第一推动丛书•宇宙系列珍藏本.pdf

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书籍描述

编辑推荐
《第一推动丛书•宇宙系列珍藏本(套装共14册)》是国内最有影响力的引进版科普图书《第一推动丛书》宇宙系列的最新最全合集!汇集全球一流科学家的一流科普作品。第一推动,让我们站在巨人的肩膀,发现宇宙的和谐与美丽,走进宇宙的大戏,倾听天球的乐音。

名人推荐
“鲜明而刺激……霍金先生无疑具有教师天赋,轻松幽默,擅长以日常生活的隐喻来诠释极端复杂的主题。”
--《纽约时报》
“迷人而清澈……光辉四射的巨作”
--《纽约客》
“童真好奇与天才智慧的结合,当我们领略霍金宇宙之际,为他精神的瑰丽所惊异。”
--《星期日时报》
“他机智而清晰地阐释宇宙物理的奥秘,他拥有无与伦比的头脑。”
--《纽约书评》

作者简介
作者:(英国)史蒂芬•霍金 (美国)基普•S•索恩 (德国)鲁道夫•基彭哈恩 (英国)F•霍伊尔

《时间简史》、《时间简史续编》、《霍金讲演录》、《时空本性》、《果壳里的60年》、《时空的未来》作者:史蒂芬•霍金出生于1942年,他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。他现任剑桥大学卢卡斯数学教授(这一教席曾由艾萨克•牛顿所任)。他广被推崇为继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家。他的主要作品包括《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《大设计》、《时间简史续编》、《霍金讲演录》、《时空本性》、《果壳里的60年》等。
《黑洞与时间弯曲》作者:基普•S•索恩(Kip S.Thorne),美国加利福尼亚理工学院费曼物理学教授,曾与J•惠勒合著《引力》。1994年获得美国物理学联合会(AIP)科学著作奖。
《千亿个太阳》作者:鲁道夫•基彭哈恩,德国天体物理学家,1965-1974年任哥延根大学天文学与天体物理学教授,后任马克斯•普朗克天体物理研究所所长。他的著作还有《等离子体物理基础》、《来自宇宙边缘的光线》。
《物理天文学前沿》作者:F•霍伊尔(Fred Hovle):英国著名天文学家,宇宙稳恒态学说创始人。
《爱因斯坦尚未完成的交响乐》作者:玛西亚•芭楚莎有着新闻学和物理学的双重背景,已经在物理和天文领域工作了二十多年。她是获得颇负声望的美国物理学会“科学写作奖”的第一位女性。芭楚莎曾是麻省理工学院的一位奈特新闻学人,她还在波士顿大学教授过科学通讯。多年来她一直任《发现》杂志的主编,现为《天文学》杂志的一名编委。先前她还写过另外两部书:《星期四的宇宙》和《穿过黑暗的宇宙》。现居住在马萨诸塞州波士顿郊外的萨德伯里。
《看不见的世界》作者:斯蒂芬•韦伯为英国开放大学(Open University,通过电视、函授或因特网教学)的学与教计划工作(Learning&Teaching Solutions,LTS)。他的上一部著作是《外星人在哪?》。
《伟大的超越》作者:保罗•哈尔彭博士,是费城科学大学物理与数学系教授。鉴于他在宇宙学方面的卓越研究并最终出版《伟大的超越》。他被授予John Simon Guggenhleim纪念奖。他曾经出版过《时间之旅》、《宇宙的虫洞》和《盘环的巨蛇》。
《黑洞战争》作者:伦纳德•萨斯坎德是斯坦福大学的菲力克斯•布洛赫教授,美国科学院院士,美国文理科学院院士。著有《宇宙景观》。
《宇宙传记》作者:约翰•格里宾,当今著名的科普作家,他所著的畅销书包括《寻找薛定谔的猫》、《星尘》、《科学史》、《深奥的简洁》和《科学家》等。他善于用简单的语言传递复杂的思想。他曾说他写作的目的(他的多数作品都是与妻子玛丽.格里宾共同创作的)是与读者分享他对于宇宙陌生性所怀有的好奇。格里宾毕业于剑桥大学天体物理学专业。目前在苏塞克斯大学天文学专业当访问学者。业余时间他还喜欢从事科幻小说创作。他的大部分作品都是在家里后花园里的小棚子下完成的。

目录
《时间简史》目录:
第一章 我们的宇宙图象
第二章 空间和时间
第三章 膨胀的宇宙
第四章 不确定性原理
第五章 基本粒子和自然的力
第六章 黑洞
第七章 黑洞不是这么黑的
第八章 宇宙的起源和命运
第九章 时间箭头
第十章 虫洞和时间旅行
第十一章 物理学的统
第十二章 结论
阿尔伯特•爱因斯坦
伽利略•伽利雷
艾萨克•牛顿
小辞典
感谢
……
《时间简史续编》
《霍金讲演录》
《时空本性》
《黑洞与时间弯曲》
《千亿个太阳》
《果壳里的60年》
《物理天文学前沿》
《时空的未来》
《爱因斯坦尚未完成的交响乐》
《看不见的世界-碰撞的宇宙、膜、弦及其他》
《伟大的超越》
《黑洞战争》
《宇宙传记》

