《時(shí)間簡(jiǎn)史》 - 內(nèi)容精要

　　一、時(shí)間起始點(diǎn)———宇宙大爆炸奇點(diǎn)

人們?cè)恢毕嘈庞钪嬉造o止不變的狀態(tài)存在了無(wú)窮長(zhǎng)的時(shí)間，并將以這種狀態(tài)無(wú)限地存在下去。但1929年埃德溫·哈勃的具有里程碑式的觀測(cè)使這種觀念壽終正寢，并將宇宙開(kāi)端的探索帶進(jìn)科學(xué)王國(guó)。哈勃發(fā)現(xiàn)無(wú)論在哪個(gè)方向觀測(cè)，遠(yuǎn)處的星系都是遠(yuǎn)離我們急速而去。也就是說(shuō)，宇宙是不斷膨脹著，那么它在最初就應(yīng)該收縮為一點(diǎn)，這一時(shí)刻被稱(chēng)為宇宙大爆炸時(shí)刻。

宇宙在這一點(diǎn)的密度無(wú)窮大，這一點(diǎn)即為數(shù)學(xué)上所稱(chēng)的奇點(diǎn)。所有的科學(xué)定理在此奇點(diǎn)處均告失效。這意味著，所有在此時(shí)刻之前發(fā)生的事件都不能對(duì)此時(shí)刻之后的事件產(chǎn)生任何影響，之后發(fā)生的事件亦不可能通過(guò)科學(xué)定理由之前的事件推導(dǎo)而來(lái)。換言之，大爆炸時(shí)刻之前與之后的事件之間不存在任何意義上的因果關(guān)系。這樣，從時(shí)間的物理意義上來(lái)說(shuō)，時(shí)間在宇宙大爆炸奇點(diǎn)處開(kāi)始。

　　二、時(shí)間終結(jié)———黑洞

恒星由于引力作用會(huì)不斷收縮，向自身坍縮。當(dāng)恒星的質(zhì)量大于某個(gè)極限時(shí)，泡利不相容原理產(chǎn)生的排斥力不能平衡引力，于是恒星將繼續(xù)坍塌下去，形成一個(gè)我們稱(chēng)之為“黑洞”的無(wú)限致密的區(qū)域。黑洞表面的引力如此之強(qiáng)，以致在黑洞這個(gè)區(qū)域之內(nèi)不可能有任何東西，包括光線從該區(qū)域內(nèi)逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者。

這意味著，如果有一個(gè)無(wú)畏的航天員和恒星一起向內(nèi)坍塌，并每一秒鐘向環(huán)繞該恒星的宇宙飛船發(fā)一信號(hào)。如果在11點(diǎn)整恒星剛好坍塌到臨界半徑而形成黑洞，那么，宇宙飛船上的同伴們?cè)谑盏胶阈巧系暮教靻T在10點(diǎn)59秒發(fā)出的最后一個(gè)信號(hào)后將再收不到任何信號(hào)。時(shí)間在此終止。人們可以將詩(shī)人但丁針對(duì)地獄入口所說(shuō)的話(huà)恰到好處地用于黑洞：“從這進(jìn)去的人必須拋棄一切希望。”

　　三、上帝是如何啟動(dòng)宇宙的？———宇宙的起源和命運(yùn)

盡管人們對(duì)于宇宙大爆炸后的演化圖景有了一定的了解，但依然有些問(wèn)題始終困擾著人們。比如，為何在空間和時(shí)間的所有地方和方向上表現(xiàn)一致？為何宇宙以這樣接近于介于坍塌和永遠(yuǎn)膨脹模型的臨界膨脹速率開(kāi)始并膨脹下去？盡管在大尺度上宇宙是如此一致和均勻，又如何存在局部的無(wú)規(guī)則性？或者我們可以問(wèn)，在宇宙大爆炸的一瞬間是誰(shuí)決定了宇宙以這種模式演化至今？霍金在此書(shū)中描述了人們?cè)谧匪萦钪嫫鹪吹牡缆飞掀D辛的腳步。

