《果殼中的宇宙》導(dǎo)讀

作家名片

斯蒂芬·威廉·霍金，是劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)系教授。霍金被譽(yù)為繼愛因斯坦之后世界上最著名的科學(xué)思想家和最杰出的理論物理學(xué)家。他的著作有《時(shí)間簡(jiǎn)史》《黑洞、嬰兒宇宙及其他》《果殼中的宇宙》《大設(shè)計(jì)》《我的簡(jiǎn)史》《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》《時(shí)空本性》《未來(lái)的魅力》《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》等。

作品介紹

《果殼中的宇宙》這本書的名字就很有趣，靈感來(lái)自莎士比亞的名言：“即便我被困在果殼中，依然自以為是無(wú)限空間之王。” 霍金用這本書，將那些深?yuàn)W到讓人頭疼的宇宙理論，以生動(dòng)、簡(jiǎn)單的語(yǔ)言裝進(jìn)了一個(gè)“果殼”里，送到了每個(gè)人手中。

《果殼中的宇宙》這本書并非簡(jiǎn)單的科普讀物，它更像是一場(chǎng)思想盛宴，引領(lǐng)我們思考宇宙的本質(zhì)、自身的渺小，以及人類在宇宙中的位置。它是一本結(jié)合了物理學(xué)、宇宙學(xué)和哲學(xué)的科普讀物。它以霍金的視角重新解釋了宇宙的奧秘，為讀者提供了一種理解宇宙的新方式。用通俗的語(yǔ)言解讀宇宙的終極原理，將宇宙的奧秘娓娓道來(lái)，讓我們這些“門外漢”也能窺探到宇宙運(yùn)行的制約原理。

該書圍繞宇宙學(xué)的主題展開介紹，內(nèi)容涉及廣義相對(duì)論、量子論、黑洞、暴脹、時(shí)間旅行、弦論、超引力等諸多概念，用通俗的語(yǔ)言解釋了制約著宇宙的原理。第一章：相對(duì)論簡(jiǎn)史：愛因斯坦是如何為20世紀(jì)兩個(gè)基本理論，即相對(duì)論和量子論奠基的。第二章：時(shí)間的形態(tài)：愛因斯坦的廣義相對(duì)論使時(shí)間具有形態(tài)。這如何與量子論相互和諧。第三章：果殼中的宇宙：宇宙具有多重歷史，每一個(gè)歷史都是由微小的硬果確定的。第四章：預(yù)言未來(lái)：黑洞中的信息喪失如何降低我們預(yù)言未來(lái)的能力。第五章：護(hù)衛(wèi)過去：時(shí)間旅行可能嗎？一種先進(jìn)的文明能回返以前并改變過去嗎？第六章：我們的未來(lái)，“星際航行”可行嗎？生物和電子生命將如何不斷加速發(fā)展其復(fù)雜性。第七章：膜的新奇世界：我們生活在一張膜上，或者我們只不過是張全息圖？

經(jīng)典選段

【選段一】

時(shí)間為何物？它是否像古老的贊歌說(shuō)的那樣，把我們所有的夢(mèng)想一卷而空的東流逝波？抑或像一直前進(jìn)，卻又回到線上的早先過站。

19世紀(jì)作家查理斯·蘭姆寫道：“世間萬(wàn)物沒有任何東西像時(shí)間和空間那么使我困惑。然而沒有任何東西比時(shí)間和空間更少使我煩惱，因?yàn)槲覐膩?lái)想不起它們。”我們中的大多數(shù)在大部分時(shí)間里不去憂慮時(shí)間和空間，不管它們?yōu)楹挝铮坏灿腥藰O想知道時(shí)間是什么，它是如何開始的，它會(huì)把我們導(dǎo)向何方等問題。

關(guān)于時(shí)間或者任何別的概念的任何可靠性的科學(xué)理論，依照我的意見，都必須基于最可操作的科學(xué)哲學(xué)之上：這就是卡爾·波普和其他人提出的實(shí)證主義的方法。按照這種思維方式，科學(xué)理論是一種數(shù)學(xué)模型，它能描述和整理我們所進(jìn)行的觀測(cè)。一種好的理論可在一些最簡(jiǎn)單假設(shè)的基礎(chǔ)上描述大范圍的現(xiàn)象，并且做出被驗(yàn)證的預(yù)言。如果預(yù)言和觀測(cè)相一致，則該理論在這個(gè)檢驗(yàn)下存活，盡管它永遠(yuǎn)不能被證明是正確的。另一方面，如果觀測(cè)和預(yù)言先抵觸，人們必須將該理論拋棄或者修正。如果人們?nèi)缤覀兡菢硬捎脤?shí)證主義立場(chǎng)，他就不能說(shuō)時(shí)間究竟為何物。人們說(shuō)能做的一切，是將所發(fā)現(xiàn)的描述成時(shí)間的一種非常好的數(shù)學(xué)模型并且說(shuō)明它能預(yù)言什么。

1687年正在擔(dān)任劍橋的盧卡斯教席的牛頓在《數(shù)學(xué)原理》中為我們提供了時(shí)間和空間的第一個(gè)數(shù)學(xué)模型。時(shí)間和空間在牛頓的模型中是事件發(fā)生的背景，但是這種背景不受事件的影響。時(shí)間和空間是相互分離的，時(shí)間被認(rèn)為是一種單獨(dú)的線，或是兩端無(wú)限延伸的鐵軌。從它已經(jīng)并將永遠(yuǎn)存在的意義上來(lái)說(shuō)，時(shí)間是永恒的。與此相反，大多數(shù)人認(rèn)為有形宇宙是在僅幾千年前以多少和現(xiàn)狀相同的形態(tài)創(chuàng)生的。但如果宇宙的確是被創(chuàng)生的，那么為何要在創(chuàng)生之前等待無(wú)限久？另一方面，如果宇宙已經(jīng)存在了無(wú)限久，為何將發(fā)生的每一件事不早已發(fā)生，使得歷史早已完結(jié)？特別是，為何宇宙尚未到達(dá)熱平衡，使得萬(wàn)物都具有相同的溫度？