文摘
《果壳里的60年》
霍金

那大约是果壳里的59.97年的事情。圣诞后的几天,我曾和一堵墙有过一次“较量”,墙赢了。但Addenbrooke医院又费尽力气地把我拉了回来。
我想跳过我60年里的第一个20年,从1962年10月说起,那是我来剑桥做研究生的时候。我曾申请跟霍伊尔工作,他是稳恒态理论的主要捍卫者,也是当时最有名的英国天文学家。我说天文学家,是因为宇宙学在那时几乎还没有公认的合法地位,但那仍然是我想做的研究,鼓舞来自我跟霍伊尔的学生纳里卡(Jayant Narlikar)共渡的一个夏季学期。
然而,霍伊尔的学生已经够多了,我只得失望地被派给西阿玛,我从没听说过他。但那也许是最好的事情。霍伊尔经常出门,很少在系里,我不会引起他更多的注意。而西阿玛总在身旁,随时找我们谈话。他的许多观点(特别是有关马赫原理)我都不赞同,但它们激发了我去发展自己的理论图景。

我是怎么开始的
我开始做研究的时候,两个激动人心的领域是宇宙学和基本粒子物理学。基本粒子物理学是生机勃勃、日新月异的领域,吸引了最杰出的思想者;而宇宙学和广义相对论却仍然停滞在30年代的水平。费曼曾讲过他参加1962年华沙广义相对论与引力论会议的可笑遭遇。他在给夫人的信中写道:
我没从会上获得任何东西。我什么也没学到。因为没有实验,这是一个没有活力的领域,几乎没有一个顶尖的人物来做工作。结果是一群笨蛋(126个)到这儿来了,这对我的血压很不好。以后记着提醒我再不要参加任何有关引力的会议了!
当然,我开始做研究时,一点儿也不知道这些事情。但我觉得,那时的基本粒子物理学太像植物学了。量子电动力学(关于光和电子的理论,决定着化学和原子结构)在40和50年代就已经完成了。当时的注意力都转移到了原子核粒子间的强弱相互作用力,不过类似的场理论却似乎不起作用。实际上,剑桥的学者们更是顽固地认为根本不存在基本的场理论;一切都取决于幺正性(也就是几率守恒)和一定的散射特征模式。
今天看来,那个方法会起作用的想法倒是很可笑的;我还记得弱核力的统一场理论的最初尝试所遭遇的嘲笑。不过,我们记住的是这些场理论,而解析的散射矩阵却被人忘了。我很高兴没有从基本粒子开始我的研究;那个时期做的工作不会有幸存下来的。
另一方面,宇宙学和引力论这两个被遗忘的领域,也到了出头的时候。跟基本粒子不同的是,我们有一个很好建立起来的理论,就是广义相对论,但人们认为它实在太难了。大家经常为发现场方程的一个解而欣喜,并不关心那个解是不是有物理意义。这就是费曼在华沙会上遇到的老派广义相对论。但华沙会议也标志了广义相对论的复兴,当然,我们可以原谅费曼当时没能认识到这一点。

广义相对论与宇宙学
新一代研究者走来了,也出现了新的广义相对论研究中心。其中的两个中心对我有特别的意义。一个是约当(Pascal Jordan)领导的,在德国的汉堡。虽然我从没去过,但我很佩服他们的精彩论文,与以前杂乱的广义相对论研究有天壤之别。另一个在伦敦的国王学院,领导者是邦迪(Hermann Bondi),稳恒态理论的另一个倡导者,不过并不完全忠于它,跟霍伊尔一样。
我在牛津的学院没做过多少数学,也没用功学过那些非常简单的物理学课程,所以西阿玛让我做天体物理。但是因为没能跟随霍伊尔,觉得自己上当了,我也不想做什么法拉第旋转之类的事情。我来剑桥原是为了做宇宙学的,宇宙学是我注定要做的。于是,我读广义相对论的老课本,每个星期都跟西阿玛的其他三个学生到国王学院去听讲座。
我能听懂它的语言和方程,但并没真正领会这门学科。另外,我被诊断患了运动神经疾病(ALS),估计不能活着完成我的博士学位了。可是后来,在我研究的第二年结束时,情况突然好转了。我的病没有恶化下去,工作也都有条不紊,开始有眉目了。

