果壳中的宇宙.pdf

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书籍描述

编辑推荐
和欧洲同步发行,世界关注。世界最富有影响的思想家史蒂芬.霍金继推出轰动全球的《时间简史》后,奉献的又一部神圣的精华:《果壳中的宇宙》。在这次新的出版盛事中,霍金又给我们送来了插图丰富的续篇。《果壳中的宇宙》将阐述在自倍受赞誉的第一部著作《时间简史》首版以来的最重要突破的神秘。

媒体推荐
这位因研究黑洞本性而名震天下的理论物理学家,作为科普作家正像他作为数学家一样游刃有余......其成果也许是大众天体物理学的最佳著作。多谢你,霍金博士。
——《图书目录》
迷人而清澈.....让读者获得直接从源泉学习高深科学的机会......一部光辉四射的巨著。
——《纽约客》
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》

相约霍金
孙桂均
史蒂芬·霍金是当代最重要的相对论和宇宙论的权威,他目前担任着英国剑桥大学的卢卡斯数学教授,这是从牛顿传承下来的历史地位最为崇高的教席。

我第一次与霍金先生相约,是他为中国读者送上《时间简史》10年修订版之际。随后,又相约在他的作品《时间简史》插图本。作为责任编辑,我有幸最早阅读完他的作品,了解他的生平。他对理论物理研究的科学精神让我深深敬佩,他的经历让我震撼、惊奇,他的生命里程让我陶醉。他不愧是继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家,更不愧是我们时代的偶像———科学的天才。

1988年,他的里程碑般的畅销书《时间简史》将宇宙向我们的世界展示,这个行星上的居民每750人都拥有一册,此书迄今在中国大陆的许多重要书店仍然占非文学类出版物畅销榜的前列。

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持平,而且整个宇宙正是起始于此。

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。他的贡献对于人类的观念有深远的影响,媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪搏斗的描述。长期以来,霍金只能用非常微弱的变形的语言交谈,这种语言只有陪他工作、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。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学的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。

今年,我再次与霍金相约在他的新作《果壳中的宇宙》。中国大陆的图书市场将与欧洲的图书市场同步发行。这是霍金先生以超人的毅力克服被病魔禁锢的痛苦而捧出的又一力作,像霍金这样一位充满创新精神的人,决不会去重复自己。

更有意义的是,《果壳中的宇宙》即将在中国发行之时,霍金先生为中国读者送来寄语:“我愿意和中国读者分享对黑洞和宇宙学最近发现的激动。”

作者简介
作者:(英国)史蒂芬·霍金 译者:吴忠超
史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 于1942年1月8日生于牛津,那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代,所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船,还和学友制作了很多不同种类的战争游戏,反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位,并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。
霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年,他考到了自然科学的奖学金,顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑桥大学攻读博士,研究宇宙学。不久他发现自己患上了会导致肌肉萎缩的卢伽雷病。由于医生对此病束手无策,起初他打算放弃从事研究的理想,但后来病情恶化的速度减慢了,他便重拾心情,排除万难,从挫折中站起来,勇敢地面对这次的不幸,继续醉心研究。
七十年代,他和彭罗斯证明了著名的奇性定理,并在1988年共同获得沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积不会随时间减少。1973年,他发现黑洞辐射的温度和其质量成反比,即黑洞会因为辐射而变小,但温度却会升高,最终会发生爆炸而消失。
八十年代,他开始研究量子宇宙论。这时他的行动已经出现问题,后来由于得了肺炎而接受穿气管手术,使他从此再不能说话。现在他全身瘫痪,要靠电动轮椅代替双脚,不但说话和写字要靠计算机和语言合成器帮忙,连阅读也要别人替他把每页纸摊平在桌上,让他驱动着轮椅逐页去看。
霍金一生贡献于理论物理学的研究,被誉为当今最杰出的科学家之一。他的著作包括《时间简史》及《黑洞与婴儿宇宙以及相关文章》。虽然大家都觉得他非常不幸,但他在科学上的成就却是在他在病发后获得的。他凭着坚毅不屈的意志,战胜了疾病,创造了一个奇迹,也证明了残疾并非成功的障碍。他对生命的热爱和对科学研究的热诚,是值得年轻一代学习的。

目录
第一章
相对论简史
第二章
时间的形态
第三章
果壳中的宇宙
第四章
预言未来
第五章
护卫过去
第六章
我们的未来?《星际航行》可行吗?
第七章
膜的新奇世界

