The Nature of Space and Time

The Nature of Space and Time pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Princeton University Press 作者:Stephen Hawking 出品人: 页数:142 译者: 出版时间:2000-10-15 价格:USD 19.95 装帧:Paperback isbn号码:9780691050843 丛书系列:
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具体描述

Einstein said that the most incomprehensible thing about the universe is that it is comprehensible. But was he right? Can the quantum theory of fields and Einstein's general theory of relativity, the two most accurate and successful theories in all of physics, be united in a single quantum theory of gravity? Can quantum and cosmos ever be combined? On this issue, two of the world's most famous physicists - Stephen Hawking ("A Brief History of Time") and Roger Penrose ("The Emperor's New Mind and Shadows of the Mind") - disagree. Here, they explain their positions in a work based on six lectures with a final debate, all originally presented at the Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences at the University of Cambridge. How could quantum gravity, a theory that could explain the earlier moments of the big bang and the physics of the enigmatic objects known as black holes, be constructed? Why does our patch of the universe look just as Einstein predicted, with no hint of quantum effects in sight? What strange quantum processes can cause black holes to evaporate, and what happens to all the information that they swallow? Why does time go forward, not backward? In this book, the two opponents touch on all these questions. Penrose, like Einstein, refuses to believe that quantum mechanics is a final theory. Hawking thinks otherwise, and argues that general relativity simply cannot account for how the universe began. Only a quantum theory of gravity, coupled with the no-boundary hypothesis, can ever hope to explain adequately what little we can observe about our universe. Penrose, playing the realist to Hawking's positivist, thinks that the universe is unbounded and will expand forever. The universe can be understood, he argues, in terms of the geometry of light cones, the compression and distortion of spacetime, and by the use of twistor theory. With the final debate, the reader will come to realize how much Hawking and Penrose diverge in their opinions of the ultimate quest to combine quantum mechanics and relativity, and how differently they have tried to comprehend the incomprehensible.

