi)間起始點(dian)(dian)——宇(yu)(yu)宙大爆炸起點(dian)(dian)。宇(yu)(yu)宙是不斷膨脹著的(de)(de),它在(zai)最(zui)初應該收(shou)縮為(wei)(wei)一點(dian)(dian),這一時(shi)刻被稱(cheng)為(wei)(wei)宇(yu)(yu)宙大爆炸時(shi)刻。宇(yu)(yu)宙在(zai)這一點(dian)(dian)的(de)(de)密度無窮大,這一點(dian)(dian)即(ji)為(wei)(wei)數學上所稱(cheng)的(de)(de)奇點(dian)(dian)。
2.時間終(zhong)結——黑洞(dong)(dong)。恒星由于引(yin)力作用會不(bu)斷收縮,會形成(cheng)一個“黑洞(dong)(dong)”。黑洞(dong)(dong)表面引(yin)力很強,時間會在此終(zhong)止(zhi)。
3.上帝是(shi)如何啟動宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)?——宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)起(qi)源和命運(yun)。一種是(shi)以(yi)人擇原理來(lai)解(jie)(jie)釋(shi)的(de)叫做紊亂邊界(jie)條(tiao)件的(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)起(qi)源;另一種解(jie)(jie)釋(shi)稱為“暴(bao)漲模(mo)型”,它認為宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)在(zai)開始的(de)一瞬間是(shi)以(yi)加速度(du)膨脹,在(zai)遠小于1秒的(de)時(shi)間里宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)半徑增(zeng)大了100萬億億億倍。
4.物理(li)學的(de)(de)統(tong)一——終極(ji)理(li)論(lun)。人類在尋求建立一個適用于(yu)宇宙中(zhong)每一事(shi)件的(de)(de)、完整的(de)(de)、協(xie)調的(de)(de)統(tong)一理(li)論(lun),在這理(li)論(lun)中(zhong)不需要選取特(te)定的(de)(de)常數去符(fu)合事(shi)實。
在發表《最(zui)初的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)》不(bu)(bu)久之后,霍金(jin)(jin)決定寫一本將對大眾(zhong)極具吸(xi)引力(li)的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)學著作。這(zhe)(zhe)本書就是《時(shi)間簡(jian)史(shi)》。可(ke)惜這(zhe)(zhe)本書一直拖(tuo)延到1985年才完稿,因(yin)為霍金(jin)(jin)在訪問(wen)歐洲原子能(neng)研究機構在瑞(rui)士日內瓦的(de)(de)(de)(de)量(liang)子物理實驗室(shi)的(de)(de)(de)(de)時(shi)候,不(bu)(bu)幸染(ran)上了肺炎。由于病得很嚴重,霍金(jin)(jin)被送進(jin)劍橋大學的(de)(de)(de)(de)阿登(deng)布魯克醫(yi)院進(jin)行(xing)了氣管切開(kai)手(shou)(shou)術(shu)。這(zhe)(zhe)次手(shou)(shou)術(shu)雖然(ran)挽(wan)救了霍金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)生命,但他(ta)再也不(bu)(bu)能(neng)使用(yong)他(ta)的(de)(de)(de)(de)嗓(sang)音(yin)了。霍金(jin)(jin)采用(yong)一個(ge)連在輪椅上的(de)(de)(de)(de),可(ke)用(yong)手(shou)(shou)操控(kong)的(de)(de)(de)(de)小(xiao)型電腦語音(yin)合(he)成器來(lai)“說(shuo)話(hua)”。這(zhe)(zhe)對霍金(jin)(jin)來(lai)說(shuo)很不(bu)(bu)方便,但是,對于之前根(gen)本聽不(bu)(bu)清他(ta)說(shuo)話(hua)的(de)(de)(de)(de)聽眾(zhong)來(lai)說(shuo),這(zhe)(zhe)樣反倒容(rong)易(yi)理解了。在使用(yong)這(zhe)(zhe)個(ge)語音(yin)合(he)成器之前,只有(you)他(ta)身(shen)邊最(zui)親密的(de)(de)(de)(de)人能(neng)聽懂他(ta)說(shuo)的(de)(de)(de)(de)話(hua)。霍金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)《時(shi)間簡(jian)史(shi)》最(zui)終發表于1988年。
斯蒂芬·威(wei)廉·霍(huo)金(Stephen William Hawking,1942年(nian)—2018年(nian)),英(ying)(ying)國理論(lun)物理學家,黑洞理論(lun)和“大爆(bao)炸”理論(lun)的創立人,曾任英(ying)(ying)國劍橋大學應(ying)用數學及理論(lun)物理學系教(jiao)授(shou)。
霍(huo)(huo)金出(chu)生于(yu)英國牛津(jin)(jin),從(cong)小就立志從(cong)事物理學和天(tian)文學的研究。在牛津(jin)(jin)大學完(wan)成物理學學位課程后,他(ta)轉而到劍(jian)橋大學攻讀(du)博士,研究宇宙學。在此(ci)期(qi)間,他(ta)患上了嚴重的肌肉萎縮性疾病,被長期(qi)禁(jin)錮在輪椅(yi)上,但他(ta)仍(reng)然繼續醉心研究,先后提出(chu)了黑洞蒸發理論和量子宇宙論,震驚了整個自然科學界,被推崇為繼愛(ai)因斯坦(tan)后最(zui)杰出(chu)的理論物理學家。1974年(nian),霍(huo)(huo)金當選為英國皇家學會最(zui)年(nian)輕的會員(yuan)。
