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上传者按:这是我收藏的东东,先前听到这本书是世界流行阅读读书,就买了一本中文版,阅读后自觉获益颇多,遂找英文原版,未果,后在英国网站上找到专为这本书开的网站,全部下载编辑成WORD格式找印阅读,又在国内网站上下载CHM中文版, 我下载的WORD版手动插入了很多相关图片,与买到的书没什么两样, 希望对大家学习有益!
时间简史——从大爆炸到黑洞
作者：史蒂芬·霍金 许明贤 吴忠超 译
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。
本书作者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板其基本的意义，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。
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。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。
——许明贤 吴忠超
A BRIEF HISTORY OF TIME
Stephen W. Hawking
FOREWARD
I didn’t write a foreword to the original edition of A Brief History of Time. That was done by Carl Sagan. Instead, I wrote a short piece titled “Acknowledgments” in which I was advised to thank everyone. Some of the foundations that had given me support weren’t too pleased to have been mentioned, however, because it led to a great increase in applications.
I don’t think anyone, my publishers, my agent, or myself, expected the book to do anything like as well as it did. It was in the London Sunday Times best-seller list for 237 weeks, longer than any other book (apparently, the Bible and Shakespeare aren’t counted). It has been translated into something like forty languages and has sold about one copy for every 750 men, women, and children in the world. As Nathan Myhrvold of Microsoft (a former post-doc of mine) remarked: I have sold more books on physics than Madonna has on sex.
The success of A Brief History indicates that there is widespread interest in the big questions like: Where did we come from? And why is the universe the way it is?
I have taken the opportunity to update the book and include new theoretical and observational results obtained since the book was first published (on April Fools’ Day, 1988). I have included a new chapter on wormholes and time travel. Einstein’s General Theory of Relativity seems to offer the possibility that we could create and maintain wormholes, little tubes that connect different regions of space-time. If so, we might be able to use them for rapid travel around the galaxy or travel back in time. Of course, we have not seen anyone from the future (or have we?) but I discuss a possible explanation for this.
I also describe the progress that has been made recently in finding “dualities” or correspondences between apparently different theories of physics. These correspondences are a strong indication that there is a complete unified theory of physics, but they also suggest that it may not be possible to express this theory in a single fundamental formulation. Instead, we may have to use different reflections of the underlying theory in different situations. It might be like our being unable to represent the surface of the earth on a single map and having to use different maps in different regions. This would be a revolution in our view of the unification of the laws of science but it would not change the most important point: that the universe is governed by a set of rational laws that we can discover and understand.
On the observational side, by far the most important development has been the measurement of fluctuations in the cosmic microwave background radiation by COBE (the Cosmic Background Explorer satellite) and other collaborations. These fluctuations are the finger-prints of creation, tiny initial irregularities in the otherwise smooth and uniform early universe that later grew into galaxies, stars, and all the structures we see around us. Their form agrees with the predictions of the proposal that the universe has no boundaries or edges in the imaginary time direction; but further observations will be necessary to distinguish this proposal from other possible explanations for the fluctuations in the background. However, within a few years we should know whether we can believe that we live in a universe that is completely self-contained and without beginning or end.
Stephen Hawking |
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发表于 2006-9-4 21:03:38