马赫原理和惠勒-费曼电动力学
西阿玛很喜欢马赫原理:
一个物体的惯性来自宇宙中所有其他物质的影响。
他想我来做这方面的工作,但我觉得他表述的马赫原理没有很好地定义。不过,他给我介绍了一个有点儿类似的观点,是关于光的,即所谓的惠勒-费曼电动力学。它认为,电和磁是时间对称的。然而,当我们开灯时,正是因为宇宙间所有其他物质的影响,光波才从灯向外传播,而不是从无穷远的地方流向灯(图1)。
图1 惠勒-费曼电动力学。光从灯向外传播,是因为宇宙所有其他物质的影响。[演讲幻灯]
惠勒-费曼电动力学成立的必要条件是,从灯发出的光应该被宇宙间的其他物质吸收。这样的事情,可能发生在物质密度为常数的稳恒态宇宙,却不会发生在物质密度随膨胀而减小的大爆炸宇宙。有人声称这正是我们生活在稳恒态宇宙的另一个证明(如果说需要证明的话)。关于惠勒-费曼电动力学和时间箭头,1963年召开过一次会议。关于时间箭头的废话令费曼深恶痛绝,他不允许自己的名字出现在会议录。他被称为X先生,不过人人都知道X是谁(图2)。
图2关于时间箭头的废话令费曼深恶痛绝,他不允许自己的名字出现在会议录。他被称为X先生。
我发现,霍伊尔和纳里卡已经完成了膨胀宇宙的惠勒-费曼电动力学,接着他们又建立时间对称的新引力论。在1964年皇家学会的一次会议上,霍伊尔报告了他们的理论。我也听了报告。我在提问时说,稳恒态宇宙的所有物质的影响会使他的质量变得无穷大。霍伊尔问我为什么那样说,我说我已经算过了。
人人都以为我是听报告时在头脑中计算的,其实,我和纳里卡同在一个办公室,我见过他们文章的草稿。霍伊尔很生气。那时他正想建立自己的研究所,并且威胁说,如果不给经费,人才就会流向美国。他认为我是被人推出来破坏他计划的。不过,他还是办起了他的研究所,后来还给我一个工作,所以,他并不记恨我。

稳恒态
20世纪60年代初,宇宙学的一个大问题是:宇宙有开始吗?许多科学家本能地反对这个观念,因为他们觉得宇宙创生的那一点也将是科学崩溃的地方。我们也许不得不求助宗教和上帝之手来决定宇宙是如何开始的。于是出现两种可能的图像。一个是稳恒态理论,当宇宙膨胀时,新的物质不断产生出来,以维持不变的平均密度。
稳恒态理论从来不曾有过坚实的理论基础,因为它需要一个负能量场来创生物质。这样一来,物质和负能的产生就失控了,因而是不稳定的。不过,它具有作为科学理论的一大优点:能做出确定的可以通过观测来检验的预言。
到1963年时,稳恒态理论已经陷入困境。卡文迪什实验室赖尔(Martin Ryle)射电天文学小组考察了微弱射电源,他们发现,射电源在整个天空的分布是相当均匀的。这意味着它们在我们银河系的外面,否则它们应该沿着银河聚集。但射电源的数目与强度之间的关系图并不符合稳恒态理论的预言。太多的弱射电源说明在遥远的过去源密度要高得多。
霍伊尔和他的支持者们不断为这些观测结果构造牵强的解释,但暗淡的微波背景辐射在1965年的发现(图3),终于给稳恒态理论带来了“盖棺”的最后一颗钉子。尽管霍伊尔和纳里卡费尽心思,稳恒态理论也解释不了这个发现。幸好我没做霍伊尔的学生,要不我也得去捍卫稳恒态理论。
图3 1965年发现背景辐射的天线照片和原始数据的现代模拟。
微波背景说明宇宙在过去曾有一个炽热的阶段。但它并不证明那就是宇宙的开始。我们也可以想象宇宙有过一个收缩的时期,然后,在某个有限的高密度时刻,从收缩反弹到膨胀。这显然是一个基本性的问题,也正是我完成博士论文所需要的。

