第一推动丛书 宇宙系列:时空本性 [The Nature of Space and Time] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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史蒂芬·霍金，罗杰·彭罗 著，吴忠超 杜欣欣 译

图书标签:

• 物理学
• 宇宙学
• 时空
• 相对论
• 科学普及
• 哲学
• 天文学
• 理论物理
• 科普读物
• 第一推动丛书

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535794536

版次：1

商品编码：12298831

包装：平装

丛书名： 一推动丛书宇宙系列

外文名称：The Nature of Space and Time

开本：32开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：162

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

这是继爱因斯坦和玻尔辩论之后本世纪重要的论争，书中两位物理大师的观点承载着很多思想火花，值得热爱科学的我们细细品味。用数学作为眼睛，探究时空的本质问题，如果你喜欢烧脑过瘾的学说，这本书很适合你。2018年新版的《第*推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。

内容简介

本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的六次演讲和辩论而成，辩论主要围绕量子场论和广义相对论这两种成功的理论是否可以被统一的问题。尽管争论的问题不同了，但同之前那场著名的辩论一样，在这里彭罗斯担任爱因斯坦的角色，而霍金充任玻尔的角色，他们的观点同样闪烁着人类智慧的光芒。

作者简介

作者介绍：

史蒂芬·霍金(Stephen W.Hawing)，英国著名理论物理学家，是《时间简史》《果壳中的宇宙》的作者，被尊崇为继爱因斯坦以来*杰出的理论物理学家。

罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），博学的数学兼物理学家，现任牛津大学罗斯·玻勒数学教授，《皇帝新脑》的作者。

译者介绍：

吴忠超，1946年出生于福州，1968年毕业于中国科技大学无线电系，并任教于该校。1984年在霍金教授指导下，获得剑桥大学博士学位。

杜欣欣，1954年出生于重庆，1982年毕业于北京经济学院。1986年获得纽约州立大学布法罗分校硕士学位。

目录

前言

感谢

第一章 经典理论

第二章 时空奇性结构

第三章 量子黑洞

第四章 量子理论和时空

第五章 量子宇宙学

第六章 时空的扭量观点

第七章 辩论

参考文献

精彩书摘

第一章　经典理论（部分）

史蒂芬·霍金

罗杰·彭罗斯和我将在这些讲演中发表我们关于时空本性的相关的但是相当不同的观点。我们将交替讲演，每人讲三次，最后是有关我们不同方法的讨论。我应当在此强调，这些讲演是相当技术性的。假定听者具有广义相对论和量子理论的基本知识。

里查德·费因曼写过一篇短文，描述他参加广义相对论会议的经验。我想那是1962年在华沙召开的会议。他对与会者的能力以及文不对题非常瞧不起。此后不久广义相对论的声望扶摇而上，并引起广泛兴趣，这应大大地归功于罗杰的研究贡献。在此之前，广义相对论被表达成在单独坐标系统下的一堆繁复的偏微分方程。人们在找到一种解后即欢欣鼓舞，根本不在乎其是否在物理学上有意义。然而，罗杰引起了诸如旋量和全局方法的现代概念。他首先指出，不必准确地解方程，即能发现一般性质。正是他的第一道奇性定理引导我去研究因果性结构并刺激我有关奇性和黑洞的经典研究的灵感。

我认为罗杰和我在经典工作方面的观点相当一致。然而，我们在量子引力，或者毋宁说量子理论本身的研究上分道扬镳。虽然我因为提出过量子相干性丧失的可能性，而被粒子物理学家们认定为危险的激进主义者，但和罗杰相比，肯定只能算作保守主义者。我采取实证主义的观点，物理理论只不过是一种数学模型，询问它是否和实在相对应是毫无意义的。人们所能寻求的是其预言应与观察的一致。我以为罗杰内心自认为是位柏拉图主义者，这要由他自己承认才算。

