第一推動叢書 宇宙係列:時空本性 [The Nature of Space and Time] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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史蒂芬·霍金，羅傑·彭羅 著，吳忠超 杜欣欣 譯

圖書標籤:

• 物理學
• 宇宙學
• 時空
• 相對論
• 科學普及
• 哲學
• 天文學
• 理論物理
• 科普讀物
• 第一推動叢書

齣版社： 湖南科學技術齣版社

ISBN：9787535794536

版次：1

商品編碼：12298831

包裝：平裝

叢書名： 一推動叢書宇宙係列

外文名稱：The Nature of Space and Time

開本：32開

齣版時間：2018-02-01

用紙：膠版紙

頁數：162

正文語種：中文

産品特色

編輯推薦

這是繼愛因斯坦和玻爾辯論之後本世紀重要的論爭，書中兩位物理大師的觀點承載著很多思想火花，值得熱愛科學的我們細細品味。用數學作為眼睛，探究時空的本質問題，如果你喜歡燒腦過癮的學說，這本書很適閤你。2018年新版的《第*推動叢書》全新設計瞭版式和封麵，簡約個性，提升瞭閱讀體驗，讓科普給你更多想象。隨書附贈價值39.6元由汪潔、吳京平掰開揉碎,帶你懂科學好書的《經典科普解讀課》6摺券。

內容簡介

本書是基於霍金和彭羅斯在劍橋大學的六次演講和辯論而成，辯論主要圍繞量子場論和廣義相對論這兩種成功的理論是否可以被統一的問題。盡管爭論的問題不同瞭，但同之前那場著名的辯論一樣，在這裏彭羅斯擔任愛因斯坦的角色，而霍金充任玻爾的角色，他們的觀點同樣閃爍著人類智慧的光芒。

作者簡介

作者介紹：

史蒂芬·霍金(Stephen W.Hawing)，英國著名理論物理學傢，是《時間簡史》《果殼中的宇宙》的作者，被尊崇為繼愛因斯坦以來*傑齣的理論物理學傢。

羅傑·彭羅斯（Roger Penrose），博學的數學兼物理學傢，現任牛津大學羅斯·玻勒數學教授，《皇帝新腦》的作者。

譯者介紹：

吳忠超，1946年齣生於福州，1968年畢業於中國科技大學無綫電係，並任教於該校。1984年在霍金教授指導下，獲得劍橋大學博士學位。

杜欣欣，1954年齣生於重慶，1982年畢業於北京經濟學院。1986年獲得紐約州立大學布法羅分校碩士學位。

目錄

前言

感謝

第一章 經典理論

第二章 時空奇性結構

第三章 量子黑洞

第四章 量子理論和時空

第五章 量子宇宙學

第六章 時空的扭量觀點

第七章 辯論

參考文獻

精彩書摘

第一章　經典理論（部分）

史蒂芬·霍金

羅傑·彭羅斯和我將在這些講演中發錶我們關於時空本性的相關的但是相當不同的觀點。我們將交替講演，每人講三次，最後是有關我們不同方法的討論。我應當在此強調，這些講演是相當技術性的。假定聽者具有廣義相對論和量子理論的基本知識。

裏查德·費因曼寫過一篇短文，描述他參加廣義相對論會議的經驗。我想那是1962年在華沙召開的會議。他對與會者的能力以及文不對題非常瞧不起。此後不久廣義相對論的聲望扶搖而上，並引起廣泛興趣，這應大大地歸功於羅傑的研究貢獻。在此之前，廣義相對論被錶達成在單獨坐標係統下的一堆繁復的偏微分方程。人們在找到一種解後即歡欣鼓舞，根本不在乎其是否在物理學上有意義。然而，羅傑引起瞭諸如鏇量和全局方法的現代概念。他首先指齣，不必準確地解方程，即能發現一般性質。正是他的第一道奇性定理引導我去研究因果性結構並刺激我有關奇性和黑洞的經典研究的靈感。

我認為羅傑和我在經典工作方麵的觀點相當一緻。然而，我們在量子引力，或者毋寜說量子理論本身的研究上分道揚鑣。雖然我因為提齣過量子相乾性喪失的可能性，而被粒子物理學傢們認定為危險的激進主義者，但和羅傑相比，肯定隻能算作保守主義者。我采取實證主義的觀點，物理理論隻不過是一種數學模型，詢問它是否和實在相對應是毫無意義的。人們所能尋求的是其預言應與觀察的一緻。我以為羅傑內心自認為是位柏拉圖主義者，這要由他自己承認纔算。

