我们人类孤独吗? 想知道自己在宇宙中的位置是人类的核心向往,千百年来人们一直在思考这个问题。事实上,在基督诞生前数百年,阿那克西曼德和伊壁鸠鲁等希腊哲学家推测宇宙中充满了行星,其中许多可能支持生命存在。然而,在很长一段时间内,我们都无法超越单纯的推测——直到我们发明了望远镜并对科学方法有了正确的理解。人类在几个世纪前就实现了这两个里程碑,现在科学家们正在全力寻找外星生命。嗯,有点夸大其词。但是我们已经取得了相当大的进步,尤其是在过去十年左右的时间里,一些重大发现可能很快就会到来。让我们简要地看看寻找外星人的方向和方法。 早些年,不幸的是,阿那克西曼德、伊壁鸠鲁和他们的追随者所拥护的“宇宙多元论”理论并没有成功。它被柏拉图和亚里士多德等重量级人物的观点所推翻,他们认为地球是独一无二的。后一种观点与在整个中世纪及以后统治欧洲的基督教教义非常吻合。因此,在很长一段时间内, 假设在我们自己之外存在支持生命的世界,这被认为是奇怪的,而且通常是彻头彻尾的危险。随着哥白尼革命的曙光,在 16 世纪开始以另一种方式摆动。2009 年,时任美国宇航局首席 历史 学家的史蒂文·迪克告诉作家迈克尔·希尔伯: “一旦意识到所有行星都围绕太阳转,就不难想象其他行星会像地球一样。” 这种势头是随着约翰内斯·开普勒、伽利略·伽利莱和艾萨克·牛顿等知识巨头继续充实我们太阳系的运作方式而建立起来的,这些努力在启蒙运动期间达到了近乎狂热的程度。例如,在 17 世纪,捷克天文学家 Anton Schyrleus 考虑过木星上的生物可能是什么样子。而在18世纪,威廉·赫歇尔,发现都天王星和红外光的存在,推测整个生命的太阳系是广泛-包括太阳的表面上。(赫歇尔认为太阳是一颗巨大的行星。)大约在同一时间,科学家们开始思考如何与我们假定的宇宙邻居进行交流。著名的德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯 (Carl Friedrich Gauss) 是这个新兴的外星智能 (METI) 消息传递领域的先驱之一。在 1800 年代初期,高斯提议在西伯利亚森林中雕刻巨大的几何形状,以向生活在月球上的“月球人”展示我们在这里并知道如何做一些数学运算。 与此同时,奥地利天文学家约瑟夫·约翰·冯·利特罗建议在撒哈拉沙漠中挖掘巨大的海沟,用水填充沟渠,并用煤油覆盖液体层。然后煤油会被点燃,产生一个火热的信号,希望能引起任何在地球上密切关注的外星人的注意。这些特别的想法从未被实施。但一个世纪后,科学家们确实开始将一些外星人狩猎谈话付诸行动。 第一个真正的生命搜索项目发生在 1924 年 8 月,当时由天文学家大卫·佩克·托德领导的一组科学家使用飞艇将无线电接收器放在离地面几英里的地方——人们认为这是一个聆听的好地方来自火星上的生物的信息,当时它正在特别接近地球。 但直到 1960 年,对地外文明的搜索才真正开始。那一年,康奈尔大学天文学家弗兰克·德雷克在西弗吉尼亚州使用射电望远镜收听来自鲸鱼座头和波江座的信号。这项名为 Ozma 项目的努力融合了 Giuseppe Cocconi 和 Philip Morrison 1959 年发表的开创性论文中的想法。从那时起,科学家们一直在寻找。最初,他们几乎只专注于无线电信号,但现在也开始使用闪光。这些是越来越普遍的“光学SETI”努力的目标。 SETI科学家必须保持开放的心态;毕竟,我们不知道先进的外星文明会发出什么样的信息。因此,该领域的天文学家通常会寻找看起来奇怪和人造的信号,这些信号来自深空,不是由任何已知的自然天体物理现象产生的。 如果信号再次出现也很好,因此可以反复详细地研究它。一次性可以永远保持神秘,令人沮丧,就像 1977 年著名的“哇!” 信号显示。在那种情况下,俄亥俄州立大学运营的一个无线电天线接收到了一些如此有趣的东西,以至于天文学家杰里·埃曼写道:“哇!” 在数据打印输出上。研究人员一次又一次地搜索同一片天空,希望得到另一个,但他们从未做到。 应该指出的是,SETI 狩猎在 历史 上一直是一项小规模的行动。找到足够的钱来维持望远镜运行一直是一个问题。美国国会于 1993 年取消了计划中的 NASA SETI 项目,从那时起,ET 猎人大多不得不转向私营部门以获取现金。没有稳定的资金,几年来进展缓慢。但最近私人资金更自由地流入 SETI 领域。其中大部分来自一个人: 科技 亿万富翁尤里米尔纳。米尔纳热衷于寻找外星生命,于 2015 年制定了一项名为“突破计划”的雄心勃勃的计划,以寻找外星人。 Breakthrough 旗下的项目包括耗资 1 亿美元的Breakthrough Listen SETI 活动和耗资 1 亿美元的Breakthrough Starshot,旨在开发以大约 20% 的光速向附近的系外行星系统发送微型机器人探测器所需的技术。还有突破性消息,旨在帮助人类制作最好的消息发送到宇宙中,并鼓励关于 SETI 的辩论和对话。科学界内部对 SETI 存在相当多的争论。 包括已故物理学家斯蒂芬霍金在内的一些人认为,向外星人宣传我们的存在是不明智的,外星人的本质和意图对我们来说完全是个谜。毕竟,这些生物可能会在收到我们的地址后掠夺我们的星球。但其他研究人员认为,任何先进到足以前往地球奴役或吃掉我们的生物无论如何都会知道我们在这里。Breakthrough Message 承诺在这场辩论结束之前不会实际广播任何 SETI 信号。但人类已经多次发出信息,最著名的是 1974 年的阿雷西博信息。而那些只是有意的、定向的信件;我们在任何时候都在向各个方向泄漏无线电信号,为任何接近它们的人提供宇宙信息。 在火星上寻找生命 大约在 SETI 离开地面的同时,行星科学家开始对外星世界进行第一次仔细观察。