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《时间简史》:霍金的科学普及巨著

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《时间简史》:霍金的科学普及巨著

引用
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来源
1.
https://m.360docs.net/doc/1511450185.html

《时间简史》是英国物理学家斯蒂芬·霍金创作的一部科学普及著作,首次出版于1988年。这本书以通俗易懂的语言,深入浅出地介绍了宇宙的起源、发展和未来的可能性,引领读者走进神秘的物理学世界。

作者简介

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking),于1942年1月8日生于牛津,那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代,所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船,还和学友制作了很多不同种类的战争游戏,反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位,并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。

霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年,他考到了自然科学的奖学金,顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑桥大学攻读博士,研究宇宙学。不久他发现自己患上了会导致肌肉萎缩的卢伽雷病。由于医生对此病束手无策,起初他打算放弃从事研究的理想,但后来病情恶化的速度减慢了,他便重拾心情,排除万难,从挫折中站起来,勇敢地面对这次的不幸,继续醉心研究。

七十年代,他和彭罗斯证明了知名的奇性定理,并在1988年共同获得沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积不会随时间减少。1973年,他发现黑洞辐射的温度和其质量成反比,即黑洞会因为辐射而变小,但温度却会升高,最终会发生爆炸而消失。八十年代,他开始研究量子宇宙论。这时他的行动已经出现问题,后来由于得了肺炎而接受穿气管手术,使他从此再不能说话。现在他全身瘫痪,要靠电动轮椅代替双脚,不但说话和写字要靠计算机和语言合成器帮忙,连阅读也要别人替他把每页纸摊平在桌上,让他驱动着轮椅逐页去看。

内容概述

《时间简史》共分为十二个章节,每一章都围绕着宇宙学的核心议题展开,从最基本的宇宙图像开始,逐步引导读者进入深邃的物理学领域。

  1. 我们的宇宙图像
    开篇即介绍了人类历史上对宇宙的认知变迁,从古代的地心说到现代的宇宙大爆炸理论,展现了我们对宇宙整体结构认识的演变过程。

  2. 空间和时间
    霍金详细解释了爱因斯坦的相对论,包括狭义相对论和广义相对论的概念与意义。他阐述了时空并非独立存在而是相互交织成四维时空的理念,并探讨了引力如何塑造时间和空间。

  3. 膨胀的宇宙
    本章讨论了哈勃定律以及由此引出的宇宙膨胀理论,揭示了宇宙自诞生以来一直在不断扩张的事实,这为理解宇宙起源提供了关键线索。

  4. 不确定性原理
    霍金引入量子力学的基本原理——海森堡不确定性原理,这一原理指出粒子的位置和动量不能同时被精确测量,从而挑战了传统的牛顿力学框架。

  5. 黑洞
    该部分是霍金研究的重要成果之一,详述了黑洞的形成、性质以及其在宇宙演化中的角色,尤其是提出了关于黑洞辐射(后来被称为“霍金辐射”)的独特见解。

  6. 宇宙的起源和命运
    书中最后几章聚焦于宇宙的诞生及其可能的终结状态,分析了宇宙大爆炸模型,并讨论了暗物质、暗能量、宇宙常数等现代宇宙学的关键概念,同时展望了宇宙可能面临的热寂、大撕裂等各种最终命运。

  7. 时间箭头
    霍金在此部分讨论了时间的方向性问题,即为何我们在日常生活中感知到的时间是单向流逝的,而在物理定律中并未明确指出时间箭头的方向。

  8. 宇宙的统一理论
    这一章节探讨了科学家们试图寻找一种能将引力与其他三种基本力(电磁力、弱相互作用力、强相互作用力)统一起来的理论,也就是所谓的“万物至理”。

科学影响

《时间简史》在科学普及领域产生了深远的影响。它不仅普及了宇宙学、黑洞物理、量子引力等知识,激发了人们对科学哲学与科学技术的兴趣,更为科普作品树立了新的典范。自1988年首版以来,《时间简史》已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字,销售了近1000万册。此版更新了内容,把许多观测揭示的新知识,以及霍金最新的研究纳入,并配以250幅照片和电脑制作的三维和四维空间图。

结语

《时间简史》是一部极具启发性和思辨性的物理学著作。通过本书,读者可以对宇宙、时间和物理学有更深入的了解和认识。史蒂芬·霍金以通俗易懂的语言向读者介绍了复杂的物理学概念和理论,使得我们对宇宙的奥秘有了更直观的感受。

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