時間簡史 插圖本 特色及評論
史蒂芬・霍金的《時間簡史》自1988年首版以來的歲月里，已成為全球科學著作的里程碑。它被翻譯成40種文字，銷售了近1000萬冊，成為國際出版史上的奇觀。插圖本全面更新了原書的內容，把許多觀測揭示的新知識，以及霍金最新的研究納入該書，並配以大量（250幅）照片和電腦製作的三維和四維空間圖。霍金曾不無得意地引用評論者的話說道：“我關於物理的著作比麥當娜關於性的書還更暢銷。”不知道這個插圖版本會使原來已經非常巨大的銷售數字“膨脹”多少。時間簡史 插圖本 內容簡介
史蒂芬・霍金的《時間簡史》自1988年首版以來的歲月里，已成為全球科學著作的里程碑。它被翻譯成40種文字，銷售了近1000萬冊，成為國際出版史上的奇觀。該書內容是關於宇宙本性的最前沿知識，但是從那以後無論在微觀還是巨觀宇宙世界的觀測技術方面都有了非凡的進展。這些觀測證實了霍金教授在該書第一版中的許多理論預言，其中包括宇宙背景探險者衛星（COBE）的最近發現，它在時間上回溯探測到離宇宙創生的30萬年之內，並顯露了他所計算的在時空結構中的漣漪。 為了把許多觀測揭示的新知...時間簡史 插圖本 本書前言
走近霍金宇宙論是一門既古老又年輕的學科。作為宇宙里高等生物的人類不會滿足於自身的生存和種族的綿延，還一代代不懈地探索著存在和生命的意義。但是，人類理念的進化是極其緩慢和艱苦的。從亞里士多德――托勒密的地心說到哥白尼――伽利略的日心說的演化就花了2000年的時間。令人吃驚的是，儘管人們知道世間的一切都在運動，只是到了20世紀20年代因哈勃發現了紅移定律後，宇宙演化的觀念才進入人類的意識。人們甚至從來沒有想到過宇宙還會演化。牛頓的萬有引力定律表明，宇宙的物質在引力作用下不可能處於穩定的狀態。即使在愛因斯坦的廣義相對論中，情況也好不到哪兒去，為了得到一個穩定的宇宙模型，他曾將宇宙常數引進理論中。他們都希望在自己的理論中找到穩定的宇宙模型。可見，宇宙演化的觀念並不是產生於這些天才的頭腦之中。可以公平地說，哈勃的觀測標志著現代宇宙論的誕生。哈勃發現，從星系光譜的紅移可以推斷，越遠的星系以越快的速度離開我們而去，這表明整個宇宙處於膨脹的狀態。從時間上倒溯到過去，估計在100億到2O0億年前曾經發生過一樁開天闢地的大事件，即宇宙從一個極其緊緻極熱的狀態中大爆炸而產生。伽莫夫在1948年發表的一篇關於熱大爆炸模型的文章中作出了一個驚人的預言，早期大爆炸的輻射仍殘存在我們周圍，不過由於宇宙膨脹引起的紅移，其絕對溫度只餘下幾度左右。在這種溫度下，輻射是處於微波的波段。然而，在1965年彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙微波背景輻射之前，人們並不認真對待此預言。一般認為，愛因斯坦的廣義相對論是用於描述宇宙演化的正確的理論。在經典廣義相對論的框架里，霍金和彭羅斯證明了，在很一般的條件下，時空一定存在奇點，最著名的奇點即是黑洞裡的奇點以及宇宙大爆炸處的奇點。在奇點處，所有定律以及可預見性都失效。奇點可以看成空間時間的邊緣或邊界。只有給定了奇點處的邊界條件，才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化。由於邊界條件只能由宇宙外的造物主所給定，所以宇宙的命運就操縱在造物主的手中。這就是從牛頓時代起一直困擾人類智慧的第一推動問題如果時空沒有邊界，則就不必勞駕上帝進行第一推動了。這隻有在量子引力論中才能做到。霍金認為宇宙的量子態是處於一種基態，可把時空看成一個有限無界的四維面，正如地球的表面一樣，只不過多了兩維而已。宇宙中的所有結構都可歸結於量子力學的不確定性原理所允許的最小起伏。從一些簡單的模型計算可得出和天文觀測相一致的推論，如星系、恆星等等的成團結構，大尺度的各向同性和均勻性，時空的平性，即空間基本上是平坦的，並因此才使得星系乃至生命的發展成為可能，還有時間的方向箭頭等等。霍金的量子宇宙論的意義在於它真正使宇宙論成為一門成熟的科學。它是一個自足的理論，即在原則上，單憑科學定律我們便可以將宇宙中的一切都預言出來。本書作者是當代最重要的廣義相對論家和宇宙論家。20世紀70年代他和彭羅斯一道證明了著名的奇性定理，為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他還證明了黑洞的面積定理，即隨著時間的增加黑洞的面積不減。這很自然使人將黑洞的面積和熱力學的嫡聯繫在一起。1973年，他考慮黑洞附近的量子效應，發現黑洞會像黑體一樣發出輻射。其輻射的溫度和黑洞質量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，它以最後一刻的爆炸而告終。黑洞輻射的發現具有極其基本的意義，它將引力、量子力學和統計力學統一在一起。1974年以後，他的研究轉向量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論，但它的一些特徵已被發現。例如，時空在普郎克尺度（10-33厘米）下不是平坦的，而是處於一種泡沫的狀態。