基本信息
作者： 史蒂芬·霍金 著 [作譯者介紹]叢書名： 智慧巨人書系
出版社：湖南科技出版社
ISBN：9787535769824
上架時間：2013-1-29
出版日期：2013 年1月
開本：16開
頁碼：324
版次：1-1
所屬分類：自然科學 > 科譜讀物 > 其他科普知識
內容簡介
本書由霍金選編並評註愛因斯坦關於相對論、量子論的光輝篇章，以及涉及政治社會等問題的名篇。書名源自愛因斯坦的名言：就我們這些物理學家而言，過去、現在和將來之間的區別只是一種不斷持續的幻覺。“愛因斯坦”這個名字已成為天才的同義詞，他的相對論是20世紀最重要的科學發現，而他的方程E=mc^2是有史以來最有名的方程。從《相對論原理》和《相對論的意義》到《物理學的進化》，愛因斯坦用自己的語言解釋相對論。著名物理學家史蒂芬·霍金將愛因斯坦相對論的著作編成此書，為愛因斯坦的每一階段撰寫了歷史回顧和科學展望。
愛因斯坦不僅因他在物理學中開創性的思想，還因他在政治、宗教以及科學和世界間的相互作用的卓識遠見而名震天下。《不斷持續的幻覺》追隨愛因斯坦科學和哲學思考的足跡，收集了愛因斯坦自己論相對論的作品，以及對政治、宗教和他科學發現的終極意義的思考。
作譯者
本書提供作譯者介紹史蒂芬·霍金是當代活著的最著名的科學家。他以暢銷書《時間簡史》、《果殼中的宇宙》而聞名環宇。媒體將他譽為“當今世界最智慧的人”和“愛因斯坦，牛頓和伽利略的科學傳人”。他住在英國劍橋。
目錄
史蒂芬·霍金的引言第一部分 相對論原理
導言
運動物體的電動力學
物體的慣性同它所含能量有關嗎
引力對光的傳播的影響
廣義相對論基礎
哈密爾頓原理和廣義相對論
廣義相對論中的宇宙學研究
引力場在物質的基本粒子結構中期重要作用嗎
第二部分 狹義相對論和廣義相對論
導言
狹義相對論和廣義相對論（普及本）
第三部分 相對論的附加知識
導言
以太和相對論
第四部分 幾何學和經驗
導言
幾何學和經驗
第五部分“相對論的意義”摘選
.導言
“相對論前的物理學中的空間和時間”
第六部分“物理學的進化”摘選
導言
“相對論，場”
“量子”
第七部分 自傳筆記
導言
自傳筆記
第八部分 晚年文集摘選
導言
相對性原理
e=mc
相對論是什麼
物理與實在
理論物理學基礎
科學的共同語言
科學定律和道德規範
只能等價性的初等推導
索引
書摘
史蒂芬?霍金幾年前，全世界慶祝愛因斯坦奇蹟年的一百周年紀念日。他在那一年的一系列令人吃驚的新觀念，深刻改變了科學家的宇宙觀，並多方面地變革了物理學。人的直覺告知我們空間是我們活動的舞台，而時間是由一台普通的鐘制約的。但在1905年以及隨後的10年，愛因斯坦證明，對於坐在椅子上的，在飛機上航行，在地球上和我們公轉的，還有在室女座星系團某處飲茶，或者戰爭入黑洞的觀察者，空間和時間的含義是不相同的。
愛因斯坦的思想一度使物理學界震驚。這些思想已被自動地納入每位物理專業本科生學習的方程和公式之中。愛因斯坦在本文集的一篇文章中寫道，只要這些思想成立，德國人稱他為“德國天才”，而英國人稱他為“瑞士猶太人”。但是他的思想一旦受到質疑，他寫道，對於德國人而言，他就成為“瑞士猶太人”，而對於英國人而言就成為“德國天才”。愛因斯坦作為一名活生生的詼諧者印象留在他的記憶中的人還在世的已廖廖無幾了。他的空間和時間相互所纏的思想今天已深深地紮根於大眾文化之中，幾代以來的作家都描述過。但是最清晰的，且不說最有趣的愛因斯坦思想的支持者總是非他本人莫屬。