引力与膨胀的宇宙
引力把物质吸引到一起,而旋转把它们分开。所以,我的第一个问题是,旋转能引起宇宙的反弹吗?我和埃利斯(George Ellis)证明了,假如宇宙是空间均匀的(也就是空间的每一点都是相同的),那么答案是否定的。然而,那时两个苏联的科学家,栗弗席兹(Lifshitz)和卡拉特尼科夫(Khalatenikov)声称他们已经证明,不完全对称的一般性收缩总会在密度保持有限的情况下引起反弹。这个结果很符合马克思列宁主义的辩证唯物主义,因为它避免了尴尬的宇宙创生问题。于是,它成为苏联科学家们信奉的真理。
栗弗席兹和卡拉特尼科夫属于旧派的广义相对论专家。就是说,他们写下一大堆方程,然后试着去猜方程的解。但他们不清楚发现的解是不是最普遍的一个。然而,彭罗斯引进一种新方法,它不需要具体求解场方程,只需要某些一般性质,诸如能量是正的,引力是吸引的。1965年1月,彭罗斯在伦敦国王学院办过一个讨论班。
我没参加讨论班,但我听卡特尔说过,那时,我和他在白银路的新DAMTP大楼共用一个办公室。起初,我不能理解他说的是什么。彭罗斯证明,当垂死的恒星收缩到一定的半径,必然会出现一个奇点——就是空间和时间走向终结的一点。当然喽,我想,我们已经知道没有东西能阻止大质量的冷星在自身重力下坍缩到无限密度的奇点。但我们实际上只是在理想球状星体的情形解了方程。假如栗弗席兹和卡拉特尼科夫是对的,球对称的偏离会随着星体的坍缩而增大,使星体的不同部分之间相互失去吸引,从而避免无穷密度的奇点。但彭罗斯证明他们错了。对球对称的小偏离不能阻止奇点的产生。
我发现,类似的论证也可以用于宇宙的膨胀。在这个情形,我能证明时空开始的地方存在奇点。于是,栗弗席兹和卡拉特尼科夫又错了。广义相对论预言宇宙应该有一个起点,这个结果没有逃过教会的注意。
彭罗斯和我的原初奇点定理需要假定宇宙有一个柯西面——那样一个曲面,与所有的类时曲线相交一次,而且只相交一次。因此,我们的第一奇点定理也许只是证明了宇宙没有柯西面。它虽然有趣,但重要性不比时间有起点或终点。于是,我开始证明不需要柯西面假定的奇点定理。在接下来的5年里,彭罗斯、格罗赫(Bob Geroch)和我发展了广义相对论的因果结构理论。对我们自己来说,把握全景的感觉才是愉快的。这跟基本粒子物理学是多么不同啊!在那个领域,人们一直渴望得到最后的思想,现在还那样。

坍缩的恒星
直到1970年,我的主要兴趣还在宇宙学的大爆炸奇点,而不是彭罗斯证明的可能出现在坍缩恒星的奇点。然而,在1976年,伊斯雷尔(Werner Israel)得到一个重要结果。他证明,除非坍缩星的残骸是完全球对称的,否则它包含的奇点将是裸露的,就是说,外面的观测者能看见它。这就意味着,广义相对论在坍缩星奇点的崩溃,将破灭我们预言宇宙未来的幻想。
首先,大多数人(包括伊斯雷尔自己)都认为这意味着,因为现实的恒星不是球对称的,所以它们的坍缩将产生裸奇点,也将丧失预言能力。然而,彭罗斯和惠勒提出了不同的解释,那就是存在“宇宙监督”。就是说,自然是很“规矩的”,它把奇点藏在黑洞里,没人能看见它。我在DAMTP办公室的门上贴过一张不干胶字条:“黑洞是看不见的”(图4)。这令我们的系主任很生气,于是他策划推选我做卢卡西教授,凭这一点把我搬到一间更好的办公室,然后他偷偷撕下了老办公室门上那张令人不快的字条。
我的黑洞研究是从1970年的一个发现的瞬间开始的,那是在我女儿露茜出生几天之后。上床时,我意识到我可以把我为奇点定理发展的因果结构理论用到黑洞上去。特别说来,视界(黑洞的边界)的面积总是增加的。当两个黑洞碰撞结合,最后形成的黑洞的面积大于原来两个黑洞面积的总和。这与卡特尔和我发现的其他性质,意味着黑洞的面积很像它的熵。它度量了一个黑洞在同一个外观下能有多少不同的内在状态。但面积不可能是真正的熵,因为我们都知道,黑洞是全黑的,不可能与热辐射达到平衡。
图4 宇宙监督认为,自然是规矩的,它把奇点藏在黑洞里,没人能看见它。我在DAMTP办公室的门上贴过一张不干胶字条:“黑洞是看不见的”。
1972年是最激动人心的,在那年的Les Houches暑期学校,我们基本上解决了黑洞理论的主要难题。那时,还没有任何黑洞的观测证据,费曼说过,一个有活力的理论必须靠实验来推动,看来他说错了。M理论也是一样的情形。
还有一个从未解决的问题是证明宇宙监督猜想。很多人想否定它,但都失败了。它对所有黑洞的研究都至关重要,所以我坚信它是正确的。于是,我跟索恩和普雷斯基尔打过赌。我想赢很困难,但要我输很容易,只需要找到一个裸奇点的例子。实际上,因为立赌约时措辞不小心,我已经输过一回了。两位很不满意我输给他们的T恤衫(图5)。
图5 我跟索恩和普雷斯基尔打赌输了。两位很不满意我输给他们的T恤衫