虽然有人提出，时空可以有分立结构，我看不出有任何理由应当抛弃连续的理论，因为它曾经是这样的成功。广义相对论是一项漂亮的理论，它和迄今进行的所有观察都符合。它也许在普朗克尺度下需要修正，但是我认为这不会影响由它作出的许多预言。它也许只不过是某种更基本理论的低能近似，比如说弦理论，但是我认为弦理论被过分兜售。首先，人们不清楚，广义相对论和超引力中的其他各种场相结合时，是否能给出有意义的量子理论。关于超引力死亡的报道极尽夸张之能事。第一年所有人都相信超引力是有限的。下一年时尚变更，所有人又都说超引力肯定有发散，虽然迄今没有人真正找到这种发散。我不讨论弦理论的第二种原因是，弦理论没有做过任何可以检验的预言。与此成鲜明对比的是，我将要讲到的，量子理论广义相对论的直接应用已经作出了两项可以检验的预言。其中的一项预言是，在暴涨期的小微扰的发展似乎已为最近观察到的微波背景的起伏所证实。另一项预言，黑洞应当热辐射，在原则上是可以检验的。我们所要做的一切是去发现太初黑洞。可惜的是，周围似乎没有很多。如果有的话，我们就知道如何量子化引力。

甚至如果弦理论真的是自然的终级理论，那么这些预言也没有一个要被改变。但是弦理论，至少在它目前的发展阶段上，除了声称广义相对论为它的低能有效理论外，根本做不出这些预言。我怀疑这种情形将会一成不变，弦理论也许永远做不出广义相对论或者超引力所做不出的预言。如果果真如此，人们就怀疑，弦理论是否为一种真正的科学理论。没有特别的可以在观测上检验的预言，光是数学上的漂亮和完备是否就已经足够了？况且，现阶段弦理论既不漂亮也不完备。

由于这些原因，我将在这些讲演中讨论广义相对论。我将集中于两个领域，在这两个领域引力似乎引起和其他场论完全不同的特点。第一个是引力使时空具有一个开端也许还具有一个终点的观念。第二个是似乎存在不同于粗粒化产生的内禀的引力熵的发现。某些人声称，这些预言不过是半经典近似的人为的产物。他们说，弦理论也就是真正的量子引力论，将会抹平这种奇性并对黑洞辐射引进相干性，因此在粗粒化含义上它只不过是近似热性的。如果情形果真如此，则是相当无趣的。引力就和其他场相类似。但是，我相信，它是显著不同的，因为它自己形成供自己表演的舞台，而不像其他的场一样，只不过是在固定的时空背景中表演。也正因为如此才导致时间具有开端的可能性。它还导致宇宙中观测不到的区域所引出的我们无法度量的引力熵的概念。

我在这次讲演中回顾经典广义相对论中导致这些观念的工作。我在第二次和第三次讲演（第三章和第五章）中将指出，进入量子理论后，它们将如何被改变被推广。我的第二次讲演是关于黑洞的，而第三次是关于量子宇宙学。

前言/序言

1994年在剑桥大学的伊萨克·牛顿数学科学研究所进行了一项为期6个月的计划，本书所记载的在罗杰·彭罗斯和史蒂芬·霍金之间进行的一场辩论是该计划的高潮。它描述了一场有关宇宙本性的某些最基本的观念的严肃的讨论。不用说，我们还未到达尽头，处处充满了不确定性和争议，还有许多可供论争的。

60多年前，关于量子力学的基础，在尼尔斯·玻尔和阿尔伯特·爱因斯坦之间进行了一场著名的旷日持久的辩论。爱因斯坦拒绝把量子力学接受为终极理论。他发现，它在哲学上是不充足的，他对以玻尔为代表的哥本哈根学派的正统解释发动了一场猛烈的战争。

在某种意义上，彭罗斯和霍金之间的辩论可以视作早期那场论争的继续，在这里彭罗斯担任爱因斯坦的角色，而霍金担任玻尔的角色。尽管问题变得更为复杂，也更为广泛，但是正如过去那样，技巧的论证和哲学的观点相互纠缠，无法分开。量子理论，或者它的更高级的形式量子场论，现在已被高度发展，在技巧方面已经十分成功，尽管还存在像罗杰·彭罗斯这样的在哲学上持怀疑态度者。广义相对论，也就是爱因斯坦的引力论，也同样经历了时间的考验，并取得了举世瞩目的成功，虽然还遗留有关奇性或者黑洞的严重问题。