1964 年,水手 4号飞越火星,传回了这颗红色星球的第一张近距离照片。这些照片揭示了一个干燥、坑坑洼洼且看似荒凉的世界,迫使许多科学家重新调整以前对火星宜居性的乐观看法。(在 19 世纪之交,天文学家珀西瓦尔·洛厄尔(Percival Lowell)曾著名地点燃了火星支持生命的希望,他声称火星上的通道实际上是由智能生物建造的运河。)但乐观主义者在 1969 年得到了一些好消息,在水手 9 号到达环绕火星的轨道后,成为第一个在此过程中环绕另一颗行星的航天器。这次探测发现了河道和火星表面过去液态水活动的其他证据。这些发现帮助美国宇航局开发了两个雄心勃勃的火星生命狩猎任务,即维京 1 号和 2 号,它们于 1975 年相隔几周发射。相同的维京登陆器每人都进行了四项生物学实验,以在红色泥土中寻找微生物生命的迹象。其中一项名为标记释放 (LR) 的实验返回的数据与微生物生命的证据一致。事实上,LR 首席研究员吉尔莱文认为(并且今天继续争论)维京人发现了火星生命的证据。然而,大多数研究数据的科学家不同意莱文的观点,认为这些数据可以用非生物(非生命)化学反应来解释。维京人的结果给了美国宇航局和天体生物学家一些宝贵的教训——主要是他们对火星的了解不够,无法在那里进行适当的生命狩猎。因此,航天局最终开始了一项长期的“跟随水” 探索 战略,寻求更多地了解这颗红色星球上的古代环境条件以及它们如何随时间变化。在过去的几十年里,这一战略为我们提供了许多重要的火星任务,包括轨道飞行器火星奥德赛、火星侦察轨道飞行器和火星大气和挥发性演化 (MAVEN);漫游者精神、机遇和好奇心;和凤凰号着陆器。 这些机器人探险家的工作做得很好,找到了大量证据表明古代火星非常潮湿,并帮助科学家更好地了解这颗红色星球为何、如何以及何时转变为今天这样的干旱沙漠世界。好奇号将这项工作进行得最远,发现它的着陆点,即 96 英里宽(154 公里)的盖尔陨石坑,在数十亿年前就拥有一个长寿命的湖泊和河流系统,该系统本可以支持类似地球的生命.与此同时,一些科学家继续寻找火星生命,专注于可能偶然落入地球的外星人。亿万年来,数十亿颗红色星球的岩石在被强大的小行星或彗星撞击后进入太空。许多地球物质也最终到达了火星,但分类帐显然是不平衡的;太阳强大的引力将更多的东西向内拉向地球。(顺便说一句,这种广泛的岩石交换使一些科学家假设生命实际上首先出现在火星上,然后才到达地球。) 1996 年,研究人员宣布他们在一颗这样的火星陨石中发现了潜在的生命迹象,该陨石被称为艾伦山 84001 (ALH84001)。这是一件大事。结果发表在著名的《科学》杂志上,比尔·克林顿总统在白宫草坪上召开了新闻发布会,讨论了这一消息。ALH84001 的故事最终走上了维京之路。其他科学家选择了这一说法,并一致认为陨石证据充其量是模棱两可的。但是,与 Levin 一样,ALH84001 团队坚持其发现,并在今天继续这样做。 海洋卫星 当然,美国宇航局和更广泛的 探索 ,这些年来并不仅仅关注火星。在卡西尼-惠更斯使命,这在2017年9月结束,转化科学家对土星系统的理解和我们的太阳系的潜力。该任务发现土星最大的卫星土卫六有一个基于碳氢化合物的天气系统,寒冷的卫星表面有液态乙烷和甲烷的湖泊和海洋。生命可以在这些海洋中游泳,尽管它必须与我们在地球上所知道的生命大不相同。 卡西尼号轨道飞行器发现了从另一个土星卫星——冰封土卫二的南极喷发的间歇泉。这一发现以及卡西尼号的其他观测结果表明,土卫二在其壳下有一大片咸水海洋。间歇泉会产生巨大的水冰和其他物质羽流,这些云团非常庞大,以至于形成了土星的 E 环。卡西尼号多次飞越这个羽流,收集样本,科学家们分析这些样本以寻找有关月球地下环境的线索。研究人员发现了含碳有机化合物和游离氢,后者表明土卫二埋藏的海洋中存在热液系统。海底热液喷口是地球上生命起源的一种普遍引用的环境。(卡西尼号没有在这种羽流物质中寻找生命迹象;航天器没有配备这样做的能力,因为在任务启动之前没有人知道羽流。)科学家们已经意识到,在太阳系外,埋藏的海洋相对普遍。多颗冰雪覆盖的木星卫星似乎拥有这些海洋——木卫三、卡利斯托,以及最有趣的是木卫二。木卫二巨大的地下海似乎与月球的岩石核心接触,就像土卫二的海洋一样,使得一系列复杂的化学反应成为可能,理论上可能会导致生命的产生。(科学家认为木卫三和卡利斯托的海洋更无聊,夹在冰层之间。) 泰坦似乎也埋藏着咸水海洋,这意味着月球可能有两种截然不同的潜在宜居环境。美国宇航局新视野号航天器的观测表明,冥王星表面下也可能存在液态水。而这样的例子不胜枚举。事实上,外太阳系丰富的水世界表明寻找“地球 2.0”可能不是最好的寻找生命的策略;宇宙中大部分可居住的不动产可能都被冰层掩埋。 系外行星上的生命?这些关于我们天体后院的启示与关于整个宇宙的重大新闻同时发生。在过去十年左右的时间里,正如阿那克西曼德和伊壁鸠鲁在许多世纪前所推测的那样,我们了解到我们的银河系充满了潜在的支持生命的世界。这些知识大部分来自美国宇航局开创性的开普勒太空望远镜,该望远镜于 2009 年至 2018 年 11 月运行。迄今为止,在 4,400 颗已确认的系外行星发现中,开普勒占近三分之二,任务数据显示,行星数量超过了我们银河系中的恒星。 其中许多行星与地球的相似之处可能不止于此。开普勒发现,至少 20% 的银河系恒星可能在其宜居带内拥有岩石行星,这是液态水可以在地球表面持续存在的轨道距离范围。这些潜在的宜居世界中的一些距离宇宙万物仅一箭之遥。例如,离太阳最近的恒星——比邻星,距离我们大约 4.2 光年——在宜居带内拥有一颗大约地球大小的行星。(这个被称为比邻星 b 的世界是突破性星际射击的主要目标。)距离我们 39 光年的TRAPPIST-1 系统拥有七个岩石世界,其中三个可能能够支持我们所知道的生命存在. 