宇宙简史

史蒂芬·霍金，被誉为自爱因斯坦以来世界最着名的科学思想家和最杰出的理论物理学家，黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人，现任剑桥大学卢卡斯数学教授，出生于伽利略逝世周年纪念日，现年74岁。他因患肌肉萎缩性侧索硬化症，禁锢在一张轮椅上达20年之久。虽然他无法言语，但他的思想却超越了相对论、量子力学、大爆炸理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。霍金思想为喜欢仰望星空、探寻宇宙秘密的人提供了一次最好的宇宙学启蒙教育。

开场白

第1讲 关于宇宙的构想

第2讲 膨胀着的宇宙

第3讲 黑洞

第4讲 黑洞不太黑

第5讲 宇宙的起源与归宿

第6讲 时间的方向

第7讲 万有理论

鸣谢

在这个系列讲座里，我将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞。在第一讲里，我将简要地回顾过去关于宇宙的构想，并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。

第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论为什么会都得出这样的结论——宇宙不可能是静态的，它不得不或是膨胀，或是收缩。而这又意味着，在前200亿年到前100亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大，这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。

第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球，或者更大的天体，受其自身引力吸引而自行塌缩（塌陷并紧缩）时形成的。根据爱因斯坦的广义相对论，任何蠢得掉进黑洞的傻瓜都会永远消失，他们将无法再逃出黑洞。而有关他们的历史，则将到达一个奇点，一个痛苦的终点。不过，广义相对论是经典理论——也就是说，它没有考虑量子力学的不确定原理。

第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑洞并不像人们所描绘的那样黑。

第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：时空可能在范围上有限，但没有边缘。这或许类似于地球表面，但它多了两维。

第六讲将说明这个新的边界条件如何能解释这个问题：尽管物理学定律是时间对称的，但过去与未来为什么如此大不相同？

最后，第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论，它能把量子力学、引力以及物理学中其他所有相互作用都包容在内。如果我们做到了这一点，我们就真正理解了宇宙以及我们在其中的位置。

综合学科新进展

《宇宙简史》的原始版本是25年前的另一部作品《宇宙的开端：物质与生命的起源》。20世纪70年代，埃里克在哈佛大学参与了一门跨学科课程的建设，《宇宙的开端》便是基于该学科而完成，并当即受到学生和公众的普遍欢迎。几十年过去了，科学界发生了许多的变化，全世界的研究者们获取了大量新的观察数据，对于宇宙演变的许多方面也得出了更多理论创见，《宇宙简史》的知识框架没有变，在细节上有很多补充。

利用最近在天文学、物理学、生物学和化学研究方面的突破，在《宇宙简史》中埃里克阐述了当代科学的观点：所有的事物之间——从夸克、类星体到微生物以及人类的文明是有着内在联系的。在《宇宙简史》中，我们可以看到不同的变化是如何通过难以想象的空间和时间跨度，以及通过机遇的结合演化生成银河系、星系、地球以及我们人类自身，可以看到生命体是如何成功地在陆地上生存、演进出语言以及创造出文化的。在这个历程里他把宇宙进化中最微观以及最宏观的方面展示出来，也包括了它们之间最复杂的相互作用。

由于这一独特的视角，该书责编张树在看到原版图书时便对它一见钟情，毅然决定要让这本书走进国人的视野。为确保翻译质量，在译者熊况翻译完该书后，特请了几位天文学专家审稿。北京师范大学物理系教授赵峥看后评价说，这本书在翻译语言上做到了流畅、准确、通俗易懂，值得一读。

在《宇宙简史》中，埃里克尽量保证每一句话有据可循，讨论那些已经获得的数据，已经发现的现象，但同时也承认人类认知上的不足。

书中探讨宇宙演变历程时，埃里克没有直接引用当下任何专家的观点。“若是引用现阶段在该领域进行研究的学者们的观点，本书一直强调的概念清晰度将受到影响。”他认为，“毕竟，比起通过引用各位学者的观点来增加本书的权威性，描绘出本学科的总体结构更为重要。”因此，书中的所有叙述是建立在人类各个科学领域的科学家们获得的成果上的。

《宇宙简史》一书中虽然涉及很多学科领域，但并不会有枯燥乏味感。翻开书，一个又一个假设跳跃眼前，似乎将读者带入了与埃里克现场对话的境界。埃里克针对一些结论展开讨论，假设出现不同的情况，而并非将其作为定论出现在书中。这些假设就是帮助你阅读同时更深刻地理解这些艰深的理论。譬如谈论到黑洞，埃里克给出了一些假设：假如一把巨大的三维钳子能够将地球容纳进去，地球因钳子压迫不断缩小，密度不断变大，使得任何想要摆脱地球引力作用的物体的逃逸速度会不断增加。此外，埃里克还在书中提出人类文明起源于何时等与人类文明发展相关的问题。赵峥说，该书不仅介绍了现代科学的进展，还提出了学科内现今仍未解决的问题，这些问题有助于年轻人培养思考的习惯、探索的精神、钻研的能力。

在遥望宇宙中回溯过去

夏天的星空中，你的肉眼能看到距离地球最近的星系——仙女星系，但光亮并不是它当下发出的射线，而是仙女星系早在大约250万年前发出的。天体所发出的射线穿越宇宙天体间漫长的距离到达地球，需要经过很长很长的时间。因此科学家们收集到的由遥远天体发出的射线所携带的信息是过时的，对遥远的天体也并非进行实时的研究。

研究人员收集到射线后，便提取其中包含的宇宙物质的信息，并对其进行分类和研究。通过分析这些射线的信息，可以了解到星系发出射线时的状态，以此可从中看到信息中记载的许多过去的事件，也可以了解到在地球与太阳形成之前的宇宙的结构之谜，并试图破译有关物质起源及进化的信息。在《宇宙简史》的序言中，埃里克表示观测宇宙就等同于回溯历史，将天文学家称为终极意义上的历史学家，将“天文望远镜”喻为真正的时间机器。

“人们认为通过望远镜只是观望远处的星星，而实际上也是在回望历史。”赵峥表示非常同意此观点。人们所观测到远处的星系是它的射线到达地球前的状态，假设观测到了距离地球一百亿光年的星系，所看到的只是是它一百亿年以前的状态。如此可以通过收集到的来自不同星系的射线信息来看整个宇宙的演化过程。所以了解了星系的演化过程，也就能知道宇宙的演化过程。

通过望远镜，不仅可以看到恒星的演化过程、宇宙形成的历史，而且也能“看到”人类历史。《宇宙简史》中埃里克表达了一个科学观点——组成人类身体的原子与整个宇宙是相关联的。对于作为人类自身的看法，以及对于人类在宇宙中地位的看法，都深受宇宙生物学、宇宙起源学两门学科的影响。因此，埃里克在书中将宇宙生物学与宇宙起源学的基本部分结合起来。埃里克重新组织了原书中讨论化学及生物演变的部分，扩大了这些部分的篇幅，并加入了最新的科学发现。埃里克认为，以宇宙的观点来看，不仅仅只有生命在进化，自然界很多事物都在进化。

宇宙的历史，是一段从宇宙爆炸到人类文明发展的历史，也是指引人类通往生命时代的路线图。