一(yi)(yi)(yi)(yi)般認為,愛因(yin)斯(si)坦的(de)(de)(de)(de)廣義相對論是用于(yu)描述宇(yu)(yu)宙(zhou)演化的(de)(de)(de)(de)正確的(de)(de)(de)(de)理論。在經(jing)典廣義相對論的(de)(de)(de)(de)框架里(li),霍金(jin)和彭(peng)羅(luo)斯(si)證明了(le),在很(hen)一(yi)(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下,空(kong)(kong)間(jian)、時間(jian)一(yi)(yi)(yi)(yi)定存在奇點(dian),最(zui)著名(ming)的(de)(de)(de)(de)奇點(dian)即(ji)是黑洞里(li)的(de)(de)(de)(de)奇點(dian)以及(ji)宇(yu)(yu)宙(zhou)大爆炸(zha)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)奇點(dian)。在奇點(dian)處(chu)(chu),所有定律以及(ji)可(ke)預(yu)見(jian)性都失效(xiao)。奇點(dian)可(ke)以看成空(kong)(kong)間(jian)時間(jian)的(de)(de)(de)(de)邊(bian)(bian)緣或(huo)邊(bian)(bian)界。只(zhi)有給定了(le)奇點(dian)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)邊(bian)(bian)界條(tiao)件(jian),才能(neng)(neng)由(you)愛因(yin)斯(si)坦方程得到宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)演化。由(you)于(yu)邊(bian)(bian)界條(tiao)件(jian)只(zhi)能(neng)(neng)由(you)宇(yu)(yu)宙(zhou)外的(de)(de)(de)(de)造(zao)物主(zhu)所給定,所以宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)命(ming)運就操縱在造(zao)物主(zhu)的(de)(de)(de)(de)手中(zhong)。這就是從(cong)牛頓時代(dai)起一(yi)(yi)(yi)(yi)直(zhi)困擾(rao)人類智慧的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)推動力的(de)(de)(de)(de)問題。
如(ru)果空(kong)間(jian)(jian)、時(shi)間(jian)(jian)沒有(you)邊(bian)界(jie),則就不必勞駕上帝(di)進行第(di)一推(tui)動了。這只有(you)在量子引力論(lun)中(zhong)才能做到。霍(huo)金認為宇宙的(de)(de)(de)(de)量子態(tai)是(shi)處于一種基態(tai),空(kong)間(jian)(jian)、時(shi)間(jian)(jian)可(ke)看成一個(ge)有(you)限無界(jie)的(de)(de)(de)(de)四(si)維(wei)(wei)面,正如(ru)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)表面一樣(yang),只不過多(duo)了兩個(ge)維(wei)(wei)數而已。宇宙中(zhong)的(de)(de)(de)(de)所有(you)結(jie)構(gou)都可(ke)歸(gui)結(jie)于量子力學的(de)(de)(de)(de)測不準(zhun)原(yuan)理(li)所允許(xu)的(de)(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)起伏。從一些簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)模型(xing)計算可(ke)得出和天文(wen)觀測相一致的(de)(de)(de)(de)推(tui)論(lun),如(ru)星系(xi)、恒星等(deng)等(deng)的(de)(de)(de)(de)成團結(jie)構(gou),大尺度的(de)(de)(de)(de)各向同性(xing)和均勻性(xing),空(kong)間(jian)(jian)、時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)平(ping)性(xing),即空(kong)間(jian)(jian)、時(shi)間(jian)(jian)基本(ben)上是(shi)平(ping)坦的(de)(de)(de)(de),并因此才使得星系(xi)乃至生命的(de)(de)(de)(de)發(fa)展成為可(ke)能,還(huan)有(you)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)方向箭頭等(deng)等(deng)。
霍(huo)金的(de)(de)量子宇宙(zhou)論(lun)的(de)(de)意義在于它(ta)真正使宇宙(zhou)論(lun)成為一門成熟(shu)的(de)(de)科學,它(ta)是一個自足(zu)的(de)(de)理論(lun),即在原(yuan)則上,單(dan)憑科學定律人們便可以將宇宙(zhou)中的(de)(de)一切都預(yu)言(yan)出來。
從1992年霍金(jin)的《時間簡史(shi)》中(zhong)文簡體字版在中(zhong)國大陸(lu)首發,初版只印3000冊,到2002年8月《時間簡史(shi)》已印刷了27次,累計印數為40多萬冊。
截至2014年,《時間(jian)簡史》的發行量已經超(chao)過了2500萬冊,被譯成近40種語言。
美(mei)國財經報紙《華爾街(jie)日報》:(《時間簡(jian)史》是)當(dang)代(dai)物理(li)學家關于宇(yu)宙構成以及演化理(li)論的(de)權威性總結。
《紐(niu)約時報》:(《時間簡史》)“既生(sheng)動活潑,又發(fa)人深省(sheng)。”
《倫敦星期(qi)日時(shi)報》:(《時(shi)間簡史(shi)》是)“童真好奇與天才智慧的結合(he)。”
書名 出版社 出版時間 譯者(zhe)
時間簡史(shi) 湖(hu)南科學技術出版社(she) 2018 許明(ming)賢,吳忠超