序言
《果壳中的宇宙》这一书名出自于莎士比亚名剧《哈姆雷特》。它的隐喻是多重的。哈姆雷特认为,即便把他关在果壳中,仍然自以为是无限空间之王。
哈姆雷特几百年前所吟唱的处境。却和人类的宇宙观完全相符。这当然要归功于莎士比亚敏锐的洞察力。在那个境界上艺术和科学是相通的。从广义上看,粒子、生命和星体的处境都和果壳相似,尚不清楚的是它们中有哪些自认为是无限空间之王。
现代量子宇宙学认为,整个宇宙是由一个果壳状的瞬子演化而来,果壳上的量子皱纹包含着宇宙中所有结构的密码。本书作者是这一学说的开创者。
史蒂芬·霍金,这位被禁锢在轮椅上近40年的最富有创见的科学巨人,一定比他的任何同类更深切地将这几行诗引为肺腑之言。否则的话,何以从卷帙浩繁的莎士比亚剧作中特地将其挑选出作为书名呢?可以断言,一切有志创造的人们都可以从他这部自《时间简史》以来最重要的著作中汲取灵感。
这本书将以包括英文、中文等十几种主要文字在全世界同步发行。译者在首次阅读其电子文本时,获得一种感觉,犹如在攀登高山一样,开阔的视野仿佛九叠画屏。般在眼前渐次展开,而这个视野不是别的,正是科学的前沿。
我曾经请霍金为中文版写点什么。在此书印发前夕,他将对中国读者的寄语传给我。全文如下:
I would like to share my excitement at recent discoveries on black holes and cosmology with Chinese readers.
Professor Stephen Hawking, CH,CBE,FRS,Lucasian Protessor 0f Mathematics
University of Cambridge
19th September 2001
庐山的如琴湖畔提供了当今已经非常稀罕的清静,使我在一个多月内得以专心译述。窗外云雾晴岚、朝晖夕霞瞬息变幻。奇峰异壑、飞瀑流泉间遍布着王羲之、慧远、陶潜、李白、白居易、苏轼和王阳明的遗迹,这一切予人以无限的想象空间。在这种氛围中思索宇宙是再惬意不过的了。
在此期间曾得到许多友人的帮助和支持。他们是杜欣欣、陈佳安和林岚。他们也是这份译稿的首批读者和批评者。志此纪念。
吴忠超
2001年7月15日记于庐山花径
2001年9月22日补记于望湖楼

文摘
彩色书摘1
果壳中的宇宙

彩色书摘2
果壳中的宇宙

内容简介
《果壳中的宇宙》的第一章相对论简史中主要是关于爱因斯坦的生平。量子论则是实验观测的被动产物,它的含义迄今还解释不清。在广义相对论中,时空不再是一个被动的背景,而是宇宙演化的主动参与者。物质分布使时空弯曲。现在再去侈谈宇宙之外的空间和时间,对这些概念进行所谓的思辨,只能是倒退到圣奥古斯丁之前。牛顿的时空观是一个虚幻,而虚幻的唯一功能是对软弱者的安慰。
爱因斯坦的引力论是将万有引力归结为时空的曲率。那么时空能否被弯曲得这么厉害,以至于人们可以返回到过去改变历史呢?严格的科学计算指出,这是不可能的。那么关于预言将来的能力呢?现在看来它至少在三个层次上受到限制。第一,是动力学系统的混沌行为,使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二,在量子力学中状态是由波函数描述的,海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三,不平凡的时空拓扑,使波函数被密度矩阵所取代,就在这里引进了热力学意义上的随机性。
宇宙的未来是怎样的呢?如果我们承认科学定律的普适性和无穷威力,则不管人类的雄心有多大,毕竟要受环境和人口问题的限制,我们不能和这些限制作无望和愚昧的搏斗。人类只能采用一种明智和节制欲望的生活方式。从《时间简史》首版以来的十年间,相对论家、宇宙学家和粒子物理学家通力合作,在寻找宇宙最核心的万物理论上取得长足进展。但和人们以往期望不同的是,我们可能不再具有统一理论的唯一表述,这正如不能用一张地图描绘整个地球表面一样。这种所谓的M-理论把超引力和五种弦理论在一个单独的理论框架中统一起来。超弦理论是在不同情形下对自然的方便的近似。但是M-理论的整体概况还是不很清楚。我们的宇宙很可能是高维空间中的一个四维膜,我们的宇宙果壳也就更加神奇了。困扰天体物理学家多年的暗物质很可能是影子星系的贯穿高维空间到达我们星系的引力效应,引力的近距效应和牛顿定律有偏差等等。四维膜之外的高维空间的行为如何是个饶有兴趣的问题。但是只要它们对膜世界具有相同的效应,对于它们的区别就没有意义。量子宇宙学家就相信无中生有的场景而言是彻底的无神论者,就科学的方法论而言是不可救药的实证主义者,而就沉迷于宇宙和理论的美而言,又是泛神论者。
此书也许是第一部以十几种文字在全球同步发行的科学著作。

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The Universe in a Nutshell

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