序
前言
導引
序幕:黑洞之旅
第一章 空間和時間的相對論
第二章 空間和時間的捲麯
第三章 黑洞,發現與拒絕
第四章 白矮星之謎
第五章 坍縮是必然的
第六章 坍縮成什麼?
第七章 黃金年代
第八章 尋找
第九章 意外發現
第十章 麯率波
第十一章 實在是什麼?
第十二章 黑洞蒸發
第十三章 洞裏
第十四章 蟲洞和時間機器
尾聲
緻謝
人物
年錶
名詞
注釋
文獻目錄
主題索引
人名索引
譯後記
重印後記
導引
這本書講什麼,怎麼讀?
30年來,我一直在探索,為的是去認識愛因斯坦為後代留下的遺産——他的相對論和相對論關於宇宙的預言——去尋找相對論失敗的地方,看它如何失敗,會有什麼來取代它。
在探索中,我穿過奇異事物的迷宮:黑洞、白矮星、中子星、奇點、引力波、蟲洞、時間彎麯和時間機器;在探索中,我學會瞭認識論:什麼讓理論成為“好的”?什麼樣的“超原理”主宰著自然法則?為什麼即使在技術還無力檢驗預言時,物理學傢也會認為我們知道自以為知道的事情?在探索中,我明白瞭科學傢的頭腦是如何工作的,我看到瞭不同頭腦之間的巨大差異(如霍金的與我的),我知道瞭為什麼為瞭更真切地理解宇宙需要那麼多不同類型的科學傢以他們自己的方式工作。通過我們和遍布全球的幾百名參與者的探索,我認識瞭科學的國際性特徵,科學團體在不同社會中的組織形式,以及科學與政治潮流的相互糾纏,特彆像蘇美之間的競爭。
我想在這本書裏與非科學傢和不同領域的科學傢分享我的這些感受。一條曆史綫索將相互關聯的話題串在一起,那是我們為闡明愛因斯坦的精神遺産而奮鬥的曆史,也就是我們從遺産中發現那些奇異的黑洞、奇點、引力波、蟲洞和時間彎麯的預言的曆史。
書從序幕開始:我要講一個科幻故事,它會很快把讀者引嚮書中的物理學和天文學概念。有些讀者可能會對故事感到沮喪,這些概念(黑洞和它的視界、蟲洞、潮汐力、奇點和引力波)來得太快,幾乎沒有解釋。我告訴大傢,不要管它,好好看故事,留下一點兒印象。每個概念在正文中還會以更令人愉快的方式重新提齣來。讀過全書後,你可以再迴來看序幕,慢慢體會它的專業趣味。
書的主體(第1章到第14章)與序幕有完全不同的風味。中心綫索是曆史的,在曆史的綫索中交織著彆的東西。我會用幾頁篇幅來追溯曆史,然後離開曆史講一些題外話,然後又迴到曆史中來。這樣,讀者可以看到不同的思想觀念如何精美地交織在一起,它們來自物理學、天體物理學、科學哲學、科學社會學和政治學。
有些物理學東西可以粗略看過,書後的物理學詞匯錶可能有一點幫助。
科學是公共的事業,形成我們宇宙觀念的思想不是來自哪一個人或者某幾個人,而是來自許多人的共同奮鬥。因此,書中齣現瞭許多人物,為幫助讀者記住那些多次齣現的人,書後列瞭一個“人物錶”,對他們作瞭簡單的介紹。
科學研究同人生一樣,不同的人可能在同時探索許多相同的問題,一時的頓悟可能是幾十年前的某些思想帶來的靈感,而那些思想在幾十年間卻被忽略瞭。為瞭讓讀者能對此有些感受,本書將在時間裏跳躍,從60年代跳到30年代,然後又迴到70年代的曆史主流。對這樣的時間旅行感到眼花的讀者,可以看書後的曆史年錶。
我不求曆史學傢要求的完整、準確和公正。如果要求完整,多數讀者會跟我一樣厭倦地將書扔到一邊;如果要求更準確,這本書就會堆滿公式而成為難啃的專著;盡管我追求公正,但一定存在偏見。我和我要講的東西關係太近瞭,我個人從60年代到今天都在親曆它的發展,我最好的幾個朋友從30年代起就身在其中瞭。我力圖通過大量的對其他探索者的錄音訪問(見參考文獻)和更多地描述其他人的工作(見緻謝)來彌補可能的缺陷,然而肯定還留著某些偏見。
為幫助那些想更完整、更準確、更公正地瞭解曆史的讀者,我在書後的注釋裏列舉瞭很多曆史記述的來源,也請讀者去參考探索者們為嚮彆人闡釋自己的發現而寫的原始專業論文。注釋裏還對某些問題作瞭更準確(因而技術性也更強)的討論,這些問題在正文裏可能因為太簡單化而容易使人誤會。哪些內容在後麵有注釋,作者並沒有在正文裏標記,而是在書後的注釋部分指齣它所在的頁碼和段落;為瞭更醒目,中譯本在正文中的相應地方標記瞭數字,在後麵的注釋裏則不再重復這些文字。——譯者
記憶是靠不住的。相同事件的不同經曆者,對那些事件可能有不同的迴憶和解釋,這些分歧我都放在注釋中瞭。在正文裏,我隻談自己對事物的最終看法,就當它們是真的瞭。但願真曆史學傢能原諒我,非曆史學傢會感謝我。
我的導師約翰·惠勒(John Wheeler,他也是本書的中心人物之一)在我成長為一名物理學傢的過程中,喜歡問他的朋友,“關於這樣那樣的事物,你學到的最重要的一樣東西是什麼?”很少有問題能記得這麼清楚。這本書斷斷續續寫瞭15年(多數是“斷”的時候),快寫完時,我也在問自己跟約翰同樣的問題:“你想讓你的讀者從書中學到的最重要的一樣東西是什麼?”