一種是以人擇原理來(lái)解釋的叫作紊亂邊界條件的宇宙起源。就像著名的一大群猴子敲打打字機(jī)，大部分敲出來(lái)的必是廢話(huà)，但純粹的偶然也許會(huì)使它們敲出一行莎士比亞的短詩(shī)。類(lèi)似地，在宇宙開(kāi)端的多種無(wú)規(guī)則可能中，我們剛好生活在這樣一個(gè)光滑一致的區(qū)域里，才有可能使我們這樣復(fù)雜的人類(lèi)存在。另一種解釋稱(chēng)為“暴漲模型”，它認(rèn)為宇宙在開(kāi)始的一瞬間是以加速度膨脹，在遠(yuǎn)小于1秒的時(shí)間里宇宙的半徑增大了100萬(wàn)億億億倍（10的30次方）。

這些理論在不同程序上雖可以解答人們的某些疑惑，但最終不能確定宇宙的根本的內(nèi)在秩序?，F(xiàn)在人們開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)で笠环N將量子力學(xué)和引力結(jié)合起來(lái)的完整而協(xié)調(diào)的理論，在這種理論指導(dǎo)下，人們找到另一種描述宇宙起源及命運(yùn)的模式，即空間——時(shí)間只有有限的尺度，卻沒(méi)有奇點(diǎn)作為它的邊界或邊緣?？臻g——時(shí)間就像表面積有限而無(wú)邊界的地球，只不過(guò)多了兩維。宇宙的開(kāi)端曾使人們想象一個(gè)造物主來(lái)啟動(dòng)這個(gè)世界，但是，如果宇宙是完全自足的、沒(méi)有邊界或邊緣，就意味著它既沒(méi)有開(kāi)端也沒(méi)有終結(jié)——它就是存在。那么，還有上帝存身之處么？

　　四、物理學(xué)的統(tǒng)—終極理論

人類(lèi)在尋求建立一個(gè)適用于宇宙中每一事件的、完整的、協(xié)調(diào)的統(tǒng)一理論，在這理論中不需要選取特定的常數(shù)去符合事實(shí)。尋找這樣的一個(gè)理論被稱(chēng)之為“物理學(xué)的統(tǒng)一”，是當(dāng)代物理學(xué)的首要目標(biāo)。愛(ài)因斯坦用晚年的大部分時(shí)間進(jìn)行這項(xiàng)工作，但沒(méi)有成功。人們將力分為四種，即引力、電磁力、弱核力和強(qiáng)核力，并已通過(guò)所謂的“大統(tǒng)一理論”（GUT）將后三種力統(tǒng)一起來(lái)，而將引力也包括進(jìn)來(lái)的工作正在進(jìn)行之中。

這一工作的難度在于廣義相對(duì)論是一個(gè)“經(jīng)典”理論，它沒(méi)有包含量子理論的不確定性原理，而其他的部分理論又非?；镜匾蕾?lài)于量子力學(xué)。所以必須是將廣義相對(duì)論和量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)。雖然還存在著一些未解決的問(wèn)題，但從目前人們研究的“弦理論”中已看出成功的希望。

　　《時(shí)間簡(jiǎn)史》 - 專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

是先有雞，還是先有蛋？宇宙有開(kāi)端嗎？如果宇宙有開(kāi)端的話(huà)，在此之前還發(fā)生過(guò)什么事情？宇宙從何處來(lái)，又向何處去？時(shí)間的本質(zhì)是什么？它會(huì)有終結(jié)嗎？過(guò)去與將來(lái)之間的差別從何而來(lái)？為什么我們記住的是過(guò)去而不是將來(lái)？這是我們很多人都曾經(jīng)思考過(guò)的問(wèn)題，同時(shí)又深深地被困惑，無(wú)法解答。對(duì)自己存身于其中的宇宙的神秘感卻永遠(yuǎn)潛存在我們每一個(gè)人的心中。

