宇宙简史:起源与归宿.pdf

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书籍描述

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《宇宙简史:起源与归宿》作为霍金揭秘宇宙奇史的剑桥演讲合集,明晰而机智地解释了宇宙物理的复杂现象,具有很强的科普性和可读性。由中科院著名天文学家、上海天文台前任台长赵君亮翻译并导读。附赠的英文原文也能帮助广大读者更好地领会霍金的语言魅力,提高英文学习水平。

名人推荐
斯蒂芬•霍金:明晰而机智地解释宇宙物理的复杂现象……他的头脑拥有无与伦比的力量。
——《纽约书评》

显然具有教师的天赋——轻松、宽厚的幽默,以及擅长用源自日常生活的比喻来阐释极其复杂的命题。
——《纽约时报》

克服疾病而成为世界物理学界的超新星。他不能书写,甚至不能清楚地说话,但他正在超越大爆炸,跃向创造了宇宙的“几何之舞”。
——《名利场》

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斯蒂芬?霍金:明晰而机智地解释宇宙物理的复杂现象……他的头脑拥有无与伦比的力量。

——《纽约书评》



显然具有教师的天赋——轻松、宽厚的幽默,以及擅长用源自日常生活的比喻来阐释极其复杂的命题。

——《纽约时报》



克服疾病而成为世界物理学界的超新星。他不能书写,甚至不能清楚地说话,但他正在超越大爆炸,跃向创造了宇宙的“几何之舞”。

——《名利场》

作者简介
作者:(英国)斯蒂芬•霍金(Stephen W.Hawking) 译者:赵君亮

斯蒂芬•霍金(Stephen W.Hawking,1942-),作为剑桥大学卢卡斯数学教授,他担任的是牛顿的教席。他是世界上最杰出的天才之一,被推崇为继爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家,宇宙模型因他的工作得以改观,宇宙万物的内容也因此而重新界定。著有《时间简史》、《果壳中的宇宙》等畅销全球的科普巨作。

目录
引言
第1讲 有关宇宙的若干观念
第2讲 膨胀的宇宙
第3讲 黑洞
第4讲 黑洞并非黑不可知
第5讲 宇宙的起源与归宿
第6讲 时间的方向
第7讲 万物之理
名词对照表
英文原文

序言
斯蒂芬.W.霍金1942年1月8日出生于英国牛津,这一天恰好是伽利略逝世三百周年忌日。他曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学,1965年获剑桥大学哲学博士学位。在学生时期的1963年,二十一岁的霍金被诊断患有肌肉萎缩症,即卢伽雷氏症,自此他便终日与轮椅为伴。1985年后更因丧失语言能力,与人交流只能通过语音合成器来完成,为合成一小时录音演讲往往需要准备十天时间。尽管身残如此,霍金依然头脑清晰而又聪慧,在量子力学、宇宙学,特别是有关黑洞的研究中取得了一系列辉煌的成就,被人们誉为世界上最杰出的天才之一,现今在世的最伟大科学家,当代的爱因斯坦。他获得过多项荣誉及奖励,如1974年当选为英国皇家学会最年轻会员,1974—1975年成为美国加州理工学院费尔柴尔德讲座功勋学者,1978年荣获世界理论物理研究最高奖——阿尔伯特•爱因斯坦奖,1989年获得英国的爵士荣誉称号。

霍金在他长达四十余年的科学生涯中建树颇多。他与彭罗斯一起,在广义相对论框架内证明了著名的奇点定理,为此两人共同获得1988年沃尔夫物理奖。霍金对黑洞的关注长达十余年之久,他证明了黑洞的面积定理,并发现黑洞会像黑体一样发出辐射,而辐射的温度与黑洞质量成反比,这就是今日人所共知的“霍金辐射”。

霍金不仅是一位罕见的杰出科学家,而且是一位广受人们欢迎的科普学者。他深信科学理论进展的一般性原理应该能为广大公众所理解,他的演讲在国际上享有盛誉,他的足迹遍布世界各地,其中包括曾多次来中国讲演。在霍金的诸多科普著作中,最有名的当推《时间简史》。该书已被译成四十余种文字,出版数超过一千万册。霍金试图通过自己的书籍和通俗演讲,把自己的科学思想与全世界各阶层人士进行广泛的交流。

本书是霍金的又一力著,全书由七次相对独立但又互相紧密联系的讲座集结而成。作者力图通过这一系列讲座,用尽可能通俗的语言,深入浅出地阐明人类迄今所探知的宇宙演化史的基本轮廓,以及相关理论的基本原理。读者通过阅读本书,可以初步认知宇宙从形成、演变直至可能的最终归宿之全过程,以及这一过程之所以发生的物理机制。

书中涉及了现代物理学的诸多领域,如宇宙的大爆炸起源,黑洞的特性,以及时空本质等,为此作者就讲座次序及其相关内容做了精心安排。在宇宙学方面,从介绍两千多年前亚里士多德时代人们对地球的朦胧认识,到今天颇为深奥的大爆炸宇宙论和暴胀理论。在引力理论方面,从早期的牛顿引力论到爱因斯坦广义相对论,进而融入现代量子理论,甚至还简要叙述了有关弦理论的种种趣事。黑洞性质的阐述无疑是本书的重点之一,为此作者特意安排了整整两讲的篇幅,并穿插若干富于想象力的精彩描述,使人阅后难以忘怀。在讨论了宇宙的起源与归宿之后,最后一讲的内容回归到本书的标题——“万物之理”,即如何寻求一种统一理论,以能囊括所有的局部性物理学相互作用,而这正是现代物理学尚未解决的若干极其重要问题之一。作者认为一旦做到这一点,我们将会真正理解宇宙以及人类在宇宙中所处的地位。