主导霍金彭罗斯讨论的真正关键在于把这两种成功的理论结合在一起，并产生一种“量子引力”的理论。这里牵涉到许多高深的概念和技术问题，这便是这些讲演中探讨的范围。

本书所涉及的基本问题，包含诸如“时间箭头”，宇宙诞生处的初始条件以及黑洞吞没信息的方式。霍金和彭罗斯在有关所有这些以及许多其他的问题上都非常微妙地采取了不同的立场。不管在数学上还是在物理上他们都认真地表述自己的看法，其争论的形式使富有意义的相互批评得以实现。

虽然有些讲演需要读者具备数理知识的背景，但是许多论证是在使更广大读者感兴趣的更高深的水平上进行的。读者至少对于所讨论的观念的广阔和精微，以及对于寻找一种包括引力论和量子论在内的宇宙和谐图像的伟大挑战能获知梗概。

迈克尔·阿蒂雅

《第一推动丛书·宇宙系列：时空本性》一书，并非简单地罗列物理定律或数学公式，而是深入探索了我们理解宇宙最基础的两个概念——空间与时间的哲学与物理本质。它邀请读者踏上一场跨越数个世纪的智慧之旅，从古代先哲的朦胧猜想到现代物理学的精妙论述，揭示了时空的奥秘如何一次次颠覆我们对现实的认知。 本书的开篇，将我们带回到古希腊，追溯亚里士多德等哲学家对空间和时间的早期思考。他们将空间视为物体存在的“场所”，将时间视为运动的“度量”，这些朴素的观念在很长一段时间内构成了人类理解世界的基础。然而，随着科学的进步，这些观念的局限性逐渐显现。 接着，作者笔锋一转，聚焦于艾萨克·牛顿。牛顿的绝对时空观，认为空间是独立于物体而存在的“容器”，时间则以恒定的速率均匀流逝，为经典力学奠定了基石。这种直观而强大的理论，在解释宏观世界的运动规律方面取得了辉煌的成功。本书会细致剖析牛顿的这一理论体系，解释它如何通过数学语言精确地描述物体的运动状态，以及它在科学发展史上的重要意义。读者将了解到，即使在今天，牛顿的绝对时空观在许多日常场景和工程应用中仍然是极具价值的工具。 然而，科学的探索从不停止。19世纪末20世纪初，一系列实验现象，如迈克尔逊-莫雷实验的“零结果”，挑战了以太的存在，也预示着牛顿的时空观可能并非终极真理。此时，阿尔伯特·爱因斯坦横空出世，以其革命性的思想彻底重塑了我们对时空的认知。 本书的核心部分，将详尽地阐述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。读者将跟随作者的引导，理解狭义相对论如何通过“光速不变”这一基本原理，揭示出时间和空间并非独立存在，而是相互关联，形成一个统一的“时空”整体。速度的差异会影响时间的流逝和空间的尺度，即“时间膨胀”和“长度收缩”效应。这些颠覆常识的结论，将通过清晰的逻辑推理和形象的比喻展现出来，帮助读者建立起对相对时空观的基本认识。 更令人惊叹的是广义相对论。本书将深入浅出地解释，爱因斯坦如何将引力视为时空弯曲的表现。质量和能量的存在会扭曲周围的时空，而物体在这种弯曲的时空中沿着“测地线”运动，我们将其感知为引力。这本书会详细介绍广义相对论如何成功解释行星的轨道异常、光线的弯曲以及黑洞的存在等现象，甚至预测了引力波的存在，而这也在近年的实验中得到了证实。读者将体会到，广义相对论是如何将引力这一古老而神秘的力，置于几何学的宏伟框架之中。 除了对爱因斯坦理论的深入解读，本书还将探讨时空的其他前沿和深刻问题。例如，在量子力学蓬勃发展的背景下，时空是否具有量子化的性质？微观世界的量子涨落是否会对时空的结构产生影响？书中会介绍科学家们在量子引力领域进行的各种尝试，包括弦理论、圈量子引力等，虽然这些理论尚处于发展阶段，但它们代表了人类对时空更深层本质的探索方向。 本书还将触及一些更具哲学意义的讨论。例如，时间的方向性——为什么我们只能朝一个方向感知时间流逝，而无法逆转？熵增原理在其中扮演了怎样的角色？因果律在相对论时空中的地位又如何？这些问题将引导读者思考，我们对时间和空间的直观感受，在多大程度上是宇宙的真实属性，又在多大程度上是我们的意识结构所决定的。 此外，《第一推动丛书·宇宙系列：时空本性》还会提及一些关于宇宙学与时空联系的观点。宇宙的膨胀、大爆炸理论，以及宇宙的终极命运，都与时空本身的性质息息相关。理解时空的演化，就是理解我们所处宇宙的宏伟史诗。 本书并非一本枯燥的教科书，它充满了对科学探索精神的赞美，以及对人类智慧的敬意。作者善于将复杂的概念转化为易于理解的语言，并通过历史的视角，展示了科学家们是如何一步步克服困难，挑战权威，最终揭示出时空更加深刻的真相。书中可能还会穿插一些引人入胜的科学史故事，或者著名科学家的生平轶事，为读者增添阅读的乐趣。 总而言之，《第一推动丛书·宇宙系列：时空本性》是一本旨在激发读者对宇宙奥秘的无限好奇心的读物。它不提供现成的答案，而是引导读者一同思考，一同探索。通过阅读本书，你将不再仅仅将空间视为一张地图，将时间视为一个钟表，而是会以一种全新的、更加深刻的视角来审视我们所栖居的这个奇妙的宇宙，理解那些支配着一切运动和演化的最根本的法则。它将让你体会到，科学的魅力不仅在于发现，更在于不断追问“为什么”和“如何是”的过程中。这本书，或许会改变你看待世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