◆賞析

作者開頭拋出問題：時(shí)間為何物？接著，用兩個(gè)形象化的比喻分別從物質(zhì)和空間角度來(lái)解讀時(shí)間的存在。然后，用查理斯·蘭姆的話寫出人們對(duì)時(shí)間的認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀。作者接著從科學(xué)哲學(xué)的角度來(lái)分析時(shí)間，要求我們從實(shí)證主義立場(chǎng)去理解時(shí)間為何物。確定了方法和立場(chǎng)后，作者就進(jìn)入了論證分析，最后他用系列的發(fā)問來(lái)引發(fā)對(duì)大多數(shù)人的創(chuàng)生論這個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)疑分析。以科學(xué)為主的科普，以文學(xué)為形的表達(dá)，讓作者的思想觀點(diǎn)能夠很快走進(jìn)讀者的理解范圍。

【選段二】

人類總是想控制未來(lái)，或者至少要預(yù)言將來(lái)發(fā)生什么。這就是為何占星術(shù)如此流行的原因。占星術(shù)宣稱地球上的事件和行星劃過天穹的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。如果占星家們膽敢冒險(xiǎn)并作出可被檢驗(yàn)的確定的預(yù)言的話，這便是或者將會(huì)是科學(xué)上可以檢驗(yàn)的假使。然而，他們識(shí)相得很，所做的預(yù)報(bào)都是這么模糊，使得對(duì)任何結(jié)果都能左右逢源。諸如個(gè)人關(guān)系可能緊張或者你將有一個(gè)高報(bào)酬的機(jī)會(huì)等等斷言永遠(yuǎn)不會(huì)被證偽。

但是科學(xué)家不信占星術(shù)的真正原因不是因?yàn)榭茖W(xué)證據(jù)或者毋寧說(shuō)缺乏科學(xué)證據(jù)，而是它和已被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的其他理論不協(xié)調(diào)。在哥白尼和伽利略發(fā)現(xiàn)行星圍太陽(yáng)而非地球公轉(zhuǎn)，而且牛頓發(fā)現(xiàn)制約它們運(yùn)動(dòng)的定律后，占星術(shù)變成極其難以置信。為什么從地球上看到其他行星相對(duì)于天空背景的位置和較小行星上的自稱為智慧生命的巨分子有任何關(guān)聯(lián)呢？而這正是占星學(xué)要讓我們相信的。在本書描述的某些理論和迄今經(jīng)受住檢驗(yàn)的理論相協(xié)調(diào)，所以我們相信它們。

牛頓定律和其他物理理論的成功導(dǎo)致科學(xué)宿命論的觀念。它是在19世紀(jì)初由法國(guó)科學(xué)家拉普拉斯侯爵首次表述的。拉普拉斯建議，如果我們知道在某一時(shí)刻宇宙所有粒子的位置和速度，則物理定律應(yīng)允許我們預(yù)言宇宙在過去或?qū)?lái)任何時(shí)刻的狀態(tài)。

換言之，如果科學(xué)宿命論成立，我們?cè)谠瓌t上便能夠預(yù)言將來(lái)，而不必借助于占星術(shù)。當(dāng)然在實(shí)際上甚至簡(jiǎn)單得像牛頓引力論那樣的東西也會(huì)導(dǎo)出對(duì)于多于二個(gè)粒子的情形都不能得到準(zhǔn)確的方程。況且，方程經(jīng)常具有所謂混沌的性質(zhì)，這樣在某一時(shí)刻位置或速度的微小變化會(huì)導(dǎo)出在將來(lái)完全不同的行為。《侏羅紀(jì)公園》的觀眾都知道，在一處很小的擾動(dòng)會(huì)在另一處引起巨變。一只蝴蝶在東京鼓翼會(huì)在紐約中央公園引起巨大雨。麻煩在于，事件的序列是不可重復(fù)的。蝴蝶下一回鼓翼時(shí)，一大堆其他因素將會(huì)不同并且也影響天氣。這就是天氣預(yù)報(bào)這么不可靠的原因。

◆賞析

作者首先呈現(xiàn)人類的普遍心理狀態(tài)，自然過渡到占星術(shù)話題。通過對(duì)占星術(shù)語(yǔ)言的分析，論證了占星術(shù)的不確定性。接著，作者進(jìn)一步說(shuō)明占星術(shù)的問題所在。然后，作者筆鋒一轉(zhuǎn)，既然有科學(xué)的證實(shí)，那么就會(huì)有“科學(xué)宿命論的觀念”，并用法國(guó)科學(xué)家拉普拉斯的觀點(diǎn)加以說(shuō)明——科學(xué)可以說(shuō)明過去和未來(lái)所有狀態(tài)。最后，作者用假設(shè)論證，讓理論更上一層樓。作者用方程這個(gè)抽象的例子和《侏羅紀(jì)公園》這個(gè)具體的例子進(jìn)行論證，說(shuō)明事物的混沌性質(zhì)和事物序列的不可重復(fù)性。語(yǔ)言和事例貼合大眾閱讀趣味，但又在邏輯上層層推進(jìn)，引人深思。