然而,Proxima Centauri 和 TRAPPIST-1 都是红矮星,占银河系恒星数量的 70%。红矮星是小而非常活跃的恒星,它们强烈的耀斑可能会严重影响行星的宜居性。 开普勒的遗产正在由其他系外行星任务继承,例如美国宇航局的过境系外行星测量卫星(TESS),预计将发现数千个环绕附近恒星的外星世界,以及欧空局的 CHEOPS 探测器,其旨在表征其中一些邻近世界的特征。 火星漫游者毅力、詹姆斯·韦伯等大量的系外行星发现,以及离家更近的发现,已经将天体生物学从科学边缘带入了主流。正如一些当前和即将到来的任务所显示的那样,美国宇航局最近公开将寻找外星生命列为优先事项。例如,在 2020 年 7 月,该机构发射了毅力漫游车,它于 2021 年 2 月着陆,以寻找古代火星生命的迹象并收集样本以最终返回地球。寻找长期死亡微生物的证据预计是一项非常棘手的任务,理想情况下,由科学家团队在设备齐全的实验室中进行,研究专门挑选出具有生命保护潜力的原始火星碎片。(欧洲航天局也计划在 2020 年 7 月发射自己的火星探测器,名为罗莎琳德·富兰克林,但技术问题将发射推回到下一个窗口,即 2024 年秋季。) 2024 年,美国宇航局的欧罗巴快船任务计划向木星系统发射。快船将围绕这颗气态巨行星运行,但会在木卫二上进行数十次飞越,以描绘月球的地下海洋,并为未来的生命狩猎着陆器寻找良好的着陆点,以及其他任务。 2027 年,美国宇航局计划发射蜻蜓号探测器,这是一个将飞越泰坦厚厚、烟雾缭绕的天空的探测器。Dragonfly 的主要目标包括研究复杂的化学物质,为生命的出现奠定基础并评估泰坦的宜居性,但旋翼机还将寻找生物特征。 该机构还将很快开始在更远的地方寻找外星人。美国宇航局耗资 97 亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜计划于 2021 年 10 月发射,它是标志性的哈勃太空望远镜的继任者,它经常被推迟。 强大的新望远镜升空后要做的许多事情之一就是探测附近系外行星的大气层以寻找潜在的生物特征——氧气和甲烷等气体,它们同时存在于世界空气中将为生命提供强有力的证据。 如果一切按计划进行,三台备受期待的巨型望远镜将在 2020 年代中后期开始在地面上进行类似的工作。如果望远镜团队和当地社区能够达成协议,巨型麦哲伦望远镜和超大望远镜将在智利山区进行观测,而三十米望远镜将位于夏威夷的莫纳基亚火山顶上。SETI 活动也可能会很快增加,而不仅仅是因为突破聆听。有史以来最大的射电望远镜,即中国的五百米口径球面射电望远镜 (FAST),于 2020 年初全面上线,搜索技术是其众多费用之一。当然,这只是即将到来的寻找生命活动的部分清单。由于建造和发射航天器的成本持续下降,完整的清单最终可能会变得光彩夺目。这种趋势最终可能使天体生物学任务对从大学团体到普通公民的各种感兴趣的团体变得可行。事实上,米尔纳已经考虑过向土卫二或欧罗巴发起一次生命狩猎任务。一些外星人搜索将继续发生在地球研究中,它不仅涉及对火星陨石的检查。我们一直在寻找地球上的“影子生物圈”:一棵完整的生命之树,与包括细菌、蝙蝠、鸟类以及我们目前认为活着的其他一切生命之树分开。 仔细想想,这种追求并没有那么疯狂。毕竟,生命在大约 40 亿年前出现在地球上——考虑到我们的星球仅在 45 亿年前形成,并且在此后很长一段时间内仍然炎热和不适宜居住,这一点非常快。因此,生命的出现似乎并不神奇,这反过来又意味着它可能在这里发生过不止一次。 费米悖论鉴于潜在可居住的房地产数量惊人——这仅适用于类似地球的生命,更不用说可以支持各种“奇怪生命”的环境了——为什么我们还没有发现 ET 呢?诺贝尔奖获得者物理学家恩里科·费米 (Enrico Fermi) 在 1950 年提出了这个问题,特别是指有智慧的外星人。七年后,费米悖论的答案仍然难以捉摸。然而,“答案”可能是一个更好的表述,因为多种因素可能共同阻止我们找到智能外星人。其中最重要的是浩瀚的空间,这使得两个文明很难接触到基地。考虑一下:比邻星 b 距离我们只有 4.2 光年,位于一个 100,000 光年宽的星系中。但是 4.2 光年大约是 26 万亿英里(42 万亿公里),人类目前的航天器需要数万年才能跨越这个范围。与聪明的外星人接触也需要时间和气质的调整;他们的文明必须与我们的文明同步发展,这在一个 138.2 亿年的宇宙中绝非易事。并且 ET 必须想要伸出援手。这也不是给定的;正如经济产业省悲观主义者所指出的那样,一些外星人可能想要保持沉默的原因有很多。 或者也许智慧在整个宇宙中都是罕见的,即使生命不是。毕竟地球已经有人居住了大约 40 亿年,但我们发射无线电波的时间只有一个世纪左右,直到 1957 年才发射航天器。而且很难找到遥远的微生物,它们可能还没有发明收音机。我们的技术青年可能是最重要的因素:毕竟,我们才刚刚开始寻找我们的宇宙邻居。而这种搜索大多是停止和随意的,由专门的研究人员组成的小团队进行,他们不得不筹集资金来保持灯亮。 但这种情况正在发生变化,正如目前正在开发的令人兴奋的新任务和仪器所显示的那样。所以我们可能很快就会开始得到一些答案。
天 狗 一我是一条天狗呀!我把月来吞了,我把日来吞了,我把一切的星球来吞了,我把全宇宙来吞了。我便是我了! 二我是月底光,我是日底光,我是一切星球底光,我是X 光线底光,我是全宇宙底Energy底总量!三 我飞奔,我狂叫,我燃烧。我如烈火一样地燃烧!我如大海一样地狂叫!我如电气一样地飞跑!我飞跑, 我飞跑,我飞跑,我剥我的皮, 我食我的肉,我嚼我的血,我啮我的心肝,我在我神经上飞跑,我在我脊髓上飞跑,我在我脑筋上飞跑。四 我便是我呀!