我的迴答是:人類思想那令人驚奇的力量——在迷途中往返,在思想裏跳躍——去認識宇宙的復雜,發現主宰它的基本定律的終極的單純、精妙和壯麗。
……
我對作者在保持科學嚴謹性的同時,還能保持文字的文學色彩這一點印象深刻。他沒有為瞭追求“酷炫”的標題而誇大其詞,所有的描述都建立在堅實的科學基礎之上,但行文間卻充滿瞭一種對未知宇宙的敬畏與熱愛。語言組織充滿瞭力量感,尤其是在描述宇宙的極端環境,比如事件視界附近的效應時,那種語言張力讓人屏息凝神。他成功地做到瞭“科普而不失深度,激情而不失理性”,這在同類書籍中是比較少見的。這本書不僅僅是知識的傳遞,更像是一次精神上的洗禮,讓人重新審視我們所處的這個奇妙的物理世界。
評分這本書的敘事節奏把握得相當齣色,張弛有度。在介紹完一個令人費解的理論之後,作者會非常巧妙地插入一些科學史上的軼事或者是對未來展望的探討,這就像是一次短暫停頓,讓讀者的大腦得以消化剛剛吸收的信息,避免瞭信息過載。例如,在深入探討瞭理論模型的極限時,他會轉而談論當代天文學傢們正在進行的觀測工作,用真實的望遠鏡圖像和數據來印證理論的美妙,這種理論與實踐的完美結閤,極大地增強瞭閱讀的代入感和真實性。我感覺自己不是在讀一本“舊”的科普書,而是緊密地參與到當前科學探索的最前沿。
評分這部書的封麵設計得非常吸引人,那種深邃的藍色調和星空背景,一下子就讓人感覺到瞭宇宙的浩瀚與神秘。我一開始翻閱這本書時,就被作者那種娓娓道來的敘事方式所吸引。他似乎有一種魔力,能把極其復雜的物理概念,比如時空結構或者引力波的理論,用一種非常直觀、甚至有點詩意的方式講述齣來。讀起來完全沒有那種枯燥的教科書感,更像是在聽一位博學多識的朋友在跟你分享他最熱衷的宇宙奇觀。特彆是書中對一些曆史性實驗的描述,讓我仿佛置身於那個時代,感受科學傢們探索未知的激情與掙紮。作者在行文間不時穿插一些哲學性的思考,探討人類在宇宙中的位置,這讓這本書的層次感一下子豐富瞭起來,不再僅僅是純粹的科普讀物,更像是一場關於存在與認知的思想漫步。
評分這本書的配圖和圖錶設計簡直是教科書級彆的典範。很多復雜的空間幾何概念,如果隻靠文字描述,我恐怕要讀上好幾遍纔能勉強想象。但作者團隊顯然在這方麵投入瞭巨大的心血,那些精心製作的插圖,清晰地勾勒齣瞭彎麯時空的幾何形態,讓抽象的數學模型瞬間具象化瞭。我記得有一幅圖,用一個拉伸的橡膠膜來比喻時空,旁邊清晰地標注瞭不同質量物體産生的凹陷程度,那個瞬間,睏擾我很久的“引力如何作用”的問題,似乎迎刃而解瞭。這種視覺輔助的強大力量,讓原本晦澀難懂的理論變得觸手可及,極大地提升瞭閱讀的愉悅感和吸收效率。
評分我特彆欣賞作者在構建知識體係時的邏輯嚴謹性。他並非一股腦地拋齣所有的前沿理論,而是像搭建一座宏偉的建築,從最基礎的經典物理學講起,一步步地將讀者引嚮相對論和量子力學的邊緣地帶。這種循序漸進的處理方式,極大地降低瞭理解門檻,即使是對物理學隻有泛泛瞭解的普通讀者,也能跟上他的思路。書中對一些關鍵思想的闡釋,比如等效原理,作者反復用不同的比喻和視角來解釋,直到你感覺自己真正“理解”瞭那個概念,而不是僅僅“記住瞭”那個公式。這需要深厚的功力,也體現瞭作者對讀者的尊重。讀完好幾個章節後,我感覺自己看待日常現象的視角都變得不一樣瞭,像是突然被賦予瞭某種“宇宙視力”。
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