雖然有人提齣，時空可以有分立結構，我看不齣有任何理由應當拋棄連續的理論，因為它曾經是這樣的成功。廣義相對論是一項漂亮的理論，它和迄今進行的所有觀察都符閤。它也許在普朗剋尺度下需要修正，但是我認為這不會影響由它作齣的許多預言。它也許隻不過是某種更基本理論的低能近似，比如說弦理論，但是我認為弦理論被過分兜售。首先，人們不清楚，廣義相對論和超引力中的其他各種場相結閤時，是否能給齣有意義的量子理論。關於超引力死亡的報道極盡誇張之能事。第一年所有人都相信超引力是有限的。下一年時尚變更，所有人又都說超引力肯定有發散，雖然迄今沒有人真正找到這種發散。我不討論弦理論的第二種原因是，弦理論沒有做過任何可以檢驗的預言。與此成鮮明對比的是，我將要講到的，量子理論廣義相對論的直接應用已經作齣瞭兩項可以檢驗的預言。其中的一項預言是，在暴漲期的小微擾的發展似乎已為最近觀察到的微波背景的起伏所證實。另一項預言，黑洞應當熱輻射，在原則上是可以檢驗的。我們所要做的一切是去發現太初黑洞。可惜的是，周圍似乎沒有很多。如果有的話，我們就知道如何量子化引力。

甚至如果弦理論真的是自然的終級理論，那麼這些預言也沒有一個要被改變。但是弦理論，至少在它目前的發展階段上，除瞭聲稱廣義相對論為它的低能有效理論外，根本做不齣這些預言。我懷疑這種情形將會一成不變，弦理論也許永遠做不齣廣義相對論或者超引力所做不齣的預言。如果果真如此，人們就懷疑，弦理論是否為一種真正的科學理論。沒有特彆的可以在觀測上檢驗的預言，光是數學上的漂亮和完備是否就已經足夠瞭？況且，現階段弦理論既不漂亮也不完備。

由於這些原因，我將在這些講演中討論廣義相對論。我將集中於兩個領域，在這兩個領域引力似乎引起和其他場論完全不同的特點。第一個是引力使時空具有一個開端也許還具有一個終點的觀念。第二個是似乎存在不同於粗粒化産生的內稟的引力熵的發現。某些人聲稱，這些預言不過是半經典近似的人為的産物。他們說，弦理論也就是真正的量子引力論，將會抹平這種奇性並對黑洞輻射引進相乾性，因此在粗粒化含義上它隻不過是近似熱性的。如果情形果真如此，則是相當無趣的。引力就和其他場相類似。但是，我相信，它是顯著不同的，因為它自己形成供自己錶演的舞颱，而不像其他的場一樣，隻不過是在固定的時空背景中錶演。也正因為如此纔導緻時間具有開端的可能性。它還導緻宇宙中觀測不到的區域所引齣的我們無法度量的引力熵的概念。

我在這次講演中迴顧經典廣義相對論中導緻這些觀念的工作。我在第二次和第三次講演（第三章和第五章）中將指齣，進入量子理論後，它們將如何被改變被推廣。我的第二次講演是關於黑洞的，而第三次是關於量子宇宙學。

前言/序言

1994年在劍橋大學的伊薩剋·牛頓數學科學研究所進行瞭一項為期6個月的計劃，本書所記載的在羅傑·彭羅斯和史蒂芬·霍金之間進行的一場辯論是該計劃的高潮。它描述瞭一場有關宇宙本性的某些最基本的觀念的嚴肅的討論。不用說，我們還未到達盡頭，處處充滿瞭不確定性和爭議，還有許多可供論爭的。

60多年前，關於量子力學的基礎，在尼爾斯·玻爾和阿爾伯特·愛因斯坦之間進行瞭一場著名的曠日持久的辯論。愛因斯坦拒絕把量子力學接受為終極理論。他發現，它在哲學上是不充足的，他對以玻爾為代錶的哥本哈根學派的正統解釋發動瞭一場猛烈的戰爭。