《时间简史》是英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金创作的科普著作,全书共十二章,讲述了关于宇宙本性的最前沿知识,包括:我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙、不确定性原理、黑洞、宇宙的起源和命运等内容,深入浅出地介绍了遥远星系、黑洞、粒子、反物质等知识,并对宇宙的起源、空间和时间以及相对论等古老命题进行了阐述。
《时间简史》的主要内容可概括为以下几个方面:
1、时间起始点——宇宙大爆炸起点。宇宙是不断膨胀着的,它在最初应该收缩为一点,这一时刻被称为宇宙大爆炸时刻。宇宙在这一点的密度无穷大,这一点即为数学上所称的奇点。
2、时间终结——黑洞。恒星由于引力作用会不断收缩,会形成一个“黑洞”。黑洞表面引力很强,时间会在此终止。
3、上帝是如何启动宇宙的?——宇宙的起源和命运。一种是以人择原理来解释的叫做紊乱边界条件的宇宙起源;另一种解释称为“暴涨模型”,它认为宇宙在开始的一瞬间是以加速度膨胀,在远小于1秒的时间里宇宙的半径增大了100万亿亿亿倍。
4、物理学的统一——终极理论。人类在寻求建立一个适用于宇宙中每一事件的、完整的、协调的统一理论,在这理论中不需要选取特定的常数去符合事实。
扩展资料
在发表《最初的宇宙》不久之后,霍金决定写一本将对大众极具吸引力的宇宙学著作。这本书就是《时间简史》。
可惜这本书一直拖延到1985年才完稿,因为霍金在访问欧洲原子能研究机构在瑞士日内瓦的量子物理实验室的时候,不幸染上了肺炎。由于病得很严重,霍金被送进剑桥大学的阿登布鲁克医院进行了气管切开手术。这次手术虽然挽救了霍金的生命,但他再也不能使用他的嗓音了。
霍金采用一个连在轮椅上的,可用手操控的小型电脑语音合成器来“说话”。这对霍金来说很不方便,但是,对于之前根本听不清他说话的听众来说,这样反倒容易理解了。在使用这个语音合成器之前,只有他身边最亲密的人能听懂他说的话。霍金的《时间简史》最终发表于1988年。
从1992年霍金的《时间简史》中文简体字版在中国大陆首发,初版只印3000册,到2002年8月《时间简史》已印刷了27次,累计印数为40多万册。截至2014年,《时间简史》的发行量已经超过了2500万册,被译成近40种语言。
参考资料来源:百度百科-时间简史 (斯蒂芬·威廉·霍金创作科普著作)
简介:自认“黑洞悖论”错误,在2004年7月,霍金修正了自己原来的观点,承认“信息守恒”。因为宇宙论是一门既古老又年轻的学科。所以作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延,还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是,人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从“亚里士多德”到“托勒密的地心说”到“哥白尼-伽利略的日心说”的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是,尽管人们知道世间的一切都在运动,只是到了20世纪20年代因哈勃发现了红移定律后,宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明,宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中,情况也好不到哪儿去,为了得到一个稳定的宇宙模型,他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见,宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现,从星系光谱的红移可以推断,越远的星系以越快的速度离开我们而去,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去,估计在100亿到200亿年前,曾经发生过一桩开天辟地的大事件,即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言,早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围,不过由于宇宙膨胀引起的红移,其绝对温度只余下几度左右,在这种温度下,辐射是处于微波的波段。但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前,人们并不认真对待此预言。一般认为,爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里,霍金和彭罗斯证明了,在很一般的条件下,空间-时间一定存在奇点,最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处,所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件,才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给 定,所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动力的问题。如果空间-时间没有边界,则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间-时间可看成一有限无界的四维面,正如地球的表面一样,只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论,如星系、恒星等等的成团结构,大尺度的各向同性和均匀性,空间-时间的平性,即空间-时间基本上是平坦的,并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能,还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学,它是一个自足的理论,即在原则上,单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。作品简介:《时间简史》是由英国伟大的物理学家史蒂芬·霍金撰写的一本有关宇宙学的著作,是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本。作者想象丰富,构思宏伟瑰丽,语言优美,使人们认识到:在世界之外,未来之变,是如此的神奇和奇妙。成就:《时间简史》自1988年首版以来,已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字,销售了超2500万册,成为国际出版史上的奇观。该书内容是关于宇宙本性的最前沿知识,从那以后无论在微观还是宏观宇宙世界的观测技术方面都有了非凡的进展。这些观测证实了霍金在该书第一版中的许多理论预言,其中包括宇宙背景探险者(COBE)的最新发现,它在时间回溯上探测到离宇宙创生的30万年之内的某些情况,显露了霍金超人的时空感知能力。
月球也称太阴。是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11,太阳的1/400。月球的体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。 月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。 月球的正面永远都是向着地球,其原因是潮汐长期作用的结果。另外一面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。 月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。 相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。 因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15微秒。 月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。 严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的2/3处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。 很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对于卫星。 月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持着5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。 白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中升交点(北点)指月球通过该点往黄道面以北;降交点(南点)则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时,便会发生日食;而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食。 月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少,而环形山则较多。地形凹凸不平,起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面,有的地方比月球平均半径长4公里,有的地方则短5公里(如范德格拉夫洼地)。