霍金辐射
我们在经典广义相对论上获得了巨大成功,1973年,与埃利斯合作的《时空的大尺度结构》出版之后,我觉得没有多少遗留问题了。我跟彭罗斯的研究已经证明,广义相对论将在奇点崩溃。所以,下一步显然应该是把“大”的广义相对论与“小”的量子理论结合起来。
我没有量子理论的背景,而奇点问题那时似乎也太难攻克。所以,我先做了热身练习,考虑量子理论统治下的粒子和场在黑洞附近的行为。我特别好奇的是,能不能在早期宇宙里产生原子——它的核是一个原初小黑洞。
为回答这个问题,我研究了量子场会如何被黑洞散射开。我原想部分入射波将被吸收,其余部分将被散射。但结果令我大吃一惊:我发现似乎还有从黑洞发出的波。起初,我想这一定是我的计算出了问题。但后来我相信它是真的,因为那发射正是把视界面积等同于黑洞熵所需要的,
S=Akc3/4hG
我愿把这个简单的公式刻在我的墓碑上。
我跟哈特尔、吉本斯(Gray Gibbons)和佩里(Malcolm Perry)一起,发现了这个公式的深层原因。假如我们用虚时间来代替普通的时间,那么广义相对论可以很精妙地与量子理论结合起来。我曾在其他场合试着解释过虚时间,有时候很成功,有时候却不那么成功。我想是它的“虚”名令人困惑。如果接受实证论的观点,认为理论不过是一个数学模型,它就容易理解了。在这里的情形,时间出现两次,数学模型就产生一个负号。这个以虚时间为基础的欧几里得式的量子引力方法,是在剑桥开拓出来的。它遭遇过许多障碍,但现在大家都接受了。

暴胀
从1970到1980年,我主要研究黑洞和量子引力的欧几里得方法。但早期宇宙经历过暴胀的思想,重新唤起了我对宇宙学的兴趣。欧几里得方法是描述暴胀宇宙的涨落和相变的最便利的工具。1982年,我们在剑桥纳菲尔德(Nuffield)召开了会议,圈内的重要人物都来参加了。我们在会上确立了暴胀宇宙的新图景,包括最重要的密度涨落——正是它带来了了星系的形成,产生了我们的存在。10年以后我们才观测到背景微波的涨落,于是,在引力研究中,理论又一次走到了实验的前头。
1982年的暴胀图像是,宇宙从大爆炸的奇点开始。然后,随着宇宙的膨胀,假定它猛然进入一个暴胀状态。我想这是不能令人满意的,因为所有的方程都会在奇点崩溃。可是,除非我们知道什么东西从初始奇点出来,否则我们不可能计算宇宙会如何演化下去。宇宙学将丧失任何预言能力。
剑桥会议之后,我在刚成立的圣巴巴拉理论物理研究所渡过了一个夏天。我们住在学生宿舍,我驾着租来的一辆电动轮椅去研究所。我记得我的小儿子,3岁的提姆,望着落山的太阳说,“那是一个大国家。”
在圣巴巴拉,我和哈特尔讨论如何把欧几里得方法用于宇宙学。根据德维特(Bryce Dewitt)等人的研究,宇宙可以用服从惠勒-德维特方程
(Gijkl 2/hijhkl–h3/2R)Ψ=0
的波函数来描写。但是,代表我们宇宙的那个特殊的解,是凭什么挑选出来的呢?根据欧几里得方法,宇宙波函数是一定类型的虚时间的历史遵照费曼的求和法则得来的。因为虚时间表现为另一个空间方向,虚时间的历史可以是地球表面那样的闭合曲面,没有起点,也没有终点(图6)。
图6虚时间的历史可以是地球表面那样的闭合曲面,没有起点,也没有终点。
哈特尔和我认定,这是最自然的选择,实际上也是惟一自然的选择。我们把时间转化为空间,从而躲开了时间起点带来的科学和哲学难题。

M理论与未来
许多做理论物理的人都经过粒子物理学的训练,而不一定懂广义相对论。于是,他们更喜欢计算他们在粒子加速器看到的,而不会去问时间的起点和终点。他们觉得,假如能找到一个原则上能帮他们以任意精度计算粒子散射的理论,那么其他问题也就迎刃而解了。1985年,有人声称弦理论就是那种终极理论。但在后来几年,人们突然发现问题更复杂,也更有趣。
似乎有一个相互关联的理论网,我们称它为M理论。M理论网中的每个理论都可以认为是同一个理论在不同极限情形的近似。没有一个理论能在任意精度计算散射,也没有一个理论能看作是其他理论背后的基本理论。实际上,它们都是有效的理论,在不同的极限情形发生作用。
弦理论家们一直在以“有效理论”的称呼来蔑视广义相对论,但弦理论也同样是一个“有效理论”,在M理论的膜卷曲为小半径圆柱时,它才有效。说弦理论是有效理论的人不多,但这是事实。
图7 相互关联的弦/M理论
人们抱着能以无限精度计算散射的理论梦想,拒绝量子的广义相对论,因为它们是不可重正化的。这意味着,为了得到有限的结果,每一阶计算都需要减去一个不确定的量。实际上,原始的微扰论在量子引力的失败,一点儿也不奇怪。我们不能把黑洞看作平直空间的微扰。
最近,我想通过在作用量中增加高阶导数的项,来实现超引力的重正化。这显然把“鬼”引来了——就是负几率的态。然而,我发现这是一个错觉。我们不可能让一个系统处在负几率的状态。但鬼态的出现意味着我们不能以任意精度做预言。如果接受这一点,我们就能快乐地“与鬼同在”了(图8)。
图8 我们能快乐地“与鬼同在”。

