果殼中的宇宙

　　告訴你我們的宇宙，告訴你我們的未來...相對論和量子論是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就。尤其是前者，他完全是人類智慧的偉大構(gòu)筑。所以在《果殼中的宇宙》的第一章相對論簡史中主要是關(guān)于愛因斯坦的生平。量子論則是實驗觀測的被動產(chǎn)物，它的含義迄今還解釋不清。在廣義相對論中，時空不再是一個被動的背景，而是宇宙演化的主動參與者。物質(zhì)分布使時空彎曲?，F(xiàn)在再去侈談宇宙之外的空間和時間，對這些概念進行所謂的思辨，只能是倒退到圣奧古斯丁之前。牛頓的時空觀是一個虛幻，而虛幻的唯一功能是對軟弱者的安慰。愛因斯坦的引力論是將萬有引力歸結(jié)為時空的曲率。那么時空能否被彎曲得這么厲害，以至于人們可以返回到過去改變歷史呢？嚴(yán)格的科學(xué)計算指出，這是不可能的。那么關(guān)于預(yù)言將來的能力呢？現(xiàn)在看來它至少在三個層次上受到限制。第一，是動力學(xué)系統(tǒng)的混沌行為，使得拉普拉斯意義上的決定性在實際上是不可能實現(xiàn)的。第二，在量子力學(xué)中狀態(tài)是由波函數(shù)描述的，海森堡的不確定性原理使得經(jīng)典意義上的決定性被減半。第三，不平凡的時空拓?fù)?，使波函?shù)被密度矩陣所取代，就在這里引進了熱力學(xué)意義上的隨機性。宇宙的未來是怎樣的呢？如果我們承認(rèn)科學(xué)定律的普適性和無窮威力，則不管人類的雄心有多大，畢竟要受環(huán)境和人口問題的限制，我們不能和這些限制作無望和愚昧的搏斗。人類只能采用一種明智和節(jié)制欲望的生活方式。從《時間簡史》首版以來的十年間，相對論家、宇宙學(xué)家和粒子物理學(xué)家通力合作，在尋找宇宙最核心的萬物理論上取得長足進展。但和人們以往期望不同的是，我們可能不再具有統(tǒng)一理論的唯一表述，這正如不能用一張地圖描繪整個地球表面一樣。這種所謂的M－理論把超引力和五種弦理論在一個單獨的理論框架中統(tǒng)一起來。超弦理論是在不同情形下對自然的方便的近似。但是M－理論的整體概況還是不很清楚。我們的宇宙很可能是高維空間中的一個四維膜，我們的宇宙果殼也就更加神奇了。困擾天體物理學(xué)家多年的暗物質(zhì)很可能是影子星系的貫穿高維空間到達(dá)我們星系的引力效應(yīng)，引力的近距效應(yīng)和牛頓定律有偏差等等。四維膜之外的高維空間的行為如何是個饒有興趣的問題。但是只要它們對膜世界具有相同的效應(yīng)，對于它們的區(qū)別就沒有意義。量子宇宙學(xué)家就相信無中生有的場景而言是徹底的無神論者，就科學(xué)的方法論而言是不可救藥的實證主義者，而就沉迷于宇宙和理論的美而言，又是泛神論者。...[更多內(nèi)容]

　　史蒂芬·霍金 （Stephen Hawking） 于1942年1月8日生于牛津，那一天剛好是伽利略逝世三百年?？赡芤驗樗錾诘诙问澜绱髴?zhàn)的時代，所以小時候?qū)δＰ吞貏e著迷。他十幾歲時不但喜歡做模型飛機和輪船，還和學(xué)友制作了很多不同種類的戰(zhàn)爭游戲，反映出他研究和操控事物的渴望。這種渴望驅(qū)使他攻讀博士學(xué)位，并在黑洞和宇宙論的研究上獲得重大成就?；艚鹗⑺臍q時已下定決心要從事物理學(xué)和天文學(xué)的研究。十七歲那年，他考到了自然科學(xué)的獎學(xué)金，順利入讀牛津大學(xué)。學(xué)士畢業(yè)后他轉(zhuǎn)到劍橋大學(xué)攻讀博士，研究宇宙學(xué)。不久他發(fā)現(xiàn)自己患上了會導(dǎo)致肌肉萎縮的盧伽雷病。由于醫(yī)生對此病束手無策，起初他打算放棄從事研究的理想，但后來病情惡化的速度減慢了，他便重拾心情，排除萬難，從挫折中站起來，勇敢地面對這次的不幸，繼續(xù)醉心研究。七十年代，他和彭羅斯證明了著名的奇性定理，并在1988年共同獲得沃爾夫物理獎。他還證明了黑洞的面積不會隨時間減少。1973年，他發(fā)現(xiàn)黑洞輻射的溫度和其質(zhì)量成反比，即黑洞會因為輻射而變小，但溫度卻會升高，最終會發(fā)生爆炸而消失。八十年代，他開始研究量子宇宙論。這時他的行動已經(jīng)出現(xiàn)問題，后來由于得了肺炎而接受穿氣管手術(shù)，使他從此再不能說話?，F(xiàn)在他全身癱瘓，要靠電動輪椅代替雙腳，不但說話和寫字要靠計算機和語言合成器幫忙，連閱讀也要別人替他把每頁紙攤平在桌上，讓他驅(qū)動著輪椅逐頁去看。霍金一生貢獻于理論物理學(xué)的研究，被譽為當(dāng)今最杰出的科學(xué)家之一。他的著作包括《時間簡史》及《黑洞與嬰兒宇宙以及相關(guān)文章》。雖然大家都覺得他非常不幸，但他在科學(xué)上的成就卻是在他在病發(fā)后獲得的。他憑著堅毅不屈的意志，戰(zhàn)勝了疾病，創(chuàng)造了一個奇跡，也證明了殘疾并非成功的障礙。他對生命的熱愛和對科學(xué)研究的熱誠，是值得年輕一代學(xué)習(xí)的。