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有60公里左右。 月球本身并不发光,只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000,亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为 -12.7等(见)。它给大地的照度平均为0.22勒克斯,相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体,它的平均反照率只有7%,其余93%均被月球吸收。月海的反照率更低,约为 6%。月面高地和环形山的反照率为17%,看上去山地比月海明亮。月球的亮度随而变化,下表[]以满月亮度为100,列出不同月龄时的亮度值。从中可以看出,满月时的亮度比上下弦要大十多倍。 由于月球上没有大气,再加上月面物质的热容量和导热率又很低,因而月球表面昼夜的温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃;夜晚,温度可降低到-183℃。这些数值,只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度,这种测量表明,月面土壤中较深处的温度很少变化,这正是由于月面物质导热率低造成的。 从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60~65公里。月壳下面到1,000公里深度是月幔,占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1,000℃,很可能是熔融的,据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。 月球运动 月球是距离地球最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万平方千米,还不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。 月球的轨道运动 月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。周期173日。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5°09′。 月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因: 1、在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。 2、白道与赤道的交角。 [天秤动 由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。这种现象称为天秤动。 [编辑本段]月食 月食是一种特殊的天文现象,指当月球运行至地球的阴影部分时,太阳,月球,地球,行成一条直线,太阳光被月球遮住,所以每当农历15日前后可能就会出现月食。 也就是说,此时的太阳、地球、月球恰好 (或几乎) 在同一条直线,因此从太阳照射到月球的光线,会被地球所掩盖。 以地球而言,当月食发生的时候,太阳和月球的方向会相差 180 度,所以月食必定发生在“望”(即农历15日前后)。要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道 (称为黄道和白道) 并不在同一个平面上,而是有约 5 度的交角,所以只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会连成一条直线,产生月食。 月食分类 月食可分为月偏食、月全食及半影月食三种。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。 地球的直径大约是月球的4倍,在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即只有部分月亮进入地球的本影,就发生月偏食。月球上并不会出现月环食。因为,月球的体积比地球小的多。 太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影和半影。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被遮掩掉一些,这种现象在天文上称为半影月食。由于在半影区阳光仍十分强烈,月面的光度只是极轻微减弱,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情况下,由于较不易为人发现,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食两种。 另外由于地球的本影比月球大得多,这也意味着在发生月全食时,月球会完全进入地球的本影区内,所以不会出现月环蚀这种现象。 每年发生月食数一般为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。 据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。 月球的构造 据猜想,月球可能是空心的。月球是冰行星,在与地球擦过时被地球吸引力,有了轨道。在探测月球时,发现月球表面有一部分是重金属,那一部分的密度比地球大(所以月球只以一面对着地球),然而行星的核是重金属组成的。刚才提到月球是冰行星,在被地球吸引时,表面开裂,水倾斜而出,导致地球的“诺亚洪水”,后来月核填补了此开裂,月球从此无核。再有,月球的平均密度比地球小,说明月球内部有大量空气存在。但这一理论有待深入考察。 [编辑本段]月球地形 环形山 环形山这个名字是伽利略起的。是月面的显着特征,几乎布满了整个月面。 最大的环形山是南极附近的贝利环形山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的 7-10%。 有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都面目全非,有的还山中有山)哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有同心圆状的段丘,中央一般有中央峰)阿基米德形(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来 )碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到一米)。 月海 在地球上的人类用肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上的原因,这个名不副实的名称保留下来。 已确定的月海有22个,此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22个绝大多数分布在月球正面。背面有3个,4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于50%,其中最大的“风暴洋” 面积约五百万平方公里,差不多九个法国的面积总和。 大多数月海大致呈圆形,椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”——梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得多。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。湾有五个:露湾、暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾;沼有腐沼、疫沼、梦沼三个,其实沼和湾没什么区别。 月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1-2千米,个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而看起来显得较黑。 月陆和山脉 月面上高出月海的地区称为月陆,一般比月海水准面高2-3千米,由于它返照率高,因而看来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。从同位素测定知道月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形特征。 在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三、四千米。山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南极附近)也不过9000米和8000米。月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,4000-5000米则有80个,1000米以 上的有200个。月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时为断崖状,另一侧则相当平缓。 除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中,这种峭壁也称“月堑”。 月面辐射纹 月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美 丽的“辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。 辐射文长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射 纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。 形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切联系。现 在许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。 月谷(月隙) 地球上有着许多著名的裂谷,如东非大裂谷。月面上也有这种 构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们有的绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。 那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海 的阿尔卑斯大月谷,它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10-12千米。