群星的低语:宇宙演化与生命起源的恢弘史诗 一部深入探索宇宙宏大叙事、探寻生命在浩瀚时空坐标中定位的跨学科巨著。 本书并非聚焦于某一特定理论框架下的时空结构解析,而是旨在构建一幅更为广阔的宇宙图景,描摹从奇点爆炸到复杂生命出现的漫长而壮丽的历程。我们试图穿透技术性的数学迷雾,深入探究驱动宇宙演化的基本力量,以及生命如何在那片由引力、电磁力与其他基本相互作用编织而成的帷幕中挣扎求存并最终绽放。 第一部分:原初的火焰与宇宙的骨架 本书的开篇,我们将目光投向那个被称为“创世之初”的瞬间——一个难以想象的高能、高密度的开端。然而,我们不会止步于对初始奇点的理论描绘,而是将焦点放在随后的暴胀时期。暴胀理论为我们理解今日宇宙的均匀性和曲率提供了关键的解释框架。我们将详细剖析暴胀动力学如何塑造了宇宙最初的微小涨落——那些后来演化为星系团和宇宙大尺度的结构的原初种子。 随后,我们进入到夸克-胶子等离子体统治的时代,以及核合成的“熔炉”时期。这一部分将详尽阐述宇宙中轻元素(氢、氦、锂)的丰度如何被精确地固定下来,这种固定不仅是化学的胜利,更是宇宙学参数检验的有力证据。我们将深入探讨光子退耦的“最后一瞥”——宇宙微波背景辐射(CMB)。CMB不仅仅是宇宙婴儿期的快照,其各向异性的微小波动中,蕴含着关于暗物质、暗能量密度以及几何形状的深刻信息。我们力图以一种既具科学严谨性又不失叙事张力的方式,描绘这些信息如何被现代观测技术层层剥离,揭示宇宙演化的密码。 宇宙结构形成的早期阶段是本书的重点之一。我们讨论冷暗物质(CDM)在引力坍缩中的主导作用。这些无形的物质构成了宇宙的“脚手架”,星系和星系团正是沿着这些由暗物质构成的丝状结构(Cosmic Web)凝聚而成。我们将系统地考察从第一代恒星(Population III Stars)的诞生,到它们如何通过超新星爆发将更重的元素播撒至星际介质的过程。正是这些元素,为后续恒星和行星系统的形成奠定了物质基础。 第二部分:恒星的生命周期与元素的炼金术 恒星,这些宇宙中的核聚变工厂,是理解元素演化的核心。我们将详细考察主序星、红巨星以及白矮星的演化路径。重点在于核合成的各个阶段:氦聚变、碳氮氧循环、以及氦闪。对于质量更大的恒星,我们深入探讨它们在生命末期经历的戏剧性转变——超新星爆发。 超新星不仅仅是恒星的终结,更是重元素(从铁到铀)的诞生地。通过对Ia型和II型超新星遗迹的分析,我们重建了宇宙中金、银、碳等关键元素的起源和分布。这将引领我们进入“宇宙化学”的范畴,解释为什么我们的身体乃至地球上的生命所需的一切基石,都是在遥远恒星的死亡中锻造出来的。 此外,本书还包含一个关于行星形成的章节。我们将追踪从原行星盘(Protoplanetary Disk)中尘埃颗粒的碰撞吸积,到形成微行星、再到最终形成稳定轨道的行星的复杂过程。我们探讨了“巨行星迁移”(Giant Planet Migration)对内部行星系统结构的影响,以及何种条件有利于岩石行星的稳定存在。 第三部分:生命的摇篮与进化的挑战 在描绘完宇宙的物理骨架和物质基础后,本书的第三部分将主题转向生命。我们不会假设一个特定的生命形态,而是探讨生命诞生的普遍性条件。这涉及对宜居带(Habitable Zone)概念的批判性审视,不仅包括液态水存在的区域,还包括对行星大气层、磁场保护以及板块构造必要性的探讨。 “生命起源”(Abiogenesis)部分将回顾目前最具说服力的化学和生物学假说。从米勒-尤里实验到RNA世界假说,我们梳理了无机分子如何跨越到自我复制的有机体这一关键的鸿沟。我们将特别关注地球早期环境的极端性——深海热泉、火山活动以及富含化学能的环境对早期生命催化的作用。 随后,我们将分析生命在地球上进化的关键转折点:原核生物到真核生物的飞跃、多细胞生物的出现、以及寒武纪生命大爆发。每一次飞跃都伴随着深刻的环境变革,例如“大氧化事件”,它对当时厌氧生命构成了灭绝级的灾难,却也为更高效的能量代谢铺平了道路。这些历史性的“瓶颈”揭示了生命进化并非一条平滑的直线,而是充满偶然性与选择压力的动态过程。 结语:我们在宇宙中的定位 本书的收尾部分,将视角拉回我们自身。通过理解宇宙的起源、物质的循环以及生命的进化,我们试图回答一个深刻的问题:在如此浩瀚的宇宙时空中,生命存在的意义和脆弱性何在?我们探讨了费米悖论及其各种可能的解释,并展望了未来探索的方向——从系外行星的生物信号搜寻到对我们自身太阳系内可能存在的生命迹象的探索。 《群星的低语》致力于提供一个连贯的、跨越138亿年的叙事,它将物理学家的观测、化学家的合成、生物学家的演化理论整合在一起,描绘出“从无到有”的恢弘史诗,引导读者以全新的视角审视我们所处的这个由时间和物质共同塑就的奇迹。这是一次关于我们“从何而来”和“将往何处去”的深刻沉思。

作者简介

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking),当今世界上继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家,现任剑桥大学卢卡逊数学教授,《时间简史》的作者。

罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),当今世界最博学和最有创见的数学物理学家,现任牛津大学罗斯·玻勒数学教授,《星帝新脑》的作者。

目录信息

读后感

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借霍金之名卖钱的典型案例,没有本科以上物理学基础根本没有任何可能看得懂这本书,这不是什么“科学普及”著作,没有任何科普读物会有这么海量难懂的公式和坐标图

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借霍金之名卖钱的典型案例,没有本科以上物理学基础根本没有任何可能看得懂这本书,这不是什么“科学普及”著作,没有任何科普读物会有这么海量难懂的公式和坐标图

☆☆☆☆☆

这不搞笑么.... 大多数人相对论都还没学,时空因果性这种纯数学的问题都还没碰过,怎么可能去看引力量子化? 记得高中的时候不知道黑洞是啥,一个不太熟识的大学生把这本书扔给我说里面写的很清楚。我想说如果再看到他我要揍他一顿。  

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借霍金之名卖钱的典型案例,没有本科以上物理学基础根本没有任何可能看得懂这本书,这不是什么“科学普及”著作,没有任何科普读物会有这么海量难懂的公式和坐标图

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这不搞笑么.... 大多数人相对论都还没学,时空因果性这种纯数学的问题都还没碰过,怎么可能去看引力量子化? 记得高中的时候不知道黑洞是啥,一个不太熟识的大学生把这本书扔给我说里面写的很清楚。我想说如果再看到他我要揍他一顿。  