在某種意義上，彭羅斯和霍金之間的辯論可以視作早期那場論爭的繼續，在這裏彭羅斯擔任愛因斯坦的角色，而霍金擔任玻爾的角色。盡管問題變得更為復雜，也更為廣泛，但是正如過去那樣，技巧的論證和哲學的觀點相互糾纏，無法分開。量子理論，或者它的更高級的形式量子場論，現在已被高度發展，在技巧方麵已經十分成功，盡管還存在像羅傑·彭羅斯這樣的在哲學上持懷疑態度者。廣義相對論，也就是愛因斯坦的引力論，也同樣經曆瞭時間的考驗，並取得瞭舉世矚目的成功，雖然還遺留有關奇性或者黑洞的嚴重問題。

主導霍金彭羅斯討論的真正關鍵在於把這兩種成功的理論結閤在一起，並産生一種“量子引力”的理論。這裏牽涉到許多高深的概念和技術問題，這便是這些講演中探討的範圍。

本書所涉及的基本問題，包含諸如“時間箭頭”，宇宙誕生處的初始條件以及黑洞吞沒信息的方式。霍金和彭羅斯在有關所有這些以及許多其他的問題上都非常微妙地采取瞭不同的立場。不管在數學上還是在物理上他們都認真地錶述自己的看法，其爭論的形式使富有意義的相互批評得以實現。

雖然有些講演需要讀者具備數理知識的背景，但是許多論證是在使更廣大讀者感興趣的更高深的水平上進行的。讀者至少對於所討論的觀念的廣闊和精微，以及對於尋找一種包括引力論和量子論在內的宇宙和諧圖像的偉大挑戰能獲知梗概。

邁剋爾·阿蒂雅

《第一推動叢書·宇宙係列：時空本性》一書，並非簡單地羅列物理定律或數學公式，而是深入探索瞭我們理解宇宙最基礎的兩個概念——空間與時間的哲學與物理本質。它邀請讀者踏上一場跨越數個世紀的智慧之旅，從古代先哲的朦朧猜想到現代物理學的精妙論述，揭示瞭時空的奧秘如何一次次顛覆我們對現實的認知。 本書的開篇，將我們帶迴到古希臘，追溯亞裏士多德等哲學傢對空間和時間的早期思考。他們將空間視為物體存在的“場所”，將時間視為運動的“度量”，這些樸素的觀念在很長一段時間內構成瞭人類理解世界的基礎。然而，隨著科學的進步，這些觀念的局限性逐漸顯現。 接著，作者筆鋒一轉，聚焦於艾薩剋·牛頓。牛頓的絕對時空觀，認為空間是獨立於物體而存在的“容器”，時間則以恒定的速率均勻流逝，為經典力學奠定瞭基石。這種直觀而強大的理論，在解釋宏觀世界的運動規律方麵取得瞭輝煌的成功。本書會細緻剖析牛頓的這一理論體係，解釋它如何通過數學語言精確地描述物體的運動狀態，以及它在科學發展史上的重要意義。讀者將瞭解到，即使在今天，牛頓的絕對時空觀在許多日常場景和工程應用中仍然是極具價值的工具。 然而，科學的探索從不停止。19世紀末20世紀初，一係列實驗現象，如邁剋爾遜-莫雷實驗的“零結果”，挑戰瞭以太的存在，也預示著牛頓的時空觀可能並非終極真理。此時，阿爾伯特·愛因斯坦橫空齣世，以其革命性的思想徹底重塑瞭我們對時空的認知。 本書的核心部分，將詳盡地闡述愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論。讀者將跟隨作者的引導，理解狹義相對論如何通過“光速不變”這一基本原理，揭示齣時間和空間並非獨立存在，而是相互關聯，形成一個統一的“時空”整體。速度的差異會影響時間的流逝和空間的尺度，即“時間膨脹”和“長度收縮”效應。這些顛覆常識的結論，將通過清晰的邏輯推理和形象的比喻展現齣來，幫助讀者建立起對相對時空觀的基本認識。 更令人驚嘆的是廣義相對論。本書將深入淺齣地解釋，愛因斯坦如何將引力視為時空彎麯的錶現。質量和能量的存在會扭麯周圍的時空，而物體在這種彎麯的時空中沿著“測地綫”運動，我們將其感知為引力。這本書會詳細介紹廣義相對論如何成功解釋行星的軌道異常、光綫的彎麯以及黑洞的存在等現象，甚至預測瞭引力波的存在，而這也在近年的實驗中得到瞭證實。讀者將體會到，廣義相對論是如何將引力這一古老而神秘的力，置於幾何學的宏偉框架之中。 除瞭對愛因斯坦理論的深入解讀，本書還將探討時空的其他前沿和深刻問題。例如，在量子力學蓬勃發展的背景下，時空是否具有量子化的性質？微觀世界的量子漲落是否會對時空的結構産生影響？書中會介紹科學傢們在量子引力領域進行的各種嘗試，包括弦理論、圈量子引力等，雖然這些理論尚處於發展階段，但它們代錶瞭人類對時空更深層本質的探索方嚮。 本書還將觸及一些更具哲學意義的討論。例如，時間的方嚮性——為什麼我們隻能朝一個方嚮感知時間流逝，而無法逆轉？熵增原理在其中扮演瞭怎樣的角色？因果律在相對論時空中的地位又如何？這些問題將引導讀者思考，我們對時間和空間的直觀感受，在多大程度上是宇宙的真實屬性，又在多大程度上是我們的意識結構所決定的。 此外，《第一推動叢書·宇宙係列：時空本性》還會提及一些關於宇宙學與時空聯係的觀點。宇宙的膨脹、大爆炸理論，以及宇宙的終極命運，都與時空本身的性質息息相關。理解時空的演化，就是理解我們所處宇宙的宏偉史詩。 本書並非一本枯燥的教科書，它充滿瞭對科學探索精神的贊美，以及對人類智慧的敬意。作者善於將復雜的概念轉化為易於理解的語言，並通過曆史的視角，展示瞭科學傢們是如何一步步剋服睏難，挑戰權威，最終揭示齣時空更加深刻的真相。書中可能還會穿插一些引人入勝的科學史故事，或者著名科學傢的生平軼事，為讀者增添閱讀的樂趣。 總而言之，《第一推動叢書·宇宙係列：時空本性》是一本旨在激發讀者對宇宙奧秘的無限好奇心的讀物。它不提供現成的答案，而是引導讀者一同思考，一同探索。通過閱讀本書，你將不再僅僅將空間視為一張地圖，將時間視為一個鍾錶，而是會以一種全新的、更加深刻的視角來審視我們所棲居的這個奇妙的宇宙，理解那些支配著一切運動和演化的最根本的法則。它將讓你體會到，科學的魅力不僅在於發現，更在於不斷追問“為什麼”和“如何是”的過程中。這本書，或許會改變你看待世界的方式。

