本书是一本不可多得的有关现代物理和天文学发展历史和前沿的科普读物。它以通俗的语言一步步由浅入深地介绍了霍金对宇宙的认识和人类在宇宙中的位置。作者的笔调深入浅出，用讲故事等形式介绍了现代物理和天文学这两门重要科学的发生、发展和当今研究前沿。语言浅显生动，凡是具有高中文化水平的读者均可在阅读故事的过程中兴趣盎然地了解现代科学发展的过程和规律，并进入到当今物理学和宇宙学的前沿阵地，自觉地选择科学而远离迷信。


斯蒂芬·霍金（ Stephen Hawking），著名的理论物理学家和宇宙学家，他于1942年1月8日出生于英国牛津，这一天正好是伽利略逝世300周年。8岁时，因父亲工作的原因而举家搬迁至伦敦以北20公里的小镇艾尔本斯，他在当地完成中学教育后，进人牛津大学主修物理。后来在夏玛（Dennis Sciama）的指导下，取得剑桥大学博士学位，1974年，成为皇家学院当时最年轻的院士。1979年，接任剑桥大学的卢卡斯数学讲座教授。（此头衔象征着无上的学术地位数学家艾萨克·贝罗是第一任，其弟子牛顿接任他为第二任，霍金为第17任。）




对于星系相互远离运动的理解导致了科学家们建立起了一种关于宇宙诞生的理论--大爆炸理论。从这个理论出发，斯蒂芬·霍金与其他物理学家感到在处理一些关于宇宙的基本问题--例如"宇宙的本质是什麽"时，遭遇到了挑战。《霍金的宇宙》一书演绎了他们这方面的工作并对一些引起了我们极大的好奇心的现象给出了简明的解释。

关于《霍金的宇宙》中译本
前言
导言寻舟出航
第一章 太阳、大空和灵感
乌龟致使前路迷茫
日以继夜
立竿见影
球形的和谐
在轨道中嵌套着轨道
长梯第一阶
第二章 为难的教会
哥白尼革命
思索者兼信息收集者
伽利略的异端邪说
牛顿的不可抵抗之力
第三章 洞悉星光
仰首星空
彩虹中的全部色彩
多普勒效应
定位星系
膨胀中的宇宙
第四章 原初时刻
一切都是相对的
陷入时空
爱因斯坦的一次画蛇添足
恒星的生与死
第五章 遗迹、奇点和纹波
大爆炸来临的日子
来自宇宙的干扰
坠入洞中
宇宙中的纹波
第六章原子的故事
大大小小的万事万物
是巫师还是科学家
称量元素
门捷列夫洗纸牌
温暖的蓝光
第七章 创造一切的能量
因近于炼金术而不安
解析原子
加速粒子
回到爱因斯坦
支雾中的径迹
寻找反物质
模拟大爆炸
迄今为止的故事
第八章 黑暗中的求索
不可见的巨大晕轮
搜寻MACHO的人们
宇宙的最终归宿
第九章探奇之旅
垂钓中微子
中微子质量之谜
寻找WIMPS
第十章 地外智慧生命和类星体的困惑
监听来自宇宙深处的信号
类星体的奥秘
类星体和黑洞
原子弹小组
接近黑洞
第十一章 寻找黑洞
突发奇想
黑洞中心之旅
相信不可能的事
为黑洞打赌
比小说更为离奇
第十二章 离奇地暴胀
小爆炸和观测极限
用搭积木的办法来构筑全景
微小真空
吹起气泡
巧变魔术
第十三章 一切系于弦上
适者生存
大统一理论
弦上的夸克
第十一维
M理论
普朗克计划
第十四章 霍金的宇宙
量子引力论和虚时问
一个无边界的宇宙
我们现在呆在哪里
洞悉上帝的心灵
译后记