高阶导数和负几率的鬼态,让我们复活了斯塔洛宾斯基(Starobinski)等俄罗斯科学家们的原始暴胀模型。在这个模型里,宇宙的暴胀性膨胀是大量物质场的量子效应驱动的。根据无边界宇宙的假设,我把宇宙的起源描绘为水蒸气中气泡的生成。量子涨落使无数的小宇宙同时从虚无中生出。多数小宇宙都复归于无,但有些达到了临界尺度的小宇宙,将以暴胀的形式扩张,形成星系和恒星,甚至形成我们这样的生命。
图9 宇宙像气泡那样产生

结束
活着做理论物理的研究,是我快乐的时光。我们的宇宙图景在过去40年已经改变了许多,如果说我为它做过点滴贡献,我感到幸福(图10)。
我想跟大家分享我的兴奋和激情。没有什么能比得过发现的瞬间——发现以前我们不知道的东西。我不会拿性来跟它比,它比性的快乐更加长久。

内容简介
《第一推动丛书•宇宙系列珍藏本(套装共14册)》内容简介:第一推动是2300多年前亚里士多德首次提出的哲学用语。指一切事物最后的目的与运动的终极原因。科学最重要的目标之一就是追寻其固有的原动力,同时科学的这种追求精神本身又是人类发展和社会进步最基本的推动。人类是有希望的,正是被誉为自身主宰的科学精神,即“第一推动”。
第一推动——国内最早、影响最大的引进版科普丛书,一套由当代世界一流科学家撰写的、倡导科学精神和科学思想的科普佳作,被称为“科学爱好者的精神家园”,已经走过了辉煌20年,成为了经得起时间检验的经典!
湖南科学技术出版社首次集中推出《第一推动丛书》宇宙系列的最新最全合集(共计14册),统一封面成套推出,便于广大读者购买,更值得收藏。
14册的基本内容介绍:
《时间简史(文字版)》:自1988年首版以来的十年岁月里,已成为科学著作的里程碑,在全球销售已超过1000万册。首版内容介绍了宇宙本性最前沿的知识。微观和宏观世界观测技术领域方面10年来的进展证明了霍金教授的许多理论预言。他为了把观测的新知识介绍给读者,重写了前言,全面更新了原版内容,并新增了一章有关虫洞和时间旅行的激动人心的课题。
时间有初始吗?它又将在何地终结呢?宇宙是无限的还是有限的?霍金教授遨游到外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入探讨--其出乎意外的含义引起了人们的极大兴趣。
对我们这些喜用言语表达甚于方程式表达的读者而言是一本里程碑式的佳作。她出于一个对人类思想有杰出贡献者之手,这是一本对知识无限追求之作,是对时空本质之谜不懈探讨之作。
《时间简史续编》:一项世界出版奇迹。其印数在1000万册以上,被翻译成近40种语言文字。
现在,从获奖电影记录片《时间简史》而产生了本书——《时间简史续编》,不信反映了电影,而且在内容上有重要的大量的扩充。本书是为那些想要更多地了解霍金教授的生平其及学说的读者而编的。
以坦白真挚的私人访谈的形式,叙述了霍金教授的生命历程和研究工作,展现了在他巨大的理论架构后面那位真实的“人”。他的母亲与妹妹叙述他的少年时期及成年后的情景。中学同学及牛津物理系同学亲密幽默地回忆他们在学校的懒散日子。牛津与剑桥的师长记得他是一位绝顶聪明却不能忍受传统学习方式的年轻人。他的同学及物理学家同行描述了他们及霍金研究工作的一些观念,显示出霍金教授的学说备受尊崇。
《霍金讲演录》:一本有关宇宙和它的一位探索者的书。这位探索者不是别人,正是作者本人,剑桥大学的史蒂芬•霍金。他惊天动地的学说彻底改变了人类的宇宙观。宇宙的演化孕育出生命、思维和智慧,宇宙之于生命,犹如母亲之于婴儿。只要我们生活得稍微抽象一些,暂且忘却一下世界的无聊,就能从宇宙这本大书中读到真善美。
《霍金讲演录》收集了13篇精彩的文章和1992年圣诞节BBC播出的会晤纪实。它们反映了霍金作为科学家、普通人、充满想像力的思想家的不同侧面。
