圖①：黑洞照片。

圖②：“宇宙暴脹”示意圖。

圖片均為湖南科學(xué)技術(shù)出版社提供

薦書人語(yǔ)

喬治·伽莫夫的《物理世界奇遇記》闡述相對(duì)論、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本概念，史蒂芬·溫伯格的《最初三分鐘》《終極理論之夢(mèng)》分別介紹宇宙大爆炸理論和現(xiàn)代粒子物理，這3本科普名著可作為《時(shí)間簡(jiǎn)史》的“預(yù)熱讀物”。

——陳學(xué)雷  

霍金是家喻戶曉的大科學(xué)家，他的《時(shí)間簡(jiǎn)史》是有史以來(lái)最著名的科普著作之一，被翻譯成40余種文字，銷量數(shù)千萬(wàn)冊(cè)。但另一方面，此書也以晦澀難懂著稱，經(jīng)常在“最讀不懂的書”名單上位列前茅。最近，《時(shí)間簡(jiǎn)史》中譯插圖版又一次“上新”，銷量依然很高。

1988年，《時(shí)間簡(jiǎn)史》首次出版。上世紀(jì)90年代，中譯本一出來(lái)，我就立即買來(lái)閱讀。當(dāng)時(shí)雖已是物理專業(yè)研究生，但初讀如墮霧中，不得要領(lǐng)。又過(guò)了10年，其間我多次見到霍金，那時(shí)他幾乎無(wú)法動(dòng)彈，只有手指可以微微移動(dòng)，觸擊固定在輪椅上的電腦屏幕生成句子，再由電腦合成出一種機(jī)器聲音，每講一句話都要等很長(zhǎng)時(shí)間。與霍金本人的相遇，再次激發(fā)了我閱讀《時(shí)間簡(jiǎn)史》的興趣。此時(shí)作為宇宙學(xué)專業(yè)研究人員，對(duì)書中所講問題的知識(shí)背景已有較多了解，因此讀來(lái)比較順暢。讀到霍金的一些獨(dú)特幽默時(shí)，仿佛聽到他那機(jī)器合成的聲音在耳邊響起，不由會(huì)心一笑。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》究竟講了什么？從目錄來(lái)看，全書前半部分是對(duì)物理學(xué)和宇宙學(xué)的簡(jiǎn)介與點(diǎn)評(píng)，包括物理學(xué)發(fā)展史以及相對(duì)論、宇宙學(xué)、量子力學(xué)、粒子物理簡(jiǎn)介；后半部分則以霍金本人的研究歷程為線索，講述他對(duì)黑洞和宇宙學(xué)重要問題的深入思考，涉及黑洞簡(jiǎn)介、黑洞的霍金輻射、宇宙暴脹、無(wú)邊界模型、不可逆性的起源、蟲洞和時(shí)間旅行、大統(tǒng)一理論和超弦簡(jiǎn)介等。另外，全書也穿插了他對(duì)相關(guān)哲學(xué)問題的分析和點(diǎn)評(píng)。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》好在哪里？就前半部分來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)潔扼要又頗具特色，文字中隱隱地帶著英式幽默。不過(guò)，像物理學(xué)史、相對(duì)論、量子力學(xué)、大爆炸宇宙學(xué)、粒子物理這些深?yuàn)W的題目，該書分別只用一章加以介紹，敘述節(jié)奏相當(dāng)快，不太熟悉物理學(xué)的讀者要想跟上，確實(shí)不容易。不妨先讀讀其他科普書，獲得一些初步概念后再讀此書，就會(huì)比較容易理解和欣賞霍金的闡述了。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》真正的精華，凝結(jié)在后半部分霍金的心路歷程里。身為劍橋大學(xué)研究生的青年霍金，因?yàn)榛疾适Я思∪饣顒?dòng)能力，但不治之癥并未使他萎靡頹喪，反而使他更專心致志地鉆研科學(xué)，形成了非常獨(dú)特的研究風(fēng)格。廣義相對(duì)論中的計(jì)算推演極為繁復(fù)，霍金患病后難以執(zhí)筆進(jìn)行大量復(fù)雜演算，但他轉(zhuǎn)而通過(guò)深入的幾何化思考，利用拓?fù)鋵W(xué)和物理學(xué)分析，得到了一系列不依賴具體計(jì)算的重要結(jié)果。