《时间简史》是英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金创作的科普著作,首次出版于1988年。
全书共十二章,讲述了关于宇宙本性的最前沿知识,包括:我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙、不确定性原理、黑洞、宇宙的起源和命运等内容,深入浅出地介绍了遥远星系、黑洞、粒子、反物质等知识,并对宇宙的起源、空间和时间以及相对论等古老命题进行了阐述。
在该书里,霍金探究了已有宇宙理论中存在的未解决的冲突,并指出了把量子力学、热动力学和广义相对论统一起来存在的问题,该书的定位是让那些对宇宙学有兴趣的普通读者了解他的理论和其中的数学原理。
创作背景
在发表《最初的宇宙》不久之后,霍金决定写一本将对大众极具吸引力的宇宙学著作。这本书就是《时间简史》。可惜这本书一直拖延到1985年才完稿,因为霍金在访问欧洲原子能研究机构在瑞士日内瓦的量子物理实验室的时候,不幸染上了肺炎。
由于病得很严重,霍金被送进剑桥大学的阿登布鲁克医院进行了气管切开手术。这次手术虽然挽救了霍金的生命,但他再也不能使用他的嗓音了。霍金采用一个连在轮椅上的,可用手操控的小型电脑语音合成器来“说话”。
这对霍金来说很不方便,但是,对于之前根本听不清他说话的听众来说,这样反倒容易理解了。在使用这个语音合成器之前,只有他身边最亲密的人能听懂他说的话。霍金的《时间简史》最终发表于1988年。
参考资料来源:百度百科—时间简史 (斯蒂芬·威廉·霍金创作科普著作)
《时间简史》主要向人们介绍了什么是宇宙论,以及宇宙论最新的发展状况。由于针对的是非专业读者,为了不至于吓倒他们,通篇只放了一个数学公式,就是著名的爱因斯坦质能方程:E=MC^2。 上个世纪的科学进展是无与伦比的,《时间简史》以最通俗的语言,对一些最古老的问题做了阐述,诸如: * 宇宙是什么样的 书中并没有给出这个问题的答案,因为科学并不能保证所有问题都有一个答案。虽然我们不能找到一套解释整个宇宙的理论,但我们可以把这个问题分成很多小块,并发明许多部分的理论,每一部分理论解释有限的范围,同时忽略其他影响。这种方法获得了极大的成功,例如,牛顿的万有引力定律,只要知道星球的质量就能精确的计算出他们的轨道,而对于星球的结构,上面有没有智慧生物等等完全可以忽略。 正由于这种方法的成功,我们对自己生活的宇宙的了解比起古人已经进了一大步了。现在我们已经知道地球只是围绕着太阳这颗恒星转的行星,月亮是我们的卫星,我们都处在太阳系之中,而太阳系只是银河系无数个太阳系中的一个。银河系之外还有数之不尽的河外星系。 由此我们忽然发现了最重要的一点:宇宙并不是任意的,它是由确定的规律所制约的。因此,科学的终极目标就是:把所有的部分理论合并为能描述宇宙中任何东西的完整统一理论。 随之而来的问题是,这个完整统一的理论必定包含我们人类自身,也就是说制约了我们的行为,作为这个理论中一小部分的人类,是否有能力去了解整个理论呢。也就是说,对于人类而言根本不可能找到一个终极的结论,或者只能找到一个错误的结论。 对不久之前才发现的问题同样做出了很好的解释: * 空间和时间以及相对论 在爱因斯坦以前,几乎所有人都认为时间和空间是绝对的。爱因斯坦所创立的相对论则告诉人们,没有绝对的事物,一切都是相对的。 让我们来考虑一个特殊的情况:假设有一个宇宙,其中什么东西都没有,有的只是虚空。对于这样的宇宙,时间和空间就毫无意义,因为实在没有方法来度量它们。可见时间和空间都是依附于“物”来存在的。 相对论最大的贡献是告诉了人们,光是有速度的,而且没有任何东西的速度能超过光速。正由于此,对于同一件事的发生,不同的观察者所测得的时间是不同的。最简单的例子是通过望远镜观察极远处的星球。假设某个星球不幸遇到了彗星碰撞,大爆炸后毁灭了,同时发出的光通过10亿光年到达了地球,并被某个天文学家看到。对于这个天文学家来说星球毁灭这一事件正在发生,而其实这个星球早在10亿年前就已经不存在了。 斯蒂芬·威廉·霍金,英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是当今享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为“宇宙之王”。70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。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。他还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。2012年1月8日霍金预言,地球将在千年内面临核战之类的大灾难,人类只有在火星或太阳系其他星球殖民,才能避免灭绝。“宇宙大王”斯蒂芬·威廉·霍金(1942-)[1],1942年1月8日出生于英国牛津。毕业于牛津大学气象学(University of Oxford)和剑桥大学并获剑桥大学哲学博士学位。他因为在21岁时不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症,所以被禁锢在轮椅上,只有三根手指可以活动。1985年,因患肺炎做了穿气管手术,被彻底剥夺了说话的能力,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。1972年,他考查黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,最后以爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义,它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。 1974年以后,他的研究转向了量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论,但它的一些特征已被发现。例如,空间-时间在普朗克尺度(10^-33厘米)下不是平坦的,而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态,因果性受到破坏,因此使不可知性从经典统计物理、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。 斯蒂芬·威廉·霍金图集二(20张)1980年以后,霍金的兴趣转向了量子宇宙论。 然而,2004年7月,他改正了自己原来的“黑洞悖论”观点,信息应该持之以恒。 《时间简史》的副题是从大爆炸到黑洞。斯蒂芬·威廉·霍金认为他一生的贡献是在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不断被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。 理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化,但就观念而言,现在已经相当完备了。 斯蒂芬·威廉·霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他的贡献是在他被卢伽雷氏症禁锢在轮椅上20年之久的情况下做出的,这是真正的空前绝后。他的贡献对于人类的观念有深远的影响,所以媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。所以说,上帝对每个人都是公平的。他有身体上的缺陷,可他的头脑聪明得很!尽管如此,吴忠超(译者)于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时,身后门一打开,脑后忽然响起一种非常微弱的电器的声音,回头一看,只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上,他自己驱动着电开关。译者尽量保持礼貌而不显出过分吃惊,但是他对首次见到他的人对其残疾程度的吃惊早已习惯。他要用很大努力才能举起头来。在失声之前,只能用非常微弱的变形的语言交谈,这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字,看书必须依赖于一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到,他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号,经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。