可以说,本书就人类认识宇宙的历史和现状,向读者展现了一次逐步深入的探索式“旅行”。实际上,在这一认识过程中,必然涉及相当深奥的物理学和天文学理论,然而在全书中仅有一处出现简单公式(即E=MC2),由此足见作者不仅是一代科学大师,而且还是向公众传播科学知识和科学方法的巧匠。尽管个别章节对一些读者来说尚有一定难度,但这并不会影响读者对作者总体思想的认知和把握。如有读者感到此类难点,尽可跳过无妨,重要的是了解宇宙如何诞生和演化的历程,以及所涉及的一些重要理论之基本概念。

于译者各方面的学识水平,译文的错误和疏漏之处在所难免,还望读者不吝赐教为盼。

赵君亮
2009年5月13日

文摘
版权页:

宇宙简史:起源与归宿

插图:

宇宙简史:起源与归宿


在证实了河外星系的存在之后,哈勃花了好多年时间来逐一记录星系的距离,同时还观测它们的光谱。在那个时候,大多数人都以为星系的运动是完全随机的,所以光谱呈现蓝移的星系应该与呈现红移的星系一样多。因此,当哈勃发现所有的星系都表现为有红移时,人们颇感意外,这说明每一个星系都在远离我们而去。更令人吃惊的是,哈勃在1929年发表的结果表明,甚至星系红移的大小也不是随机的,红移量居然与星系的距离成正比。换言之,星系越远,远离我们的速度就越快。因而,这意味着宇宙不可能如之前众人都猜想的那样是静态的,而是宇宙事实上正处于膨胀之中。在任何时刻,不同星系间的距离一直在不断地增大。
发现宇宙正在膨胀,一乃是20世纪一项伟大的理性革命。事后来看,不禁让人惊讶为什么之前没有一个人想到这一点。牛顿等人应该会意识到,在引力的作用下一个静态宇宙很快会开始收缩。但是,请设想一下宇宙并不处于静止状态,而是正在膨胀。如果宇宙膨胀得不太快,那么引力的作用最终会使膨胀停止,并随之开始收缩。然而,要是膨胀速度超过某个确定的临界值,而引力作用不足以使膨胀停止,则宇宙便会一直不断地永远膨胀下去。这有点像我们在地球表面给火箭点火,使其上升时所发生的情况。如果火箭的速度比较慢,那么引力最终会使火箭停止运动,并随之开始向地面回落。要是火箭的速度大于某个临界值(约为每秒7英里),引力便不足以把它拉回地面,于是火箭便会越飞越远,永远脱离地球。
在19世纪、18世纪,甚至17世纪晚期这段时间内的任何时候,都已经可以做到根据牛顿的引力理论来预言宇宙的上述变化特性。但是,人们关于静态宇宙的信念实在是太强了,这种信念一直延续到20世纪初。即使爱因斯坦在1915年系统地阐明了广义相对论之时,他还是深信宇宙只能处于静止状态。因此,为了使静态宇宙成为可能,爱因斯坦对自己的理论做了修正,具体做法是在他的一些方程中引入了一个所谓的宇宙学常数。这是一类新的"反引力"之力,与其他作用力的不同之处在于,这种力并非来自任何具体的力源,而是时空结构自身的组成部分。爱因斯坦的宇宙学常数给时空以某种固有的膨胀趋势,而且恰好可以与宇宙中全部物质的吸引力相平衡,这样一来自然会得出静态宇宙的结论。
看来,只有一个人愿意还广义相对论以其本来面目。尽管爱因斯坦和其他一些物理学家在不断探究各种途径,以能回避广义相对论所预言的非静态宇宙,俄国物理学家亚历山大•弗里德曼却与众不同地着手解释非静态宇宙。

内容简介
《宇宙简史:起源与归宿》是斯蒂芬•霍金在英国剑轿大学所作的七场讲学,包含了他毕生钻研宇宙学的精华,精辟扼要。即使略具基本科学知识者,读了这七讲,对宇宙创世的奇妙壮丽,也能一窥梗概。这些演讲不仅闪耀着霍金智慧的光环,而且体现出他特有的机智。谈到花费了他十几年时间的黑洞研究时,他说道:"这似乎有点像在煤窖里寻找一只黑猫。"霍金从人类认识宇宙的历史谈起,从亚里士多德确认地球是一个圆球,到哈勃发现宇宙正处于膨胀之中,其间经历了两千多年。以此作为起点,他探究了现代物理学的诸多领域,包括宇宙的起源(即大爆炸)、黑洞的性质,以及时空等理论。最后,霍金提出了现代物理学尚未解决的若干问题,特别是如何把所有的局部性理论结合成一种"统一的万物之理"他断言:"如果我们找到了这一问题的答案,那将会是人类理性的终极胜利。"在此书中,霍会就宇宙以及我们在宇宙中的地位问题,向读者展现了一次引人入胜的探索式旅行。对任何曾仰望过夜空,并想知道那里曾经发生过什么,以及如何演变为如今状态的人来说,《宇宙简史:起源与归宿》无疑值得一读。

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