正如他在本卷4描述的愛因斯坦1905年的狹義相對論起源於一個簡單的觀察。詹姆斯?克拉克?麥克斯韋1860年代發現的電磁子理論證明，無論你是迎向還是離開一束光，光都以相同的速率接近你。這在我們日常世界的經驗中是不成立的。如果你向迎頭賓士而來的列車跑離比你向它衝去能多存活幾秒鐘（假定你不想跳到側面去的話）。在前一種情形，列車趨近你的速率是它的速率和你的相對於鐵軌速率之差。在後一種情形，其速率為兩速率之和。根據麥克斯韋理論，這同樣的東西不能適用於從列車車頭照明燈發射出的光。為何光速在前一種情形不顯得較慢，而在後一種情形不顯得較快呢？
我們用速率指的是由旅行的距離除以旅行的時間。這樣，愛因斯坦意識到，如果我們對麥克斯韋理論堅信不疑，就必須改變我們時間和空間的觀念。它們不是固定不變的，而要依觀察者而調整，要以恰好使光速保持常數的必須方式彎曲或者拉伸。這相同的彎曲和拉伸當然意味著列車本身趨近的速率也不是我上述的簡單的和或者差。但在比光速遠低的速率時，愛因斯坦導出的在相加和相減時的差異只有可忽略的效應。進一步採用相同的邏輯之鏈還要求質量和能量等價，這正是我們能擁有原子能以及很不幸，也是原子武器的原因。
在這裡找到的愛因斯坦自己的語言中比所有地方都更好的地解釋了他推理的細節以及它背後的簡單代數。
愛因斯坦的廣義相對論也起源於一個簡單的觀察。在牛頓的運動定律中出現了一個叫做質量的理論，以及我們在其中領略宇宙呈現千姿萬縷的空間和時間的框架。這正是愛因斯坦想必須變成的探索，而本卷中的傑出工作為此探索奠定了基礎。
狹義相對論和廣義相對論
地球是一個稍微扁平的球體，而從地面上看，它顯得是平坦的，而且在幾千年的時間裡一直被認為是平坦的。類似地，在歐幾里德公里似乎顯然是正確的意義上來講，我們眼中的宇宙是“平坦的”；這些公理中的重要的一個是兩根直線或者光束最多只能相交一次。空間的這個“平坦”圖象是最簡單，也是被愛因斯坦之前所有物理學家接受的。
愛因斯坦並沒有立即推翻宇宙的平坦模型，而只不量，它確定一個物體的外力施加以加速的難易程度。使一輛重質量的卡車比使一輛質量小得很多的大眾汽車獲得速度要困難得多。在牛頓時代已經知道三種力：電力、磁力和引力。在牛頓運動定律中對速度改變的抵抗與被施加上何種力無關。是牛頓還發現了制約那些力中的一種即引力的定律。在該定律中還出現了另一種量，它確定一個物體在另一個物體存在時施加和接受的引力拉力的大小。這個量也被稱作質量。這兩個質量定義起著完全不同的作用，但它們充分理由都被稱作質量：結果它們是同一個東西。為什麼它們必須等同了這個問題加上愛因斯坦天才橫溢的邏輯使他意識到，空間和時間的結構對物質和能量存在的反應。
愛因斯坦寫道：“就象目前這樣，當經驗迫使我們尋求更新更堅實的基礎，物理學家不能輕易屈從於哲學家對理論基礎的批評性的思索，因為他本人最清楚知道，並更深切感覺何處不適。”愛因斯坦並非狹窄地只對科學，而且還對科學哲學和科學語言，甚至對它的理論含義有興趣。有關這些主題的若下文章也收錄於此。而且，儘管愛因斯坦上述的言論是1936年寫下的，而如今仍然是物理學家尋找新基礎的時期，也還是這類形而上論題正和當年一樣具有直接關係的時期。