這也就是為什么當(dāng)斯蒂芬·霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》出版后，會(huì)在全世界造成如此巨大影響的原因———這本書(shū)至今累計(jì)發(fā)行量已達(dá)2500萬(wàn)冊(cè)，被譯成近40種語(yǔ)言，也就是說(shuō)，世界上每500個(gè)人中就有一個(gè)人讀過(guò)這部關(guān)于時(shí)間與空間的科學(xué)著作。他的名字憑借《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書(shū)為世人所熟知。

　　其實(shí)，早在70年代，霍金就曾使人為之側(cè)目。他提出了黑洞放射，提出了奇點(diǎn)理論，并且用最通俗易懂的方法向朋友解釋黑洞。朋友們問(wèn)他：“如果黑洞是黑的，你怎么會(huì)看到它呢？”他回答說(shuō)：“你去過(guò)舞廳嗎？在那里你是否看到過(guò)那些穿著黑色晚禮服的男士與那些穿著白裙子姑娘們?cè)谝黄痿骠嫫鹞璧那榫埃慨?dāng)燈光變暗時(shí)，你只能看到姑娘們，假設(shè)姑娘就是普通的星星，而男青年就是黑洞。你看不見(jiàn)黑洞，就像你看不見(jiàn)男青年一樣。但是姑娘們旋轉(zhuǎn)的舞姿使你確信那里一定有什么東西使她們?cè)谛D(zhuǎn)。”從黑洞的故事中，就可顯現(xiàn)日后《時(shí)間簡(jiǎn)史》的科普性。

　　事實(shí)上，霍金一直試圖將愛(ài)因斯坦的相對(duì)論同量子理論綜合起來(lái)，這也是愛(ài)因斯坦和其他科學(xué)家一直未能獲得成功的領(lǐng)域?；艚鹛岢龅姆匠淌接兄诮沂?，為什么宇宙在150億年的時(shí)間里由一點(diǎn)擴(kuò)展成無(wú)限，以及為什么它又以一種被稱(chēng)為“宇宙險(xiǎn)境”的方式對(duì)其本身進(jìn)行收縮。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》是一部講述宇宙奧秘的科普讀物，試圖解答人類(lèi)最古老的命題：時(shí)間是有始有終的嗎？宇宙是無(wú)限的嗎？霍金認(rèn)為宇宙的不斷膨脹表明，宇宙在存在之前有一個(gè)誕生的起點(diǎn)，宇宙誕生的那一刻叫作“宇宙大爆炸”。“時(shí)間——空間在大爆炸奇點(diǎn)處開(kāi)始，并會(huì)在大擠壓奇點(diǎn)處或黑洞的一個(gè)奇點(diǎn)處結(jié)束。任何拋進(jìn)黑洞的東西都會(huì)在奇點(diǎn)處被毀滅。”

在霍金展示給人們的新的宇宙圖景中，他在經(jīng)典物理學(xué)的框架內(nèi)，證明了黑洞和大爆炸奇點(diǎn)的不可避免性；而在量子物理學(xué)的框架內(nèi)，他研究的黑洞輻射理論證明，大爆炸的奇點(diǎn)不但被量子效應(yīng)所抹平，而且宇宙正是起始于此。因此，霍金當(dāng)之無(wú)愧地被贊譽(yù)為本世紀(jì)最重要的廣義相對(duì)論學(xué)者和宇宙學(xué)家。

　　在《時(shí)間簡(jiǎn)史》中霍金所有理論公式都棄置不用，因?yàn)閯e人告誡他，放在書(shū)中的每一個(gè)方程都會(huì)使本書(shū)的銷(xiāo)售量減半?；艚鸪晒α?，此書(shū)自經(jīng)問(wèn)世，已售出1000萬(wàn)冊(cè)?；艚鹪鴳蚍Q(chēng)，寫(xiě)此書(shū)的目的是為了給女兒掙學(xué)費(fèi)，結(jié)果是，他女兒得到了豐足的學(xué)費(fèi)，而讀者獲得了豐富的知識(shí)。