说实话，读完这本书后，我对日常生活中的许多细微之处都有了新的体悟，这正是一本优秀的科普读物带来的最大价值——它拓展了你感知世界的能力。比如，当我走在路上感到脚步匆忙时，我竟然会联想到时间膨胀效应的微小量级差异，尽管这在现实中微不足道，但那种将宏大理论应用到日常情景的思维游戏，着实有趣。它不仅仅是关于黑洞、虫洞或宇宙大爆炸的奇观展示，它更深层次地在重塑你对“存在”本身的理解。每次合上书本，那种感觉就像是你的思维被重新校准了一次，对时间流逝的感知，对空间尺度的想象，都被提升到了一个全新的、更具批判性的维度。这绝对是一次值得所有对世界抱有好奇心的人反复品读的智力冒险。

评分☆☆☆☆☆

与其他科普读物不同的是，这本书在探讨前沿概念时，并没有急于给出“标准答案”，而是非常坦诚地展示了科学探索过程中的争议、未解之谜和哲学思辨。这种“不确定性”的处理，反而让我感到极大的安慰和共鸣。它没有把科学家塑造成无所不能的神，而是展现了他们如何面对知识的边界，如何提出大胆的假设，以及这些假设又如何与我们日常的直觉产生激烈碰撞。我特别欣赏它对历史脉络的梳理，如何从牛顿的绝对时空观，一步步过渡到爱因斯坦的相对性革命，再到量子场论对时空概念的冲击。这种层层递进、不断自我修正的科学精神，比单纯罗列结论来得更有教育意义。它教会我的不是“是什么”，而是“我们是如何知道现在的这些知识的”。

