果壳中的宇宙

　　告诉你我们的宇宙，告诉你我们的未来...相对论和量子论是20世纪最伟大的科学成就。尤其是前者，他完全是人类智慧的伟大构筑。所以在《果壳中的宇宙》的第一章相对论简史中主要是关于爱因斯坦的生平。量子论则是实验观测的被动产物，它的含义迄今还解释不清。在广义相对论中，时空不再是一个被动的背景，而是宇宙演化的主动参与者。物质分布使时空弯曲。现在再去侈谈宇宙之外的空间和时间，对这些概念进行所谓的思辨，只能是倒退到圣奥古斯丁之前。牛顿的时空观是一个虚幻，而虚幻的唯一功能是对软弱者的安慰。爱因斯坦的引力论是将万有引力归结为时空的曲率。那么时空能否被弯曲得这么厉害，以至于人们可以返回到过去改变历史呢？严格的科学计算指出，这是不可能的。那么关于预言将来的能力呢？现在看来它至少在三个层次上受到限制。第一，是动力学系统的混沌行为，使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二，在量子力学中状态是由波函数描述的，海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三，不平凡的时空拓扑，使波函数被密度矩阵所取代，就在这里引进了热力学意义上的随机性。宇宙的未来是怎样的呢？如果我们承认科学定律的普适性和无穷威力，则不管人类的雄心有多大，毕竟要受环境和人口问题的限制，我们不能和这些限制作无望和愚昧的搏斗。人类只能采用一种明智和节制欲望的生活方式。从《时间简史》首版以来的十年间，相对论家、宇宙学家和粒子物理学家通力合作，在寻找宇宙最核心的万物理论上取得长足进展。但和人们以往期望不同的是，我们可能不再具有统一理论的唯一表述，这正如不能用一张地图描绘整个地球表面一样。这种所谓的M－理论把超引力和五种弦理论在一个单独的理论框架中统一起来。超弦理论是在不同情形下对自然的方便的近似。但是M－理论的整体概况还是不很清楚。我们的宇宙很可能是高维空间中的一个四维膜，我们的宇宙果壳也就更加神奇了。困扰天体物理学家多年的暗物质很可能是影子星系的贯穿高维空间到达我们星系的引力效应，引力的近距效应和牛顿定律有偏差等等。四维膜之外的高维空间的行为如何是个饶有兴趣的问题。但是只要它们对膜世界具有相同的效应，对于它们的区别就没有意义。量子宇宙学家就相信无中生有的场景而言是彻底的无神论者，就科学的方法论而言是不可救药的实证主义者，而就沉迷于宇宙和理论的美而言，又是泛神论者。...[更多内容]

　　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，他和彭罗斯证明了著名的奇性定理，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。霍金一生贡献于理论物理学的研究，被誉为当今最杰出的科学家之一。他的著作包括《时间简史》及《黑洞与婴儿宇宙以及相关文章》。虽然大家都觉得他非常不幸，但他在科学上的成就却是在他在病发后获得的。他凭着坚毅不屈的意志，战胜了疾病，创造了一个奇迹，也证明了残疾并非成功的障碍。他对生命的热爱和对科学研究的热诚，是值得年轻一代学习的。