是伊萨克·牛顿并非有意地给教会提供了一个可下的台阶。在大多数人的心目中，牛顿当然是与苹果从树上落到地下的故事以及万有引力定律的发现联系在一起的，实际上牛顿在科学的其他领域也作出了巨大的贡献。一些人认为牛顿堪称“现代科学之父”，就像斯蒂芬·霍金对伽利略的评价那样。说到底，对现代科学来说，这两位科学家都是至关重要的。牛顿发展了伽利略的工作，他用一系列数学公式描述了力和受力物体的关系。



虽然牛顿在学生时代没有受过好的数学训练，但他却凭着在数学方面的天赋成为剑桥大学的卢卡辛氏数学教授——就是现在斯蒂芬·霍金据有的职位。牛顿所做工作最核心的思想是。如果不受外力作用的话，任何物体都将保持匀速直线运动状态。如果物体静止下来，那么一定是有一种外力阻止了它的运动，这就是摩擦力。例如空气的阻力会使滚动的球静止下来。如果一个物体做加速运动或减速运动，或是改变了运动方向，那么一定是由于有外力作用其上的缘故。



牛顿用数学方法表示了物体运动速度和方向的变化总是与物体质量和作用力的大小有关。质量是与物体的大小和重量相关联的一种特性。更准确地说．物体的质量可定义为，与物体在得以启动时所须外力的大小有关的、或者说在物体运动中加速时所须外力的大小有关的一种物理量。



上述的运动定律直到今天还被认为是物理学的基础而在课堂上讲授，理解了它就可以进而正确理解引力。牛顿指出，物体是由于万有引力而相互吸引的。一个有着巨大质量的物体可以把质量小的物体吸引到自身之上来。正因为如此，苹果才会掉到地球的表面上。实际上，苹果也在吸引着地球，只是因为地球质量远大于苹果的质量，所以地球朝苹果移动的距离微乎其微、无法觉察到罢了。也是因为如此，看起来这种吸引就像苹果掉到地上那样，都是沿着一个方向的。引力是很微弱的，两个质量差不多的物体，相互间存在的引力小得很难察觉；把两个大小差不多的苹果一同放在桌子上，它们并不会因为万有引力而吸聚到一起来。而且物体间的距离越大，相互间的引力也就越小。



以上的结论与伽利略观察到的结果完全一致。两个大小、重量不同的物体会以相同的速度落向地球表面。地球的质量与一个人可以在地面上抛出的一般物体质量相比较，是非常巨大的。被抛出物体间的质量差在数学方程中的影响则完全可以忽略不计。这就有点像狂风大作时，风施加在橡树叶子上力的大小与风施加在椰树叶子上力的大小间的差值，完全可以被忽略不计一样。



可是，当考虑的是质量巨大的物体与地球相互作用的时候——例如太阳、月球和行星，牛顿意识到，即使是在距离遥远的情况下，它们之间的引力也是至关重要的。如果没有其他外力作用的话，天体会在空间沿着某个方向移动，这种运动一般都是直线运动。而如果有天体互相之间靠得足够近，引力作用变得明显时，情况就会发生变化。引力可能还不足以大到使两个天体撞到一起，但它会使运动中天体的轨道发生弯曲。于是，在两个天体的质量、运动速度、方向及距离的一定的平衡条件下，就会使得质量较小的天体开始围绕质量较大的天体旋转。



牛顿提出了一个方程来表示这种关系，并且试着把这个方程用于太阳系。当他用这个和引力有关的数学式子考察开普勒的椭圆轨道时，发现二者符合得非常好。火星、木星、土星的轨道都可以通过公式而得出。但后来发现通过公式得出的水星轨道与实测的稍有偏离。考虑到所用的公式在计算其他行星轨道时都很精确，计算水星轨道时所发生的问题就被认为是观测误差造成的。由此得出的结论十分清楚，哥白尼和开普勒是正确的。牛顿终于发现了，是万有引力维系着行星在椭圆轨道上围绕太阳运动。