霍金虽然身残但志不残,非常乐观。 他还证明了黑洞的面积定理。在富有学术传统的剑桥大学,他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡斯数学教授。他拥有几个荣誉学位,是最年轻的英国皇家学会会员。在公众评价中,被誉为是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。他提出宇宙大爆炸自奇点开始,时间由此刻开始,黑洞最终会蒸发,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。 他因患“渐冻症”(肌肉萎缩性侧索硬化症卢伽雷氏症),禁锢在一把轮椅上达40年之久,他却身残志不残,使之化为优势,克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到广袤的时空,解开了宇宙之谜。 霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。患有肌肉萎缩性侧索硬化症的他,几乎全身瘫痪,不能发音,但1988年仍出版《时间简史》,至今已出售逾2500万册,成为全球最畅销的科普著作之一。 他被世人誉为“在世的最伟大的科学家”“另一个爱因斯坦”“不折不扣的生活强者”“敢于向命运挑战的人”“宇宙之王”。 早期 霍金1942年出生于英国牛津,出生当天正好是伽利略逝世300周年忌日,父亲法兰克是毕业于牛津大学的热带病专家,母亲伊莎贝尔1930年代于牛津研究哲学、政治和经济。 1942年1月,纳粹德军狂轰滥炸英格兰,伦敦遭受几乎夜夜不停的空袭。这迫使霍金一家搬离海格特的家园,迁到牛津避难。他们在霍金诞生后又回到了伦敦。童年时的霍金,学业成绩并不突出,但喜欢设计极为复杂的玩具,据说他曾做出一台简单的电脑。 1959年,17岁的霍金入读牛津大学的大学学院攻读自然科学,自称用了很少时间而得到一等荣誉学位,随后转读剑桥大学研究宇宙学,1963年被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症,即运动神经病,当时医生诊断他只能活两年,但他却奇迹的活了下来,虽然他丧失了活动能力,但其坚强的意志却促使其成为了科学领域的伟人。 霍金曾澄清自己当时并无酗酒,只感到自己有“悲剧性格”,并使自己沉醉于瓦格纳的音乐里。直至他遇上了首任妻子珍·王尔德(Jane Wilde),两人结婚后育有3名子女。23岁时,他获剑桥大学哲学博士学位,留在剑桥大学进行研究工作。 编辑本段出席残奥会2012年8月29日晚8:30分,斯蒂芬·霍金为2012年伦敦残奥会致开篇词,引起关注。[2] 编辑本段代表作品《时间简史续编》是宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史》 是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以睿智真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的人性。该书本来就不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们绞尽脑汁都无法真正理解的,只能当科幻小说看。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚拟空间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和人的生存方式及进化原理作出了独到的见解。 《时间简史》中,霍金念念不忘的就是大统一理论,这是爱因斯坦未尽的梦想。霍金在本书中坦言,不能用单独的美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情,因为量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。在本书中,霍金通过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一组理论来进行描述。 《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来,量子(他个人认为这只是研究理论物理目前的最小单位)理论的基本原理在70年前也已出现,然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场极端与极端的辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。 《未来的魅力》本书以斯蒂芬·威廉·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头,以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾,介绍了预言的发展历程,及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂,作者在阐述自己观点的同时,还穿插解答了一些饶有有趣的问题。 《果壳中的宇宙》该书是霍金教授继《时间简史》后最重要的著作。霍金教授在这本书中,再次把我们带到理论物理的最前沿,在霍金教授的世界里,真理和幻想有时只是一线之差。霍金教授用通俗的语言解释提示我们对宇宙的展开充分的想象,并以他独特的热情,邀请我们一起展开一场非凡的时空之旅。《时间简史——从宇宙空间大爆炸到黑洞》(1988年撰写)这本书是霍金的代表作。作者想象丰富,构思奇妙,语言优美,字字珠玑,更让人咋惊,"世界"之外,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。 在这本书中,霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞,并有机结合各类宗教学理论。在第一讲里,他将简要地回顾过去关于宇宙的构想,并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。 第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论何以得出这样的结论——宇宙不可能是绝对静止的,它不得不或是膨胀,或是收缩。而这又意味着,在前200亿年到前100亿年之间,必定有某一时刻,那时宇宙的密度为无穷大或是脱离了某个空间,这就产生了所谓的大爆炸。它极可能就是宇宙的开端。 第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球,或者更大的天体,受其自身引力吸引而自行塌缩(塌陷并紧缩)时形成的(另一种猜测:黑洞是脱离了某个集合空间中的某一元素)。综合感性的哲任何事物在时间和空间的洗礼下必将从一个极端走向另一个极端”,这可能正是白洞产生的原因。根据爱因斯坦的广义及狭义相对论,宇宙中可能存在无数黑(白)洞,(也可能我们存在的世界正是黑(白)洞的某一分支)。而有关他们的历史,可能是某一领域的终结,也或许只是一个新的开始,因为知学理论,“识领略得越多,越发现自己知道的只不过是冰山一角。广(狭)义相对论是经典理论(因为这个世界不存在绝对的理想状态),包括量子力学的不确定原理。 第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑(白)洞并不像人们所描绘的那样可怕。 第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想:时空可能在范围(维)上有限,但没有边缘。这或许类似于地球表面,但它多了两维。 第六讲将说明这个新的边界条件如何能用现有的知识结构解释这个问题:尽管物理学定律是时(空)间对称的,但根据化学理论中的微观粒子守恒,任何物质(包括真空状态等),即使是“最”稳定的,也会在本质上发生“相对微小”的变化(具体解释请见化学领域的微观粒子(带电粒子的绕核“行星”运转)。 最后,第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论,如何能把involve量子力学、引力(etc.)的物理学及其他学科(“包括”很智慧地谈到“人”有不灭灵魂的宗教学)真正大一统地联系成一“片”知识的“海洋”。如果我们做到了这一点,我们也许就能真正理解了宇宙(involve natural power),以及我们在其中的位置。 该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为有趣的理论和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是 由霍金1976—1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时(空)间、有黑(白)洞引起的初始宇宙,维的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后,他获得了一等自然科学荣誉学位,之后进入剑桥大学研究宇宙学,当时牛津大学还没有宇宙学这个专业,于是他试图努力开创。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)身边做研究,但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(Dens Scama)。在获得博士学位之后,他成为一名研究员,后来成为冈维尔和凯厄斯学院(Gonvlle and Caius College)的教授。 