評分☆☆☆☆☆

我一直是個對純理論物理抱持著敬畏和一絲畏懼的普通讀者，畢竟那些復雜的數學公式和抽象的概念常常讓人望而卻步。然而，這本書的敘事方式徹底顛覆瞭我的固有印象。作者似乎有一種天賦，能夠將那些常人認為晦澀難懂的物理學概念，轉化為生動、甚至帶點詩意的語言來闡釋。例如，當我讀到關於引力透鏡的描述時，它不再是教科書上冷冰冰的公式，而變成瞭一幅關於宇宙光綫如何被巨大質量扭麯、如同穿過老式哈哈鏡一般的奇妙景象。這種敘述的流暢性和比喻的巧妙性，讓我在閱讀過程中幾乎沒有感受到任何認知上的“卡殼”。它更像是在聽一位學識淵博的長者，用最親切、最引人入勝的故事，嚮你娓娓道來宇宙深處那些最基本的運行法則。我甚至能想象到作者在講述這些內容時的那種神采飛揚的姿態，這使得閱讀體驗充滿瞭感染力。

評分☆☆☆☆☆

與其他科普讀物不同的是，這本書在探討前沿概念時，並沒有急於給齣“標準答案”，而是非常坦誠地展示瞭科學探索過程中的爭議、未解之謎和哲學思辨。這種“不確定性”的處理，反而讓我感到極大的安慰和共鳴。它沒有把科學傢塑造成無所不能的神，而是展現瞭他們如何麵對知識的邊界，如何提齣大膽的假設，以及這些假設又如何與我們日常的直覺産生激烈碰撞。我特彆欣賞它對曆史脈絡的梳理，如何從牛頓的絕對時空觀，一步步過渡到愛因斯坦的相對性革命，再到量子場論對時空概念的衝擊。這種層層遞進、不斷自我修正的科學精神，比單純羅列結論來得更有教育意義。它教會我的不是“是什麼”，而是“我們是如何知道現在的這些知識的”。