用户评价

☆☆☆☆☆

我是一个习惯于在阅读时做大量批注的人,这本书几乎被我“毁容”了——到处都是荧光笔的痕迹和手写的问号。作者在讨论量子力学与广义相对论的兼容性问题时,那种近乎坦诚的“我们还不知道”的态度,反而让我感到无比的信任。他没有试图用晦涩的术语来掩盖现存的科学鸿沟,而是直面了引力量子化这个世纪难题,并清晰地列举了圈量子引力、弦理论等主流尝试的优缺点。尤其是在讨论多维空间时,作者使用了非常形象的类比,比如“褶皱的纸张”或者“不同频率的音乐弦”,这些类比虽然简单,却有效地将抽象的几何概念具象化了。对我这个非专业人士来说,理解这些前沿猜想的难度是巨大的,但作者的表达总是克制而精准,既保持了科学的严谨性,又确保了读者的理解不至于完全脱节,这是一种非常高超的写作技巧。

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这本《The Nature of Space and Time》的封面设计实在是太引人注目了,那种深邃的蓝色调,配上抽象的星系漩涡图案,一下子就抓住了我的眼球。我本来对纯粹的理论物理学抱着敬而远之的态度,总觉得那是只有天才才能啃下来的硬骨头。然而,这本书的排版和字体选择却透露着一种令人安心的亲和力,让人忍不住想翻开第一页。我特别喜欢它在章节开头引用的一些经典哲学家的思考片段,这似乎在暗示着,我们即将踏入的这段旅程,不仅仅是关于数字和公式,更是一场关于我们如何感知存在的深刻对话。内页的插图质量非常高,那些用现代图形学模拟出的时空弯曲图景,细腻得仿佛触手可及,即便我只是一个对爱因斯坦场方程知之甚少的普通读者,也能从中感受到宇宙的宏大与精妙。它没有用那种咄咄逼人的学术腔调,反而像一位经验丰富的向导,温柔地引导你穿过那些复杂的概念迷宫。光是翻阅这本书的物理感受,就已经是一种享受了,它成功地将科学的冷峻与艺术的美感融合得天衣无缝,让人对即将阅读的内容充满了期待和好奇。

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这本书的收尾部分,处理得非常巧妙和富有哲思。它没有以一个“完美的答案”作为句号,而是以一个对未来宇宙学的展望来结束,这让我有一种强烈的“未完待续”的兴奋感。作者在最后的几页中,探讨了我们对时空本质的认知,是否会影响到我们对“自由意志”乃至“存在的意义”的根本看法。这种将物理学推向哲学思辨的边界,既是对读者智力上的一次挑战,也是一次精神上的洗礼。读完合上书的那一刻,我没有感到知识的枯竭,反而有一种心智被扩展的感觉,仿佛我的思维不再被三维空间的桎梏所完全束缚。这本书不仅仅是关于空间和时间的,它更像是一面镜子,映照出人类探索未知、挑战已知的那种永恒的、近乎偏执的热情。它值得被反复阅读,每一次重读,我相信都能从中汲取到新的力量和新的疑惑。

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这本书最让我印象深刻的一点,是它对历史脉络的梳理,简直是教科书级别的精彩。作者并没有将时空理论的诞生描绘成一个孤立的、突然的“灵光乍现”事件,而是极其细致地回溯了牛顿力学体系的局限性,以及十七、十八世纪的哲学家和数学家们是如何一步步为相对论的出现铺平道路的。我特别欣赏作者在讨论黑洞理论时,穿插了关于约翰·米歇尔和拉普拉斯早期“逃逸速度”概念的介绍。这不仅仅是知识点的堆砌,更像是为你构建了一个思想的演进史,让你明白,我们今天的理解,是建立在无数次失败、争论和突破之上的。阅读过程中,我感觉自己像是在参与一场跨越数百年的学术辩论,每当引入一个新角色或新理论时,我都能清晰地感受到科学思潮是如何不断自我修正、不断迭代深化的。这种宏大的历史视角,极大地提升了阅读的厚重感和代入感。

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老实说,我是在一个长途航班上开始阅读这本书的,那份对时间流逝感的强烈错位感,竟然与书中所探讨的主题产生了奇妙的共鸣。书中对于“现在”这一概念的探讨,简直是把我彻底震撼住了。作者并没有满足于教科书式的定义,而是深入挖掘了不同参考系下“同时性”的瓦解,以及这种瓦解如何影响了我们对因果律的理解。有一段论述,关于一个假想的观察者,如果他以接近光速的速度移动,他所经历的时间和他观察外部世界的时间会发生何种戏剧性的变化,我足足读了三遍才稍微领会到那种智力上的冲击力。这本书的叙述节奏把握得极佳,它不会让你因为一个概念没懂就卡住太久,总能在你感到迷茫的前一刻,抛出一个绝妙的比喻或者一个历史上的小故事来帮你重新定位。这种行文方式,让那些原本深不可测的理论,变得像是在跟老朋友聊天一样,虽然内容深奥,但交流过程却异常顺畅和愉快。

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