3O0多年前建立起来的牛顿定律，直到今天还在用于计算人造卫星的速度和运动轨迹，其结果有着足够高的精度。牛顿取得了辉煌成就。由于证据确凿，教会方面不能再否认是太阳位于宇宙的中心而不是地球位于宇宙的中心了。使得教会比较容易地接受了日心说的还有牛顿的另外一个发现。牛顿不相信宇宙还有一个外部极限的看法——就是托勒密宇宙模型中那个在地球之外、上面镶嵌着恒星的大球。他亲自帮助别人设计、制造了一架新的、威力更大的望远镜。使用这架望远镜进行更高精度观测的结果发现，并非所有的恒星都是固定不动的，它们中一些是在运动着，只不过这种运动慢得几乎察觉不到。



由于牛顿定律的基础是这样一种观点，任何物体都不会自然而然地处于静止状态。通过推理牛顿认为，所有的遥远天体的性质都应该与较近的容易观察的行星的性质相类似。它们都处于连续不断的运动之中。只要处于其他天体的引力场内，那么引力就会决定着它的运动轨迹。如果所有天体都在这样不停地运动，那么宇宙的外部极限的大球又该怎样勾画呢？从逻辑上说，宇宙没有必要一定要有一个边缘。基于这种认识，牛顿假定宇宙没有边界，它在时间和空间上都是无限的。



虽然牛顿的这种观点在一定意义上与教会的教义相违背（按照牛顿的观点就很难为上帝创世确定一个准确的时间和地点），但它至少还是支持了一种无限和永恒的观念，而无限和永恒正是教会要给神所赋予的性质。上帝是全智全能的，即有着无限的智慧和能力，那么他所创造的宇宙也应该是无限和永恒的，就像上帝自己一样。上帝创造的宇宙一定远远超越了生命有限的人所能理解的范畴。



这时，科学和宗教非常不容易地取得了一致，好在在这场观念与智慧的冲突中双方都没有受到伤害。教会方面承认了，在地球并非宇宙中心而不过是围绕太阳旋转的一颗普通行星这个问题上，科学是正确的。而且，教会也不能确认它在祈祷中常常提及的上帝创世到底发生于什么时候。可是在另一方面，科学的境况好不了许多。它不能说明为什么会存在一个宇宙。科学还不能解释关于牛顿的在引力“统治”下的宇宙的一个关键性问题：如果所有的物体在对其他物体施加引力，那么宇宙中所有的天体自古以来何以会各自相距很远地存在呢？在一个无限和永恒的宇宙中，照理说，由于引力作用的存在，所有的物质都会因相互吸引而形成一个惟一的巨大的凝聚体，可是几千年来人们观察到的宇宙却并非如此。



尽管如此，由于牛顿的关于运动和引力的定律能极好地与观测事实相符，他的无限和永恒宇宙的观念很快被普遍接受了，就像以前托勒密的宇宙模型风行一时那样。可是，有一点与托勒密模型不一样的是，牛顿的模型存在了还不到2OO年，新的挑战就来临了。

斯蒂芬·霍金（ Stephen Hawking），著名的理论物理学家和宇宙学家，他于1942年1月8日出生于英国牛津，这一天正好是伽利略逝世300周年。8岁时，因父亲工作的原因而举家搬迁至伦敦以北20公里的小镇艾尔本斯，他在当地完成中学教育后，进人牛津大学主修物理。后来在夏玛（Dennis Sciama）的指导下，取得剑桥大学博士学位，1974年，成为皇家学院当时最年轻的院士。1979年，接任剑桥大学的卢卡斯数学讲座教授。（此头衔象征着无上的学术地位数学家艾萨克·贝罗是第一任，其弟子牛顿接任他为第二任，霍金为第17任。）



霍金主要的学术成就包括“霍金辐射”与“无边界宇宙模型”。目前，他所领导的剑桥大学的应用数学与理论物理系的“相对论与重力”小组，除了研究他所研究的早期宇宙外，也包括宇宙演化至今的现象，并参与了欧洲太空总署的普朗克探测卫星的计划。