今天，在愛因斯坦把空間和時間描寫成動力量之後，我們認為宇宙不僅擁有一個，而且擁有所有可能的歷史。我們不僅思考彎曲的空間和時間，還研究宇宙是否具有額外的維度。我們猜測那些概念的真正意義，它們是否很好地被定義，或者只不過是近似。我們尋找所有力的統一過在高度、寬度和長度之外加上另一維：時間。在《狹義相對論和廣義相對論》中描述了平空間中的物理學，即狹義相對論的領域。他的假設十分簡單：首先，對所有以常速度運動的觀察者物理定律是相同的，其次，所有這類觀察者都測量到光速。艾薩克?牛頓爵士肯定會承認第一點，但他對第二點肯定會認為不可能。愛因斯坦得到這個結果是由於注意到，物理定律不僅在空間方向旋轉下，而且在空間和時間之間“旋轉”下不變。
愛因斯坦承認該理論不包括引力，因此必然是不完備的。正如在第二部分討論的，為了修補這個，他論斷道宇宙也可能是彎曲的。空間和時間的曲率有一些根本的含義：光線在圍繞大質量物體時不是沿著直線，而是沿著曲線旅行。鐘錶處在大質量物體領近比在遠處走得較以。換言之，愛因斯坦注意到，不僅空間而且時間也是彎曲的。愛因斯坦利用一套簡單的“場方程組”不僅推導出牛頓提出的運動定律和引力定律，而且為解釋一些直到那時還莫名其妙的現象輔平道路。
在1915年愛因斯坦發表其廣義相對論之後，卡爾?施瓦茲席爾德幾乎立即指出，在單獨有質量物體的情形，愛因斯坦場方程可以解出。儘管當時愛因斯坦有意識到，也從未承認為，這個解描述了一個緊緻的物體，從該物體甚至連光都不能逃逸：這就是我們稱為“黑洞”的東西。我們相信，一些恆星作為黑洞來終結其生命，而且在大多數者不是所有的星系中心存在超大質量的黑洞。在我們自己的銀河系，最近的證據暗示，存在一個大約三百萬倍太陽質量的黑洞。
由於光線在圍繞大質量物體時被偏折，遙遠星系的象在它們到達地球這裡觀察者路途上被畸變或者甚至變成多個。這個稱作“引力透鏡”的效應和彎曲的玻璃片不無相似。阿瑟?愛丁頓在1919年日蝕時看到的透鏡效應是廣義相對論最早的觀測驗證之一。愛丁頓注意到一個恆星在天空的位置似乎相對於它的正常位置移動了。這個移動和給定太陽質量下由愛因斯坦預言的結果相一致。這種空間的彎曲不一定是局域的。許多當代天體物理學家關注宇宙整體的“形狀”是什麼樣子，它是否是“平坦的”，象球那樣是“閉合的”（因此有限），或者象鞍面那樣是“開放的”（因此是無限的）。從威爾金孫微波各向異性探測器（WMAP）衛星最近的測量暗示，宇宙是平坦的，或者巨大到無法和完全平坦區分開來。
當愛因斯坦第一次提出廣義相對論時，他承認，他的理論預言，宇宙整體不能象過去，一直以為的那樣是靜止的：引力的吸引意味著，宇宙必須要么正在膨脹要么正在收縮。因此，他加上一個“宇宙常數”去平衡引力的吸引，並保持宇宙靜止。1922年天文學家埃德溫?哈勃通過觀測測量宇宙的膨脹，這個膨脹和愛因斯坦原先理論全然一致，而和他的宇宙常數的值不一致。在這本書的附錄4中，愛因斯坦對於這最新的發現進行了回應，並在別處表示：他人為地引進宇宙常數是他“最大的錯誤”。然而，作為有趣的尾聲，在1990年代中期對遙遠超新星的測量表明，也許終究存在一個宇宙常數，雖然不是愛因斯坦提出的那個數值。