　　人們對(duì)于霍金的景仰，還來(lái)自于霍金對(duì)科學(xué)的執(zhí)著精神和對(duì)生活的勇氣。霍金20歲時(shí)被診斷出患有肌萎縮性側(cè)索硬化，該病將導(dǎo)致癱瘓，醫(yī)生甚至預(yù)言他還只有兩年的壽命，然而霍金卻創(chuàng)造了奇跡。盡管如今他只能坐在裝有馬達(dá)的輪椅里，依靠一個(gè)電腦發(fā)聲合成器，以正常人十分之一的速度與人“交談”，生理上他寸步難行，智慧上卻一躍千年，跑到幾十億光年之外，那宇宙的邊緣。他同其他科學(xué)家一樣，用自己的經(jīng)歷告訴世人：執(zhí)著的探索精神是生命的最大動(dòng)力。

霍金所說(shuō)的一切不可能都是絕對(duì)真理，他是一個(gè)探索者，在不斷探索新的事物。他不僅推崇數(shù)學(xué)作為最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男问竭壿嫷耐Γ幪幰C實(shí)際觀測(cè)結(jié)果作為理論可信的基本條件。正如作者在書(shū)中指出的：“無(wú)論如何，科學(xué)的力量在于凡是未經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的東西就不能被認(rèn)為是真實(shí)的存在。”所以，在任何一種理論被實(shí)驗(yàn)或觀測(cè)事實(shí)多次重復(fù)地證明之前，它是不可能為科學(xué)界所承認(rèn)和接受為一種科學(xué)理論的，不管提出這種理論的是何許人。

就宇宙學(xué)來(lái)說(shuō)，說(shuō)“宇宙在空間和時(shí)間上是無(wú)限的”，這對(duì)哲學(xué)家們來(lái)說(shuō)可能一般地是正確的，但在現(xiàn)代自然科學(xué)中，科學(xué)家們往往避免使用或者根本就不使用這種說(shuō)法。因?yàn)槿魏慰茖W(xué)理論只能以實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)證據(jù)為基礎(chǔ)，而任何實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)只能作用于有限的客體。所以對(duì)于現(xiàn)代天文學(xué)家、宇宙學(xué)家，他們所能研究和討論的只能是可實(shí)驗(yàn)、可觀測(cè)的具體而有限的宇宙，而對(duì)于望遠(yuǎn)鏡看不到的更遙遠(yuǎn)的宇宙深處，他們將會(huì)老老實(shí)實(shí)地告訴你“這還是一個(gè)未解之謎”。

這就是科學(xué)?？茖W(xué)永遠(yuǎn)不會(huì)標(biāo)榜自己“無(wú)所不知”。重要的是，人類(lèi)必須思考，必須繼續(xù)不停地思考。人類(lèi)必須努力拓展知識(shí)領(lǐng)域，但有時(shí)人們確實(shí)不知道從何處入手。我們不知道知識(shí)的邊界在哪兒，是不是？因?yàn)槟悴恢榔瘘c(diǎn)在哪里。

　　如果我們發(fā)現(xiàn)了完整的宇宙理論，我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)地讓所有的人都能理解它的基本原理， 而不僅僅只限于少數(shù)科學(xué)家。到那時(shí)， 我們所有的人——— 哲學(xué)家、科學(xué)家，以及普通大眾，都能夠參與關(guān)于我們和宇宙為什么存在的問(wèn)題的討論。如果我們找到了這一問(wèn)題的答案，人類(lèi)理智將奏起終極勝利的凱歌，因?yàn)槿祟?lèi)獲得了最后的勝利。

　　《時(shí)間簡(jiǎn)史》 - 妙語(yǔ)佳句

　　我們之所以看到宇宙這個(gè)樣子，只是因?yàn)槿绻皇沁@個(gè)樣子，我們就不會(huì)在這里去觀察它。

　　大爆炸是宇宙開(kāi)端的奇點(diǎn)。

　　科學(xué)的力量在于凡是未經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的東西就不能被認(rèn)為是真實(shí)的存在。

　　當(dāng)愛(ài)因斯坦說(shuō)到“上帝不擲骰子”的時(shí)候，他錯(cuò)了。鑒于黑洞給予我們的暗示，上帝不僅擲篩子，而且往往將骰子擲到我們看不見(jiàn)的地方以迷惑我們。