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书友你好,欢迎来到非凡精读馆,我是陈学雷。
今天我要向大家介绍一本书,斯蒂芬·霍金的《时间简史》。
一、关于霍金与《时间简史》
01 霍金身患渐冻症
斯蒂芬·霍金是一位很著名的科学家,我想大家可能也都知道他,我们一般看到的是他晚年已经瘫痪之后坐在轮椅上几乎已经无法动弹的样子。他在那种身体状态下,还做出了这么多的贡献,也因此受到了大家的尊敬和敬仰。
02 最难读也最畅销的科普书
我们今天要介绍的霍金的这本《时间简史》,也是一本非常著名的科普书。霍金在二十世纪八十年代把这本书写出来了。出版了以后,这本书立刻就成为一本非常著名的畅销书。几乎所有推选历史最佳科普书的榜单上都可以见到这本书的名字。
但是,这本书也经常被列为最难懂的科普书之一。
为什么这本书既非常畅销,同时大家又觉得它非常难懂呢?这就与书里的内容有关了。
霍金在这本书里介绍了现代的宇宙学和理论物理当中一些非常重要的概念,比如宇宙起源、黑洞等等。而且他在介绍的时候,还不是泛泛介绍。书友们如果自己去读这本书,你就会发现他写的内容,往往是霍金自己对这些物理问题的深入思考。
我自己初读这本书,大概是1990年,当时这本书还没有被翻译成中文,我看的是英文版。当时,我已经在物理专业读到大四,我也读不懂这本书。前面几章还好一些,到后面几章时,内容突然一下子涉及很多艰深的概念。即使是对我们物理专业的人来说,它也是非常陌生的。直到我学了宇宙学专业以后,再读这本书才理解里面的内容。
可以想象到我们的很多书友虽然对这本书很感兴趣,但读了几页以后终于放弃了的这种情况。
所以,我今天和大家一起来读一读这本书,领着大家一起看看霍金是怎样去展开他的讨论,怎样去把宇宙的问题讲清楚的。希望我的导读能帮助大家更容易理解这本书。
我们先从这本书的名字看起,书的中文名叫作《时间简史》,英文名叫作A Brief History of Time,意为“一段关于时间的简短历史”。
但是《时间简史》这个书名其实会让人感到很困惑。简史意思就是简单的历史,而历史是指随着时间的变化一件事物演化的过程。那你当然可以说人类简史、航空简史或者天文简史,这都不会让人觉得奇怪。
但是什么叫作时间简史呢?这个名字乍一听让人感到很迷惑,这实际上就带来了一种神秘的色彩。我个人对于书名的理解是这本书是想呈现,我们人类对时间和空间的认识是怎么样变化的。
这本书大体上可以分为两部分。第一部分是前五章的内容,在这一部分中霍金介绍了在他自己投入研究之前,物理科学的发展历程。第六章到第十二章为第二部分内容,主要是霍金按照自己的研究历程写下来的感悟。
03 霍金的独特研究风格
霍金做研究,也是有着非常独特的个人风格的。霍金所从事的广义相对论、引力等领域,在他之前已经有很多人做过这方面的研究了。做这方面的研究有一个特点,就是相对论的方程都是非常复杂的,一页纸写一个方程都是很常见的,好几页纸写一个方程也是不少见的。这个领域内的计算都非常复杂、繁难。
但霍金做研究的风格恰好不是这样。有些书友可能知道,霍金在读研究生期间就被诊断出来患有肌萎缩侧索硬化症(ALS),俗称渐冻症。这个病会导致他的肌肉逐渐地萎缩,他就不再能够控制自己的肌肉。
这个病的病程分好几个阶段。最开始的时候,他的运动能力受损了,但他还能够说话。到了二十世纪八十年代的时候,他逐渐地话也说不了了,那时候只能够靠动作来表达。当时他随身有一台电脑,还可以用手在电脑上敲字。
我最初见到霍金时,那是二十世纪九十年代,他的手指还可以动,还可以在电脑上敲字。又过了几年再见到他的时候,他连手指也动不了了。这个时候,他的电脑升级了,他可以通过眨眼睛的方式来控制这台电脑打字。
这也就是说,霍金的身体条件不足以支撑他去用跟前人一样的研究方式,从研究生阶段开始,他就不可能做这种繁难、复杂的计算。
那么,在这种情况下他又是怎样去研究物理的呢?
他就靠着深入的思索,通过对物理的图像还有几何的图像深入的分析,利用拓扑学等数学工具,不靠演算,而是靠大胆的想象或非常精密的思维去推理物理规律。拓扑学是研究几何体经过连续变形后还能保持整体性质不变的一门学科。所以,他研究的问题有着非常鲜明的个性。当我们翻开这本《时间简史》时,也会发现这本书有这样独特的风格,因为霍金他把自己的思维过程写成了这本书。
二、我们的宇宙图像
接下来,我首先介绍一下本书前面五章的内容,也就是霍金所讲的科普。第一章《我们的宇宙图像》。
01 荒唐的乌龟塔理论
在这一章,霍金讲了一个非常有意思的故事作为开始。
霍金说有一位著名的科学家,据说是伯特兰·罗素——一位著名的英国学者。伯特兰·罗素曾经在一次演讲当中,描述了我们现在的这些物理理论,比如说地球围绕着太阳转,太阳又围绕着银河系的中心转,等等。
在演讲结束的时候,房间后排有一位小个子的老妇人就站起来说:“你讲的是一派胡言!实际上,世界是驮在一只巨大乌龟背上的一块平板。”
这位科学家就高傲地笑了笑说:“那乌龟又是站在什么上面的呢?”
老太太就又说了:“年轻人你非常聪明,但是这个乌龟又站在另一只乌龟的背上,这另一只乌龟又站在下一只乌龟的背上,这是无穷多只乌龟叠成的一个塔!”
我们一听这位老妇人的话就知道是很荒唐的,大地怎么可能是被乌龟驮着的呢!
既然我们都觉得听起来很荒唐,那为什么要讲这么一个故事呢?如此荒唐的观点有什么必要讨论呢?其实,霍金是想借此说明,在科学研究上,不能仅仅因为某个观点听上去好像违反我们心中的观念,或者是觉得这个观点不同寻常,我们就把它否定掉。
我们需要有一套客观的判据,去区分什么样的理论是正确的,什么样的理论是有意义的。这是霍金讲这个故事的用意。
02 人类认识宇宙的过程
在讲完这个故事以后,霍金就开始讲述现代物理是怎么样一步一步地走到了今天的。
*1号人物:亚里士多德
观点:地球是圆的,并处在宇宙中心
西方的科学首先发源于古希腊,霍金就从古希腊的亚里士多德说起。