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书友你好,欢迎来到非凡精读馆,我是中国科学院国家天文台的陈学雷。今天和您一起分享霍金的一本书,叫作《果壳中的宇宙》。
“果壳中的宇宙”这个词,来源于莎士比亚的名剧《哈姆雷特》,在这里头有一段台词:
即便把我关在果壳之中,仍然自以为无限空间之王。
那么其实这本书就是借用了这个词,来描述我们对宇宙的认识。
首先,我想介绍一下霍金。史蒂芬·霍金,他在17岁的时候进入牛津大学学习,21岁的时候进入了剑桥大学。在这个时候,他得了一种很奇怪的病,叫卢伽雷氏症。
一开始的时候,霍金只是走路有一些困难,后来逐渐发展到只能够坐轮椅,再进一步发展到胳膊已经抬不起来了,那么到我九十年代末期见到霍金的时候,他已经只有手指能动了。那么再到后来,到他生命的晚期,据说只有很少的器官,像眼睛之类的,可以动一动。
在这种情况下,霍金仍然坚持做自己的科学。他对于广义相对论,对于时空,做了一些很深入的思索,所以他在这方面做了很多的研究,形成了自己非常独特的一种研究风格,也取得了非常重大的成就。
由于他这种巨大的成就,他首先在学术界得到了广泛的认可。那么当公众了解到他面临的这些健康的问题以后,更是被他这种奋斗的精神所感动。所以到了八十年代以后,可以说全世界,即使是普通公众,也都听说过史蒂芬·霍金这个人。
那么他主要的科研内容,还是关于广义相对论、引力、宇宙学还有黑洞,特别是他提出了黑洞的霍金辐射。我们原来认为,黑洞是不能够辐射的,所有的东西都会掉到黑洞里面去。那么实际上霍金首先认识到,黑洞其实也会产生一种特殊的辐射,后来大家就把它叫作霍金辐射,所以他在这方面也是负有盛名。
那么一直到他晚年去世之前,他都在坚持做科研。他在八十年代的时候,曾经撰写了一本非常流行的科普书,叫作《时间简史》,而这本书是他在九十年代的时候,又写的另外一本科普书,那么这本书也是非常畅销的。
为什么在写完《时间简史》以后,又写了一本《果壳中的宇宙》呢?有两方面的原因。
一方面,当然是因为科学本身在不断地发展,那么在九十年代,可能对于一些问题,有了和过去不同的看法。
那么另外一方面,《时间简史》这本书虽然非常出名、非常畅销,但是也有很多读者反映说读不懂。
那当然这个读不懂,一方面跟他讨论的这些科学问题有关。因为霍金在这本书里讲的这些问题,都是他自己前沿研究当中的问题,而霍金研究的内容又特别抽象、特别难懂,所以如果没有基础知识,对于一个普通的读者来说,要想理解这些内容,本身也是非常困难的。
那么另外一方面,《时间简史》的写法是一环扣一环,就是它是按照霍金自己对一些问题解决的次序来写的。那对于普通的读者来说,当然这就有一个问题,如果你读到某一章读不下去了,没读懂,那后面你也很难读,因为它的结论和前面的内容是密切相关的。所以很多读者可能翻了第一章或者第二章,就读不下去了。
所以霍金说,他写这本《果壳中的宇宙》,也做了一些改进。就是他这本书要采用一种树形结构,头两章是基础,后面的这些内容是分叉,分到不同的方向上去。那么比如说你第三章没读懂,那没关系,你还可以读第四章或者读第五章,也都可以读下去。所以这样的话,是希望能够让更多的读者,来理解相关的问题。所以我觉得从这个角度来说,这本书比《时间简史》要更容易读懂一些。
那当然尽管如此,这本书里头讲述的内容,毕竟仍然主要是霍金做的这些研究,涉及到宇宙学或者说物理学的最基础的一些原理,所以它读起来永远都是有一定的难度的。那好,接下来我们就来讲一讲这本书的内容。
一、相对论的提出
那么第一章,就是狭义和广义相对论的内容。
相对论对我们很多读者来说可能都听说过,但是要理解其实还是非常困难的,因为它和我们日常的很多经验是不一致的。那么比如说日常生活当中,我们认为不管怎么样去定义时间,好像时间都在那儿,比如说我们会说“某个时间”。这是我们在日常生活当中逐渐建立起来的一种朴素的直觉,我们在潜意识当中,觉得这个都是理所当然的。