评分☆☆☆☆☆

我一直是个对纯理论物理抱持着敬畏和一丝畏惧的普通读者，毕竟那些复杂的数学公式和抽象的概念常常让人望而却步。然而，这本书的叙事方式彻底颠覆了我的固有印象。作者似乎有一种天赋，能够将那些常人认为晦涩难懂的物理学概念，转化为生动、甚至带点诗意的语言来阐释。例如，当我读到关于引力透镜的描述时，它不再是教科书上冷冰冰的公式，而变成了一幅关于宇宙光线如何被巨大质量扭曲、如同穿过老式哈哈镜一般的奇妙景象。这种叙述的流畅性和比喻的巧妙性，让我在阅读过程中几乎没有感受到任何认知上的“卡壳”。它更像是在听一位学识渊博的长者，用最亲切、最引人入胜的故事，向你娓娓道来宇宙深处那些最基本的运行法则。我甚至能想象到作者在讲述这些内容时的那种神采飞扬的姿态，这使得阅读体验充满了感染力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表设计，简直是为深度学习者量身定做的。许多关键概念，比如四维时空的概念演化，或者某些理论模型示意图，都采用了跨页的大幅图解，信息密度高但结构清晰，极大地减轻了大脑对空间几何的负荷。我发现自己会不自觉地停下来，仔细研究那些细微的标注和箭头指向，常常在图表本身就能领悟到文字描述难以传达的精髓。对于那些想要深入理解特定物理学模型，但又不想被纯粹的数学推导绊住手脚的读者来说，这种图文结合的深度策略无疑是极度友好的。它平衡了“广度”的科普需求和“深度”的理解渴望，让人感觉仿佛拥有了一本结合了艺术画册与专业教材特点的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，那种深邃的、仿佛能将人吸进去的宇宙黑，配上那些错综复杂、闪烁着微光的星云图景，让人在第一时间就感觉自己要踏入一个完全不同的维度。我记得我是在一个阳光明媚的下午翻开它的，但仅仅是目光扫过那些精美的插图和版式设计，我的思绪就已经完全被拉扯到了极远之处。纸张的质感也处理得非常到位，不是那种廉价的、泛着油光的纸张，而是略带哑光和纹理，拿在手里有一种沉甸甸的、仿佛握住了某种古老知识的仪式感。装帧工艺也相当考究，书脊的缝合处平整而坚固，看得出作者和出版方对这套“第一推动丛书”系列是倾注了极大的心血的。光是站在书架前，仅仅是欣赏它的外观，就能感受到它蕴含的某种宏大叙事的力量，让人忍不住想要立刻揭开它的神秘面纱，去探寻那隐藏在华美外表下的深刻内涵。这种对物理形态的精雕细琢，无疑为接下来的精神之旅铺设了一条令人心驰神往的序曲。

评分☆☆☆☆☆

一套49本，还差一本，菜场暂时无货

评分☆☆☆☆☆

给朋友买的，很佩服能看这么多书，打算以后给孩子买一套。

评分☆☆☆☆☆

太牛的一套书了，非常非常喜欢看，希望自己能看完

评分☆☆☆☆☆

七篇演讲录，买过作者的《莎士比亚，牛顿，贝多芬：不同的创造模式》，本书算是前一本书的蛋炒饭。在思维模式方面还是很有参考价值的。“真理”一词有些吓人。诺贝尔奖获得者。

评分☆☆☆☆☆

包装精美的一本书。不过内容有些难懂。这本书比较专业。读起来可能不会特别轻松。不过依然是一本好书。推荐！

评分☆☆☆☆☆

很早就想下单了，这两天天气不错，下单吧。哈哈哈哈，，，，。

评分☆☆☆☆☆

最近的书都是在京东上买的又快又好又便宜此乃批量评价，没有问题就留下这样一段话和一张图

评分☆☆☆☆☆

烧脑之书。锻炼脑力非常棒。

评分☆☆☆☆☆

又到一年一度的买书盛宴，可惜东哥今年不太给力，优惠力度太小家子气了，发券也是偷偷摸摸的耍人玩，还好准备的早，存了几张优惠券，看到心水的书参加活动，第一时间就下单了，送货很快，到手品相完美，现在优惠也玩起心理战了，最后几个小时放水优惠券，没经验和控制力，容易上头买一堆用不上的书，希望大家别被套路了，不过京东确实是买书人的福地，必须赞一个