黑洞学说上的“相对论”《时间简史》

·作者简介·

斯蒂芬·威廉·霍金，英国剑桥大学理论物理学和应用数学系教授，当代最伟大的广义宇宙论和相对论家，也是当今享有国际盛誉的伟人之一。霍金被称为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。

斯蒂芬·威廉·霍金出生于1942年1月8日。毕业于英国著名的剑桥大学和牛津大学，并获剑桥大学哲学博士学位。但不幸的是，霍金在21岁时患上了的卢伽雷氏症。从此，肌肉萎缩的霍金不得不坐在轮椅之上，靠着两根手指和外界进行交流。尽管有种种不幸都降临到自己的身上，可霍金仍没对人生失望。他依然像从前一样对科学持有浓厚的兴趣，在不断地探索和努力下，于1988年他完成了一部震撼世界的科普著作《时间简史》。除此之外，霍金还有一些引起科学界震惊的科学著作或论文，如《果壳中的宇宙》、《黑洞与婴儿宇宙及其他论文》。

·作品导读·

霍金的《时间简史》是全球科学著作中的里程碑，是霍金首次为非专家写的一本里程碑式的佳著，一本对知识无限追求，对时空本质之谜不懈的探讨之作。该书探讨了我们对天体物理学以及时空本质的认识的外在局限性，在精彩的序言中霍金介绍了当今有关宇宙的最重要的科学思想，读后让人领略到当代一个最富有想象力、影响深远的思想家的智慧。霍金对黑洞的开创性研究为我们提供了解答宇宙源于何时这一难题的线索。霍金以其敏锐的风格向我们展现了人类的“世界图景”：从亚里士多德时代开始研究到1915年爱因斯坦的突破进展，直到今天这些年轻卓越物理学家令人激动的新观点。时间有初始吗？它又将在何地终结呢？

宇宙是无限的还是有限的呢？带着这些最根本的问题霍金回顾了有关宇宙的重大理论——包括所有的疑问、反论以及尚未解决的矛盾。他认真地解释了伽利略和牛顿的发现，又一步一步地将人们引向爱因斯坦的广义相对论（研究宏观问题），然后又将人们引向本世纪其他重要理论——量子力学（研究微观问题）。最后他探讨了世界性范围努力把广义相对论和量子力学结合成重力量子理论这种统一的理论，试图解决尚未解决的全部难题——他告诉人们为什么他深信伟大的发现已经并不遥远。

·作品概要·

《时间简史》正文共有11章，主要阐述了三个大主题。

第一个主题，包括前1—3章，主要叙述了人类对宇宙图像、时空观念、宇宙演化的基本认识和发展历程，阐明霍金理论产生的基础及其立足点。其中1—2章叙述了几千年来人类的宇宙观和时空观的发展变化，第3章着重阐述近半个世纪以来的突破性发展和新成果，揭示现代宇宙学存在的困难和问题，这也正是霍金提出量子引力理论的出发点。

第二个主题包括4—9章的主要内容。第4、5两章介绍量子力学的基本概念，粒子物理与宇宙的衔接交叉；6—9章阐述了霍金理论的基本内容，包括黑洞概念、黑洞辐射、量子引力效应等，系统地阐明了霍金的宇宙观和时空观。第二个主题的研究，为霍金建构一个完整的、统一的宇宙学理论体系奠定了基础，为量子力学和广义相对论的有机结合创造了前提条件。霍金在他证明奇性定理的成果基础上，将研究视野转移到量子物理学，这个有关非常小尺度的理论观点改变了宇宙开端上一定有奇点的结论，霍金认为，只要考虑了量子效应，奇性则会消失，如此，便有可能预言宇宙是如何起始的。在这里，他做出了毕生最令人吃惊的发现：黑洞不是完全黑的！当人们顾及物质的小尺度行为时，粒子和辐射可以从黑洞中漏出来。黑洞正如同一个热体在不断地辐射着。这种理论无疑又是一个突破性的发现，因为广义相对论曾预言过：当大质量恒星耗尽其核燃料时将会向内坍缩，黑洞便是在这一过程后形成的。霍金和彭罗斯也证明过，它们会继续坍缩直至达到具有无限密度的奇点，这个奇点即是时间的终点。奇点的引力场之强，甚至连照射到它上面的光线都不能从它的区域范围内逃逸，而光线不可能从该处逃逸的区域就叫做黑洞。霍金在第9章则对“时间”进行了集中的精要研究，他认为：科学定律并不能区分前进和后退的时间方向。

第三个主题包括第10、11章的基本内容。是霍金对全书的总结，其中第10章阐述了物理学的总体目标和发展前景，介绍了大统一理论和超弦理论，提出了超统一理论的三种可能结局。第11章中则重申了霍金本人的基本思想观念和主要结论。