這尤其體現(xiàn)在書中對(duì)宇宙學(xué)最大問題——宇宙誕生的思考。伽莫夫等人根據(jù)宇宙膨脹現(xiàn)象推測(cè)宇宙起源于大爆炸，但其推測(cè)基于具有對(duì)稱性的高度簡(jiǎn)化的宇宙模型，這就使人懷疑在復(fù)雜的真實(shí)宇宙中是否成立。學(xué)生時(shí)代的霍金，用拓?fù)浞椒ㄗC明了在廣義相對(duì)論時(shí)空里，不可避免地存在奇點(diǎn)，因此宇宙大爆炸的奇點(diǎn)并不依賴球?qū)ΨQ的簡(jiǎn)化條件。此后，霍金在對(duì)黑洞以及更一般的時(shí)空奇點(diǎn)研究中，取得了不少亮眼成果，特別是證明了黑洞完全由其質(zhì)量、自旋、電荷等少數(shù)物理量決定（黑洞無(wú)毛定理），加深了我們對(duì)黑洞的理解。而就在今年初，科學(xué)家觀測(cè)到的引力波事件GW250114，又證實(shí)了霍金提出的黑洞面積定理：當(dāng)兩個(gè)黑洞并合時(shí)，所形成的黑洞總表面積不會(huì)減少。

霍金并未止步于此。隨著對(duì)時(shí)空奇點(diǎn)的深入研究，他意識(shí)到經(jīng)典廣義相對(duì)論在時(shí)空奇點(diǎn)處的失效，意味著需要考慮量子力學(xué)效應(yīng)。沿著這樣的思路，霍金取得了他最著名的發(fā)現(xiàn)：黑洞并非只能如經(jīng)典廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的那樣單純吞噬物體，而是可以產(chǎn)生向外的輻射。輻射也導(dǎo)致了小黑洞的“蒸發(fā)”，又帶來(lái)了所謂“黑洞信息丟失”的佯謬。此后幾十年時(shí)間里，人們?cè)诨艚疬@一理論的引導(dǎo)下，更深入地研究量子糾纏的本質(zhì)，取得不少成果。

此外，霍金還探究了許多深刻而有趣的宇宙學(xué)問題。為什么時(shí)間不可逆？能不能通過(guò)蟲洞進(jìn)行時(shí)間旅行回到過(guò)去？大爆炸之前是什么？對(duì)最后這一問題，霍金—哈特爾模型給出了一種有趣的解答：宇宙無(wú)邊界模型，即時(shí)空從量子漲落中涌現(xiàn)，因此大爆炸沒有“以前”。在這些研究中，霍金也偶有失誤，對(duì)此他并不回避，而是在此書中坦率地承認(rèn)錯(cuò)誤，展現(xiàn)了一位科學(xué)真理追求者的品質(zhì)。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》出版已近40年，相關(guān)研究進(jìn)展頗豐，該書卻并未過(guò)時(shí)。一方面是因?yàn)槎啻胃卵a(bǔ)充，這次中譯插圖版經(jīng)過(guò)譯者之一、霍金的學(xué)生吳忠超反復(fù)打磨，準(zhǔn)確性不成問題，還增加了新的注釋，讀起來(lái)比早期版本更流暢易懂。更重要的，是霍金本人獨(dú)特的研究風(fēng)格。他關(guān)注的多是極為基礎(chǔ)、深刻的問題，這些問題至今仍呼喚著更深入的研究。

《時(shí)間簡(jiǎn)史》所涉理論大多深?yuàn)W，即使物理學(xué)研究者讀起來(lái)也不免吃力，讀者更不必苛求理解其中的所有理論和概念，不妨盡自己所能，欣賞其中的精彩片段，領(lǐng)略大師的深刻思考。誠(chéng)如吳忠超所言：《時(shí)間簡(jiǎn)史》的主題是認(rèn)識(shí)我們身居其中的宇宙，是生命和文明最重要的詰問。而宇宙無(wú)中生有，通過(guò)其孕育出的生命和從生命中覺醒的意識(shí)來(lái)理解自己，沒有什么比這個(gè)場(chǎng)景更為壯麗、奇妙了。

（作者陳學(xué)雷，為中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)宇宙暗物質(zhì)和暗能量研究團(tuán)組首席科學(xué)家、星系宇宙學(xué)研究部主任）