《时空本性》:爱因斯坦曾说关于宇宙的最不可理解的事是它是可以理解的。他是正确的吗?量子场论和广义相对论这两种最精确最成功的理论可以被统一在量子引力中吗?史蒂芬.霍金和罗杰.彭罗斯就此问题展开了一场辩论。剑桥三一学院院长,前英国皇家学会会长迈克尔.阿蒂雅认为,这是继爱因斯坦和玻尔辩论之后本世纪最重要的论争。在某种意义上,今天的辩论可视为60多年前那场著名的旷日持久的辩论的继续。在这里彭罗斯担任爱因斯坦的角色,而霍金充任玻尔的角色。尽管论争的问题不同了,但同过去一样,在这里哲学的观点和论证的技巧相互纠缠,创造的灵感如泉涌喷薄,闪烁着人类智慧的光芒。
《黑洞与时间弯曲》:在严格的物理学原理基础上编写而成的,并结合了高度的想象,作者试图超越人们目前的牢固知识而进入一个与我们地球的日常生活全然不同的物理世界,读这本书能够使我们学一些物理学方面的知识。很少有书像《黑洞与时间弯曲》那样表现了科学的事业:它打开了历史的画卷,描绘了物理学的奇迹和激动人心的发现,更难得的是让我们看到了一个亲历者对科学风格和气质的洞察。
《千亿个太阳》:介绍了恒星能源、结构和演化,射电脉冲星、密近双星质量转移、致密X射线以及地外文明的知识。全书基本上撇开了数学公式,运用了许多生动比喻,叙述了许多著者亲身经历的故事,是一本颇有特色的科普佳作。讲到:太阳的能源、恒星就像天上的核电站、脉冲星并不脉动、恒星偷窃恒星的物质、一颗白矮星的诞生、乌呼鲁的故事、武术仙座中的X射线星、恒星的结局、旋臂是什么、恒星是如何形成的、银河系中有100万个载有生命的行星吗?
《果壳里的60年》:听霍金说昨天,听霍金的朋友谈今天和明天。
宇宙学的新发现,科学家的新思想,涨落的宇宙微波背景,生死模糊的薛定谔猫,魔幻的暗物质和暗能量,正向我们走来的引力波……面向亿万观众,BBC的“霍金演讲”;面向科学未来,与前线同步的科学报告。
主讲的是科学教育,特别是自然科学的教育,是提高人们素质的重要因素,是现代教育的一个核心。科学教育不仅使人获得生活和工作所需的知识和技能,更重要的是使人获得科学思想、科学精神、科学态度以及科学方法的熏陶和培养,使人获得非生物本能的智慧等等。
《时空的未来》:最重要的时空理论家和观测者们将告诉我们,黑洞、引力波和时间旅行的科学会把我们引向何方。
大脑告诉我们,宇宙间的某些事情一定是真的。新物理学告诉我们不是那样的,这样便模糊了科学与科幻小说之间的界线。,这里的6篇文章,来自远远走在那条路线上的人们,他们发现了多彩的自然,让读者来分享他们对宇宙奥秘的迷恋。普莱斯介绍了空间和时间的新概念,带我们走近了爱因斯坦的广义相对论,后面5篇文章也都统一在这面大旗下:史蒂芬•霍金保卫历史我们幻想时间旅行,然而它可能违背我们正在发现的物理学定律。
索恩猜想未来在新世纪里,关于广义相对论和它与量子理论的结合,我们能期待发现什么?诺维柯夫我们能改变历史吗?时间机器给逻辑和自由意志带来了什么问题?费里斯谈科学普及科学家如何向大众传达那些与直觉矛盾的时空新思想?菜特曼小说家样的物理学家物理学家与小说家,不同的职业,相同的创造。
《物理天文学前沿》:物理学和天文学之间一直存在的根本性的联系,它促使两位当今世界顶尖的天体物理学家合作,从物理学观点出发,来阐述天文学的前沿问题。非数学方法的论述,使艰深的前沿课题变得让普通读者也能够接受。如果你也想了解当前物理和天文学得最新知识,本书是你的不二之选。
《爱因斯坦尚未完成的交响乐》:如果聆听宇宙,我们将会听到些什么?如果有余音缭绕在我们头顶的天空,又将会怎样?玛西亚•芭楚莎将在这部新书中向我们介绍引力波。
通过本书,我们将了解到新一代天文台正在全球兴建,它们将赋予科学家们一种全新的感觉去探索和体验我们的宇宙。这些新奇的天文台不是用来搜集光波或无线电波的,科学家们的目的是通过它们,可以把自己的双手放在时空之网上,与宇宙的韵律连接起来,从而给通过望远镜描绘出的盛大宇宙图景配上声音。