1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做,它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史》作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续编》是为向更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。 《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初,这本书由斯蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著,是斯蒂芬·霍金的“儿童”时期“科普三部曲”之一,这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法,这本书在国内外好评如潮。 新纪录片《跟随霍金进入宇宙》10年4月25日在美国探索频道播出。2004年-斯蒂芬·威廉·霍金的霍金悖论与信息守恒2004年7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,霍金的态度来了个180度转弯,表示自己原来的观点错了,信息应该守恒。宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果:黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样,对其周遭的一切“完全吞食”,事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来:信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了,把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过,霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算,他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲,不明白自己为什么赢了。目前,这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。 黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身,它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性,而且掀开了探讨时间性质的新篇章。 20世纪60年代到80年代,黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体,什么东西都可以掉进去,但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。 20世纪80年代以后,黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道,黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息,这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为,虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息,但这些信息并没有从宇宙中消失,只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后,人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射,而热辐射几乎不带出任何信息。这样,形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失,信息不再守恒,不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立,量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难,物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒,坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之,信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒,幺正性完全有可能被破坏。为此,霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。"这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论".。 如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒." 《大设计》霍金的《时间简史》是他1988年之前对理论物理与宇宙学的总结,如今历史车轮又转过了20多年,人类对宇宙有了新的发现和理解,他自己对宇宙和统一理论也有了许多新的思考,对于未来的发展有许多预言和展望。斯蒂芬·威廉·霍金图集二(20张)
在这部书中,霍金带领读者遨游外层空间奇异领域,对遥远星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题做了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。
《时间简史》的主要内容可概括为以下几个方面:
1.时间起始点——宇宙大爆炸奇点。宇宙是不断膨胀着的,它在最初应该收缩为一点,这一时刻被称为宇宙大爆炸时刻。宇宙在这一点的密度无穷大,这一点即为数学上所称的奇点。
2.时间终结——黑洞。恒星由于引力作用会不断收缩,会形成一个“黑洞”。黑洞表面引力很强,时间会在此终止。
3.上帝是如何启动宇宙的?——宇宙的起源和命运。一种是以人择原理来解释的叫做紊乱边界条件的宇宙起源;另一种解释称为“暴涨模型”,它认为宇宙在开始的一瞬间是以加速度膨胀,在远小于1秒的时间里宇宙的半径增大了100万亿亿亿倍。
4.物理学的统一——终极理论。人类在寻求建立一个适用于宇宙中每一事件的、完整的、协调的统一理论,在这理论中不需要选取特定的常数去符合事实。
扩展资料:
《时间简史》是英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金创作的科学著作,首次出版于1988年。
全书共十二章,讲述了关于宇宙本性的最前沿知识,包括:我们的宇宙图像、空间和时间、膨胀的宇宙、不确定性原理、黑洞、宇宙的起源和命运等内容,深入浅出地介绍了遥远星系、黑洞、粒子、反物质等知识,并对宇宙的起源、空间和时间以及相对论等古老命题进行了阐述。
在该书里,霍金探究了已有宇宙理论中存在的未解决的冲突,并指出了把量子力学、热动力学和广义相对论统一起来存在的问题,该书的定位是让那些对宇宙学有兴趣的普通读者了解他的理论和其中的数学原理。
该书自1988年首版以来,已被翻译成40种文字,累计销售量突破2500万册,成为一本畅销全世界的科学著作。
在发表《最初的宇宙》不久之后,霍金决定写一本将对大众极具吸引力的宇宙学著作。这本书就是《时间简史》。可惜这本书一直拖延到1985年才完稿,因为霍金在访问欧洲原子能研究机构在瑞士日内瓦的量子物理实验室的时候,不幸染上了肺炎。
由于病得很严重,霍金被送进剑桥大学的阿登布鲁克医院进行了气管切开手术。这次手术虽然挽救了霍金的生命,但他再也不能使用他的嗓音了。霍金采用一个连在轮椅上的,可用手操控的小型电脑语音合成器来“说话”。
这对霍金来说很不方便,但是,对于之前根本听不清他说话的听众来说,这样反倒容易理解了。在使用这个语音合成器之前,只有他身边最亲密的人能听懂他说的话。霍金的《时间简史》最终发表于1988年。
《时间简史》是一部讲述宇宙奥秘的科普读物。霍金对“时间简史”的解释是“从大爆炸到黑洞”,意思是假定时间(和空间)是由宇宙大爆炸开始,演化到黑洞结束。
《时间简史》一书着重解答人类最古老的命题:时间是有始有终的吗?宇宙是怎样诞生的?它从哪里来,又到哪里去?
传统思想认为,宇宙在空间上是无边无际的,在时间上也是无始无终的。但霍金则认为,宇宙有自己的历史起点,它大约诞生于150亿年前,那时,宇宙只是以一个“点”存在,不占有空间,也没有时间的概念。后来,这个“点”发生了大爆炸,时间和空间由此开始,物质逐渐形成。
宇宙起初的温度极高,随着时间的推进,它的空间越来越大,温度越来越低,其中蕴含的能量与物质不断发生复杂的反应,最终形成星系。宇宙的空间一直持续不断地扩大,膨胀,直至今日。
大约在距今50亿年前,太阳形成。大约在距今46亿年前,地球形成,并成为了太阳系的九大行星之一。宇宙继续膨胀,将来也会膨胀,可能在膨胀到一定程度后,宇宙会逐渐收缩,最终又收缩成一个不占有空间的“点”。这也代表着时间的结束。
然而宇宙究竟会不会收缩为一个“点”,还没有人能够给出确切的答案。宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样,或者说发生大爆炸的原因是什么,无人知道,且将会是个永恒的谜。这就是霍金的大爆炸宇宙的理论基础。
霍金在该书中用自己全新的物理理论回答了有关宇宙的基本问题。在具体写作时,他放弃了所有数学的理论公式,将关于宇宙的起源和生命的基本理念首次用简明、易懂的语言介绍给一般读者,致力于让更多的人去了解自己生存的宇宙,该书因此成为将高深的理论物理通俗化的科普范本。
参考资料:百度百科-《时间简史》
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