薦書人語

喬治·伽莫夫的《物理世界奇遇記》闡述相對論、量子力學和統計熱力學的基本概念，史蒂芬·溫伯格的《最初三分鐘》《終極理論之夢》分別介紹宇宙大爆炸理論和現代粒子物理，這3本科普名著可作為《時間簡史》的“預熱讀物”。

——陳學雷  

霍金是家喻戶曉的大科學家，他的《時間簡史》是有史以來最著名的科普著作之一，被翻譯成40余種文字，銷量數千萬冊。但另一方面，此書也以晦澀難懂著稱，經常在“最讀不懂的書”名單上位列前茅。最近，《時間簡史》中譯插圖版又一次“上新”，銷量依然很高。

1988年，《時間簡史》首次出版。上世紀90年代，中譯本一出來，我就立即買來閱讀。當時雖已是物理專業研究生，但初讀如墮霧中，不得要領。又過了10年，其間我多次見到霍金，那時他幾乎無法動彈，只有手指可以微微移動，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器聲音，每講一句話都要等很長時間。與霍金本人的相遇，再次激發了我閱讀《時間簡史》的興趣。此時作為宇宙學專業研究人員，對書中所講問題的知識背景已有較多了解，因此讀來比較順暢。讀到霍金的一些獨特幽默時，仿佛聽到他那機器合成的聲音在耳邊響起，不由會心一笑。

《時間簡史》究竟講了什么？從目錄來看，全書前半部分是對物理學和宇宙學的簡介與點評，包括物理學發展史以及相對論、宇宙學、量子力學、粒子物理簡介；后半部分則以霍金本人的研究歷程為線索，講述他對黑洞和宇宙學重要問題的深入思考，涉及黑洞簡介、黑洞的霍金輻射、宇宙暴脹、無邊界模型、不可逆性的起源、蟲洞和時間旅行、大統一理論和超弦簡介等。另外，全書也穿插了他對相關哲學問題的分析和點評。

《時間簡史》好在哪里？就前半部分來說，簡潔扼要又頗具特色，文字中隱隱地帶著英式幽默。不過，像物理學史、相對論、量子力學、大爆炸宇宙學、粒子物理這些深奧的題目，該書分別只用一章加以介紹，敘述節奏相當快，不太熟悉物理學的讀者要想跟上，確實不容易。不妨先讀讀其他科普書，獲得一些初步概念后再讀此書，就會比較容易理解和欣賞霍金的闡述了。

《時間簡史》真正的精華，凝結在后半部分霍金的心路歷程里。身為劍橋大學研究生的青年霍金，因為患病喪失了肌肉活動能力，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，形成了非常獨特的研究風格。廣義相對論中的計算推演極為繁復，霍金患病后難以執筆進行大量復雜演算，但他轉而通過深入的幾何化思考，利用拓撲學和物理學分析，得到了一系列不依賴具體計算的重要結果。

這尤其體現在書中對宇宙學最大問題——宇宙誕生的思考。伽莫夫等人根據宇宙膨脹現象推測宇宙起源于大爆炸，但其推測基于具有對稱性的高度簡化的宇宙模型，這就使人懷疑在復雜的真實宇宙中是否成立。學生時代的霍金，用拓撲方法證明了在廣義相對論時空里，不可避免地存在奇點，因此宇宙大爆炸的奇點并不依賴球對稱的簡化條件。此后，霍金在對黑洞以及更一般的時空奇點研究中，取得了不少亮眼成果，特別是證明了黑洞完全由其質量、自旋、電荷等少數物理量決定（黑洞無毛定理），加深了我們對黑洞的理解。而就在今年初，科學家觀測到的引力波事件GW250114，又證實了霍金提出的黑洞面積定理：當兩個黑洞并合時，所形成的黑洞總表面積不會減少。

霍金并未止步于此。隨著對時空奇點的深入研究，他意識到經典廣義相對論在時空奇點處的失效，意味著需要考慮量子力學效應。沿著這樣的思路，霍金取得了他最著名的發現：黑洞并非只能如經典廣義相對論預測的那樣單純吞噬物體，而是可以產生向外的輻射。輻射也導致了小黑洞的“蒸發”，又帶來了所謂“黑洞信息丟失”的佯謬。此后幾十年時間里，人們在霍金這一理論的引導下，更深入地研究量子糾纏的本質，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問題。為什么時間不可逆？能不能通過蟲洞進行時間旅行回到過去？大爆炸之前是什么？對最后這一問題，霍金—哈特爾模型給出了一種有趣的解答：宇宙無邊界模型，即時空從量子漲落中涌現，因此大爆炸沒有“以前”。在這些研究中，霍金也偶有失誤，對此他并不回避，而是在此書中坦率地承認錯誤，展現了一位科學真理追求者的品質。

《時間簡史》出版已近40年，相關研究進展頗豐，該書卻并未過時。一方面是因為多次更新補充，這次中譯插圖版經過譯者之一、霍金的學生吳忠超反復打磨，準確性不成問題，還增加了新的注釋，讀起來比早期版本更流暢易懂。更重要的，是霍金本人獨特的研究風格。他關注的多是極為基礎、深刻的問題，這些問題至今仍呼喚著更深入的研究。

《時間簡史》所涉理論大多深奧，即使物理學研究者讀起來也不免吃力，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，領略大師的深刻思考。誠如吳忠超所言：《時間簡史》的主題是認識我們身居其中的宇宙，是生命和文明最重要的詰問。而宇宙無中生有，通過其孕育出的生命和從生命中覺醒的意識來理解自己，沒有什么比這個場景更為壯麗、奇妙了。

（作者為中國科學院國家天文臺宇宙暗物質和暗能量研究團組首席科學家、星系宇宙學研究部主任）

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