從古至今，人們一直致力于探究宇宙的本源和歸宿：宇宙究竟是無限的還是有限的？它有一個開端嗎？如果有的話，在此之前發(fā)生了什么？時間的本質(zhì)是什么？它會到達一個終點嗎？這些問題常讓普通大眾陷入沒有出口的思考，同樣也困擾著古往今來眾多的科學(xué)家和哲學(xué)家。
目前，人們普遍接受的時間觀念來自愛因斯坦的相對論。在相對論中，時間與空間一起組成四維時空，成為構(gòu)成宇宙的基本結(jié)構(gòu)。而史蒂芬·霍金在愛因斯坦之后通過對黑洞、紅移及微波背景輻射等的研究，融合了量子理論，提出了他驚人的論斷宇宙是有限的，但無法找到邊際；宇宙在大約150 ～ 200 億年前的大爆炸開端有一個奇點，這也是時間的起點，在此之前，時間毫無意義；空間-時間可看成一個有限無界的四維面，宇宙中的所有結(jié)構(gòu)都可歸結(jié)于量子力學(xué)的測不準原理所允許的最小起伏。
為了便于讀者對宇宙學(xué)理論進行系統(tǒng)、深入的解讀，我們編寫了這本《圖說時間簡史》。本書對于非科學(xué)專業(yè)的讀者來說，是享受人類文明成果的好機會，而對于各科學(xué)領(lǐng)域的讀者來說，本書無疑是他們寶貴靈感的源泉之一。書中整合了大量背景信息和理論資料，盡量將原著中一筆帶過或不甚明了的知識點分解開、詳細化地講清楚。刪除了純粹技術(shù)性的概念，諸如混沌的邊界條件的數(shù)學(xué)等。相反，包括相對論、彎曲空間以及量子論的課題，則予以詳細論述。
它帶我們遨游到微觀和宏觀的奇異領(lǐng)域，帶我們?nèi)フJ識遙遠的星系、神秘的黑洞、基本粒子和自然的力、夸克、反物質(zhì)，理解膨脹的宇宙、不確定性原理、時間旅行及大統(tǒng)一理論，揭示當日益膨脹的宇宙崩潰時，時間倒溯引起人們不安的可能性。在這個奇境里，粒子、膜和弦做十一維運動，黑洞最后蒸發(fā)并且和它攜帶的秘密同歸于盡，而我們宇宙創(chuàng)生的種子只不過是一粒微小的堅果……
書中配有大量照片、示意圖和解析圖，以直觀形象的方式闡述霍金那些驚人的觀點，尤其是一些難懂的數(shù)學(xué)解析和理論模型，為讀者更好地理解提供了捷徑。
總之，本書力圖將復(fù)雜高深的理論物理知識以通俗易解的語言展現(xiàn)給普通人看，人類從古至今對時間的探索歷程將在書中清晰展現(xiàn)，并在哲學(xué)層面理解科學(xué)成果，以科學(xué)成果烘托哲學(xué)理論。無論是廣袤星際間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，還是一個個物理學(xué)概念的闡釋，都變得更加引人入勝，使人遐想萬千。
第一章 我們的宇宙圖像
人類認識宇宙，從看星星開始
與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的天象觀測
宇宙地心說
日心說出爐
開普勒三大定律
在某一個有限時刻，宇宙開端了
星系是遍布宇宙的龐大星星島
神秘天河中藏著無數(shù)恒星
星系類型秀
扁平圓盤狀的銀河系
廣袤銀河中，人類居住在太陽系
我們知道宇宙在膨脹，卻弄不懂金字塔
哈勃的觀測
望遠鏡中的宇宙
金字塔之謎
第二章 空間和時間
就算物質(zhì)都毀滅，時空依然相互獨立存在
羽毛和鐵塊為何同時落地
牛頓的引力定律
無論怎么測量，光速數(shù)值始終不變
絕對時間和絕對空間
一切都是相對的，時間和空間是相結(jié)合的
光的媒介是像風(fēng)一樣的以太嗎？
拋棄以太光速是恒定的常數(shù)
無論何時何地，物理法則永遠不變
從四維空間里，找出你的時空坐標系
引力折彎光線，形成彎曲的時空
光會被引力場折彎
變慢的時間
雙生子吊詭的真相
第三章 膨脹的宇宙
星系不斷遠離，宇宙時刻膨脹
用光的波長和顏色來觀測遠去的恒星
多普勒效應(yīng)
越遠的星系逃離的速度越快
膨脹的宇宙
由密集狀態(tài)開始的巨大爆炸
大爆炸理論的證據(jù)
星系遠離，說明我們在宇宙的中心嗎
空間到底是怎樣膨脹的
宇宙會永遠膨脹下去嗎？
大爆炸或者時間，有一個開端
暗物質(zhì)和暗能量
熱寂說和大坍塌
大爆炸的奇點
穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型
第四章 基本粒子和自然的力
一層一層隱藏在物質(zhì)中的粒子
物質(zhì)的構(gòu)成
原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
質(zhì)子和中子
構(gòu)成質(zhì)子和中子的更小微粒
粒子不但能自己旋轉(zhuǎn)，還有反面
粒子加速器
反粒子
虛粒子
微小粒子間的四種強大力
引力：我很弱，但到處都有我
電磁力：比引力大100 億億億億億倍
弱核力：我很少見，但確實存在
強核力：小心，我有禁閉癥
第五章 黑洞到底黑不黑
恒星的生命終結(jié)等于黑洞的誕生
黑洞捕獲光線的終極恒星
恒星的最終命運
黑洞的形成
檢測黑洞猶如在煤庫里找黑貓
黑洞的邊界：事件視界
黑洞的形狀
黑洞的檢測
不會變小的黑洞
從黑洞旁的虛空中，發(fā)射出了粒子
熱力學(xué)第二定律
黑洞是否具有熵
宇宙誕生之初的黑洞鼻祖
如何觀測太初黑洞
被撕裂的航天員可以循環(huán)再生
第六章 宇宙的起源和命運
膨脹宇宙中，星系如何形成
熱大爆炸模型
作用特殊的中微子
炙熱狀態(tài)后，氦核形成了
膨脹之后的坍縮
生命存在的根源和方式
生命的形成
混沌邊界條件
人存原理
宇宙沒有邊界，不被創(chuàng)生, 也不被消滅
虛時間和歐幾里得時空
彎曲時空的行為宇宙的量子態(tài)
宇宙沒有邊界，它不被創(chuàng)生也不被消滅
第七章 蟲洞和時間旅行
理論上，我們可以做時間旅行
我們真的能前往過去和未來嗎
旋轉(zhuǎn) 卷曲的宇宙：時間旅行的前提
在旋轉(zhuǎn)中變化而又充滿力量的黑洞內(nèi)外時空
旋轉(zhuǎn)黑洞即是時光隧道嗎
蟲洞是宇宙中瞬間轉(zhuǎn)移的時空隧道
逆時旅行的瓶頸：打不破的光速壁壘
蟲洞宇宙中瞬間轉(zhuǎn)移的工具
如何讓時空卷曲
時光機器的制造原理
第八章 物理學(xué)的統(tǒng)一
我們在尋找宇宙終極定律
自然終極定律
廣義相對論和量子力學(xué)的結(jié)合
將引力和其他力結(jié)合起來的最佳辦法
科學(xué)的終極勝利是認識上帝
三種關(guān)于統(tǒng)一理論的可能
無法確定的終極理論
當靈魂遭遇科學(xué)決定論
哲學(xué) 科學(xué)= 每個人都能知道上帝的精神
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