在量子引力中不存在純態，因果性受到破壞，因此使不可知性從經典統計物理、量子統計物理提高到了量子引力的第三個層次。1980年以後，他的興趣轉向量子宇宙論。本書的副標題是從大爆炸到黑洞。霍金認為他一生的貢獻是，在經典物理的框架里，證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性，黑洞越變越大；但在量子物理的框架里，他又指出，黑洞國輻射而越變越小，大爆炸的奇點不但被量子效應所抹平，而且整個宇宙正是起始於此。理論物理學的細節在未來的20年中還會有變化，但就觀念而言，現在已經相當完備了。霍金的生平是非常富有傳奇性的。在科學成就上，他是有史以來最傑出的科學家之一，他的貢獻是在他20年之久被盧伽雷病禁銅在輪椅上的情況下做出的，這真正是空前的。因為他的貢獻對於人類的觀念有深遠的影響，所以媒介早已有許多關於他如何與全身癱瘓作搏鬥的描述。儘管如此，譯者之一於1979年第一回見到他時的情景至今還歷歷在目。那是第一次參力。劍橋霍金廣義相對論小組的討論班時，門打開後，忽然腦後響起一種非常微弱的電器的聲音，回頭一看，只見一個骨瘦如柴的人斜躺在電動輪椅上，他自己驅動著電開關。譯者儘量保持禮貌而不顯出過分吃驚，但是他對首次見到他的人對其殘廢程度的吃驚早已習慣。他要用很大努力才能舉起頭來。在失聲之前，只能用非常微弱的變形的語言交談，這種語言只有在陪他工作、生活幾個月後才能通曉。他不能寫字，看書必須依賴於一種翻書頁的機器，讀文獻時必須讓人將每一頁攤平在一張大辦公桌上，然後他驅動輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀。人們不得不對人類中居然有以這般堅強意志追求終極真理的靈魂從內心產生深深的敬意。每天他必須驅動輪椅從他的家――劍橋西路5號，經過美麗的劍河、古老的國王學院駛到銀街的套用數學和理論物理系的辦公室。該係為了他的輪椅行走便利特地修了一段斜坡。在富有學術傳統的劍橋大學，他目前擔任著也許是有史以來最為崇高的教授職務，那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡斯數學教授。本書譯者之一曾受教於霍金達4年之久，並在他的指導下完成了博士論文。從他對譯者私事的幫助可以體會到，他是一位富有人情味的人。此書即是受霍金之託而譯成中文，以供占人類五分之一的人口了解他的學說。許明賢 吳忠超 我們從何而來？宇宙為何是這樣的？ / 霍金我沒有為《時間簡史》的初版寫前言。卡爾・沙岡寫了一個前言。取而代之，我寫了簡短的《感謝》，人們建議我感謝每一個人。有些支持過我的基金會不高興；由於我提到它們而收到大量申請。我以為沒有一個人，包括我的出版人，我的代理人甚至我自己能預料到，這本書會賣得這么好。它榮登倫敦《星期日時報》暢銷書榜達237周之久，這比任何其他書都長（聖經和莎士比亞的書當然不算在內）。它被翻譯成四十多種語言，並且在全世界每750名先生、女士以及兒童中都有一本。正如微軟的納珍・米爾伏德（我的前博士後）評論的：我關於物理的著作比瑪當娜關於性的書還更暢銷。《時間簡史》的成功，說明人們對重大問題具有廣泛的興趣。那就是：我們從何而來嚀宙為何是這樣的？我想趁此機會增訂本書，並把從它初版（1988年4月愚人節）以來新的理論和觀測結果包括進去。我增加了蟲洞和時間旅行的嶄新的一章。愛因斯坦的廣義相對論似乎為我們提供創生和維持蟲洞的可能性，那是連線時空中不同區域的細管。如是，我們也許可以利用它們在星系之間看良行或者在時間中旅行到過去。當然，我們從未邂逅來自未來的人（也許我們曾經有過）。對此，我將給出一種可能的解釋。我還描述了近年在尋求“對偶性”或表現不同的物理理論之間的對應方面的進展。這些對應強烈地表明，存在一種完整的統一的物理理論。但是它們也暗示，也許不可能用一個單獨的基本表式將這個理論描述出來。相反地，在不同的情形下，我們必須使用基本理論的不同的影像。這和描繪地球表面很相似，人們不能用一張單獨的地圖，在不同區域必須用不同的地圖來代表。這就變革了我們科學定律的統一觀。但是它並沒有改變最重要的觀點：宇宙是由一族可被我們發現並理解的合理的定律所制約。在觀測方面，迄今最重要的發展是由COBE（宇宙背景探險者衛星）和合作者測量的宇宙微波背景起伏。這些起伏是宇宙創生以及在它光滑均勻的早期階段中微小的初始無規性的指紋。這些無規性後來成長為星系、恆星以及在我們周圍看到的所有結構。起伏的形式和無邊界宇宙構想的預言相吻合。無邊界構想是講，在虛時間方向宇宙沒有邊界或者邊緣。為了區分這個構想以及對背景中起伏其他可能的解釋，還需要進一步的觀測。然而，我們在幾年之內就應能知道，我們是否生活在一個完全自足的無始無終的宇宙之中。史蒂芬・霍金1996年5月，於劍橋時間簡史 插圖本 本書目錄
前言第一章我們的宇宙圖像
第二章空間和時間
第三章膨脹的宇宙
第四章不確定性原理
第五章基本粒子和自然的力
第六章黑洞
第七章黑洞不是這么黑的
第八章字宙的起源和命運
第九章時間箭頭
第十章蟲洞和對間旅行
第十一章物理學的統一
…… ……