芭楚莎用生动活泼的笔触,把繁杂的物理概念通过抒情诗一样的语言向我们娓娓道来。她向我们讲述了引力波是怎样以光速在宇宙中穿行的,讲述了这种波会告诉我们关于宇宙中最剧烈事件的一些什么样的信息。她把这些事件都比喻成了音乐。于是,超新星爆发,我们会听到铙钹的撞击声;中子星高速旋转,我们会听到周期性的鼓点声;两颗黑洞结合,我们会听到拉长了的唧唧声;甚至还能偷听到大爆炸留下来的回响。这些声音构成了爱因斯坦未完成的交响乐,我们等了将近一个世纪还没有领略到它的恢宏。
芭楚莎回忆了爱因斯坦最伟大的成就——广义相对论——的迷人故事,之后又探究了在爱因斯坦首次提出引力波之后的几十年里,物理学家们对这一概念的认识是如何演化的。作者在本书中精心描写了这次科学革命中的每一位关键科学家。并据此从个人的角度向我们介绍了当今的实验和全新的天文台,比如美国的LIGO。作者把这些科学家们的故事与人们对新科技的热切期望编织在一起,就成了这部诱人的科学故事。
《看不见的世界——碰撞的宇宙,膜,弦及其他》:看看大爆炸之外……
尽管人们已经差不多接受了宇宙起源于大爆炸这一思想,但是我们却没有一个合理的理论可以描述导致这一创造性大冲撞的力。现代科学一些最深刻的问题来自于科学家解释宇宙起源时所遇到的困难。大爆炸之前又有些什么?过去的几年里,宇宙学家们已经开始致力于发展新的、有时甚至难以想象的想法,并且他们已经发现了一些线索。
在本书中,斯蒂芬•韦伯详细地研究了最新理论的奥妙之处。在介绍了广义相对论与量子力学——20世纪物理学的两大基础——之后,韦伯解释了这两种理论根本上的矛盾之处。在接下来几章令人惊奇的内容之后,韦伯将我们引向了物理学家们为解决这一矛盾而提出的种种古怪诡异的见解——从难以置信的小粒子到大得足以盖住宇宙的膜,最后作者把我们带到了理解力的全新领域。
这些还处于研究中、奇怪又美妙的想法到了韦伯的手里,便变得既通俗易懂又迷人有趣。韦伯带给读者的并不仅仅是有关物理学家现在如何看待宇宙的内容,还有在新的宇宙图像慢慢浮现时科学家们所感受到的敬畏与激动之情。
《黑洞战争》:揭开了斯蒂芬•霍金与伦纳德•萨斯坎德、赫拉德•特霍夫特关于黑洞本性论战的深层内幕。这一论战关系到我们对整个宇宙的认识。
当某种东西被吸入黑洞时会发生什么呢?它消失了吗?在30年前,一位年轻的英国物理学家斯蒂芬•霍金宣称落入黑洞的事物确实消失了。大多数科学家没有意识到这种观点的意义所在,不过美国物理学家伦纳德•萨斯坎德与荷兰物理学家赫拉德•特霍夫特意识到,如果霍金的观点是正确的,那么我们必须抛弃以往所有关于宇宙的基本定律。事实上,如果霍金是正确的,那么从爱因斯坦到奥本海默,再到费曼的所有人都完全错了!不仅要使世界上最伟大的三位物理学家的声望受损,而且物理学本身也将处于危机之中!
《宇宙传记》:把宇宙学用通俗的语言向一般读者娓娓道来,尽可能用最吸引人、最令人感兴趣的方式,回答了科学上最具根本性的问题。他揭示了宇宙的奥秘,以及更显至关重要的——我们如何才能了解这些奥秘。像任何好的传记作家一样,格里宾首先把事实和猜测区分开来:我们对宇宙的历史知道些什么?又以为自己知道什么?接着,他带领读者进入惊险的时间之旅.从宇宙大爆炸一直到今天一路走来,并且探讨了未来的情形。
一路上,格里宾描述了宇宙是如何开始的,早期宇宙是什么样子,它的结构如何发展演进,以及出现了什么物质使其结合在一起。他描述了物质从哪里来,恒星和星系如何形成,以及在我们的太阳系中生命如何产生。此外,在介绍了到目前为止我们对宇宙的认识之后,他甚至进一步展望未来,揭示这一旅程往后会如何继续.宇宙的一生是否会在大收缩或大撕裂时达到高潮,亦或是在我们有机会弄清楚这个问题之前,地球就将受到来自宇宙空间的撞击?
是这位科普创作大师迄今为止最雄心勃勃、最激动人心的作品。
《伟大的超越》:为“宇宙系列”之一,是从柏拉图的洞穴到人类思想和科学知识最遥远之处的非凡旅途。本书内容包括:几何的威力;多维空间的景象;克莱因的量子奥德赛;爱因斯坦的两难;规范弱力和强力;被弦紧束的超空间包裹等。

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