評分☆☆☆☆☆

說實話，讀完這本書後，我對日常生活中的許多細微之處都有瞭新的體悟，這正是一本優秀的科普讀物帶來的最大價值——它拓展瞭你感知世界的能力。比如，當我走在路上感到腳步匆忙時，我竟然會聯想到時間膨脹效應的微小量級差異，盡管這在現實中微不足道，但那種將宏大理論應用到日常情景的思維遊戲，著實有趣。它不僅僅是關於黑洞、蟲洞或宇宙大爆炸的奇觀展示，它更深層次地在重塑你對“存在”本身的理解。每次閤上書本，那種感覺就像是你的思維被重新校準瞭一次，對時間流逝的感知，對空間尺度的想象，都被提升到瞭一個全新的、更具批判性的維度。這絕對是一次值得所有對世界抱有好奇心的人反復品讀的智力冒險。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶設計，簡直是為深度學習者量身定做的。許多關鍵概念，比如四維時空的概念演化，或者某些理論模型示意圖，都采用瞭跨頁的大幅圖解，信息密度高但結構清晰，極大地減輕瞭大腦對空間幾何的負荷。我發現自己會不自覺地停下來，仔細研究那些細微的標注和箭頭指嚮，常常在圖錶本身就能領悟到文字描述難以傳達的精髓。對於那些想要深入理解特定物理學模型，但又不想被純粹的數學推導絆住手腳的讀者來說，這種圖文結閤的深度策略無疑是極度友好的。它平衡瞭“廣度”的科普需求和“深度”的理解渴望，讓人感覺仿佛擁有瞭一本結閤瞭藝術畫冊與專業教材特點的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是一場視覺的盛宴，那種深邃的、仿佛能將人吸進去的宇宙黑，配上那些錯綜復雜、閃爍著微光的星雲圖景，讓人在第一時間就感覺自己要踏入一個完全不同的維度。我記得我是在一個陽光明媚的下午翻開它的，但僅僅是目光掃過那些精美的插圖和版式設計，我的思緒就已經完全被拉扯到瞭極遠之處。紙張的質感也處理得非常到位，不是那種廉價的、泛著油光的紙張，而是略帶啞光和紋理，拿在手裏有一種沉甸甸的、仿佛握住瞭某種古老知識的儀式感。裝幀工藝也相當考究，書脊的縫閤處平整而堅固，看得齣作者和齣版方對這套“第一推動叢書”係列是傾注瞭極大的心血的。光是站在書架前，僅僅是欣賞它的外觀，就能感受到它蘊含的某種宏大敘事的力量，讓人忍不住想要立刻揭開它的神秘麵紗，去探尋那隱藏在華美外錶下的深刻內涵。這種對物理形態的精雕細琢，無疑為接下來的精神之旅鋪設瞭一條令人心馳神往的序麯。

評分☆☆☆☆☆

一生不可以將就，因這好書。

評分☆☆☆☆☆

很好很好很好很好很好很好，618，雙十一買京東圖書很劃算。

評分☆☆☆☆☆

一套49本，還差一本，菜場暫時無貨

評分☆☆☆☆☆

很有意思的書～618活動購買～挺閤適的

評分☆☆☆☆☆

京東的速度很牛，圖書也很好，如果實在要找缺憾，一是包裝代簡陋，二是非活動價太高。供參考。

評分☆☆☆☆☆

本書是基於霍金和彭羅斯在劍橋大學的六次演講和辯論而成，辯論主要圍繞量子場論和廣義相對論這兩種成功的理論是否可以被統一的問題。盡管爭論的問題不同瞭，但同之前那場著名的辯論一樣，在這裏彭羅斯擔任愛因斯坦的角色，而霍金充任玻爾的角色，他們的觀點同樣閃爍著人類智慧的光芒。

評分☆☆☆☆☆

舊版的找不到瞭，隻好買本新版，貴瞭好多。不過書是好書，以前真該把第一推動係列買齊的。

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯不錯不錯不錯不錯不錯

評分☆☆☆☆☆

七篇演講錄，買過作者的《莎士比亞，牛頓，貝多芬：不同的創造模式》，本書算是前一本書的蛋炒飯。在思維模式方麵還是很有參考價值的。“真理”一詞有些嚇人。諾貝爾奬獲得者。