荐书人语

　　乔治·伽莫夫的《物理世界奇遇记》阐述相对论、量子力学和统计热力学的基本概念，史蒂芬·温伯格的《最初三分钟》《终极理论之梦》分别介绍宇宙大爆炸理论和现代粒子物理，这3本科普名著可作为《时间简史》的“预热读物”。

　　——陈学雷

　　作者：陈学雷

　　霍金是家喻户晓的大科学家，他的《时间简史》是有史以来最著名的科普著作之一，被翻译成40余种文字，销量数千万册。但另一方面，此书也以晦涩难懂著称，经常在“最读不懂的书”名单上位列前茅。最近，《时间简史》中译插图版又一次“上新”，销量依然很高。

　　《时间简史（插图版）》：史蒂芬·霍金著，许明贤、吴忠超译；湖南科学技术出版社出版。

　　1988年，《时间简史》首次出版。上世纪90年代，中译本一出来，我就立即买来阅读。当时虽已是物理专业研究生，但初读如堕雾中，不得要领。又过了10年，其间我多次见到霍金，那时他几乎无法动弹，只有手指可以微微移动，触击固定在轮椅上的电脑屏幕生成句子，再由电脑合成出一种机器声音，每讲一句话都要等很长时间。与霍金本人的相遇，再次激发了我阅读《时间简史》的兴趣。此时作为宇宙学专业研究人员，对书中所讲问题的知识背景已有较多了解，因此读来比较顺畅。读到霍金的一些独特幽默时，仿佛听到他那机器合成的声音在耳边响起，不由会心一笑。

　　《时间简史》究竟讲了什么？从目录来看，全书前半部分是对物理学和宇宙学的简介与点评，包括物理学发展史以及相对论、宇宙学、量子力学、粒子物理简介；后半部分则以霍金本人的研究历程为线索，讲述他对黑洞和宇宙学重要问题的深入思考，涉及黑洞简介、黑洞的霍金辐射、宇宙暴胀、无边界模型、不可逆性的起源、虫洞和时间旅行、大统一理论和超弦简介等。另外，全书也穿插了他对相关哲学问题的分析和点评。

　　《时间简史》好在哪里？就前半部分来说，简洁扼要又颇具特色，文字中隐隐地带着英式幽默。不过，像物理学史、相对论、量子力学、大爆炸宇宙学、粒子物理这些深奥的题目，该书分别只用一章加以介绍，叙述节奏相当快，不太熟悉物理学的读者要想跟上，确实不容易。不妨先读读其他科普书，获得一些初步概念后再读此书，就会比较容易理解和欣赏霍金的阐述了。

　　《时间简史》真正的精华，凝结在后半部分霍金的心路历程里。身为剑桥大学研究生的青年霍金，因为患病丧失了肌肉活动能力，但不治之症并未使他萎靡颓丧，反而使他更专心致志地钻研科学，形成了非常独特的研究风格。广义相对论中的计算推演极为繁复，霍金患病后难以执笔进行大量复杂演算，但他转而通过深入的几何化思考，利用拓扑学和物理学分析，得到了一系列不依赖具体计算的重要结果。

　　这尤其体现在书中对宇宙学最大问题——宇宙诞生的思考。伽莫夫等人根据宇宙膨胀现象推测宇宙起源于大爆炸，但其推测基于具有对称性的高度简化的宇宙模型，这就使人怀疑在复杂的真实宇宙中是否成立。学生时代的霍金，用拓扑方法证明了在广义相对论时空里，不可避免地存在奇点，因此宇宙大爆炸的奇点并不依赖球对称的简化条件。此后，霍金在对黑洞以及更一般的时空奇点研究中，取得了不少亮眼成果，特别是证明了黑洞完全由其质量、自旋、电荷等少数物理量决定（黑洞无毛定理），加深了我们对黑洞的理解。而就在今年初，科学家观测到的引力波事件GW250114，又证实了霍金提出的黑洞面积定理：当两个黑洞并合时，所形成的黑洞总表面积不会减少。

　　图①：黑洞照片。

　　图②：“宇宙暴胀”示意图。

　　图片均为湖南科学技术出版社提供

　　霍金并未止步于此。随着对时空奇点的深入研究，他意识到经典广义相对论在时空奇点处的失效，意味着需要考虑量子力学效应。沿着这样的思路，霍金取得了他最著名的发现：黑洞并非只能如经典广义相对论预测的那样单纯吞噬物体，而是可以产生向外的辐射。辐射也导致了小黑洞的“蒸发”，又带来了所谓“黑洞信息丢失”的佯谬。此后几十年时间里，人们在霍金这一理论的引导下，更深入地研究量子纠缠的本质，取得不少成果。

　　此外，霍金还探究了许多深刻而有趣的宇宙学问题。为什么时间不可逆？能不能通过虫洞进行时间旅行回到过去？大爆炸之前是什么？对最后这一问题，霍金—哈特尔模型给出了一种有趣的解答：宇宙无边界模型，即时空从量子涨落中涌现，因此大爆炸没有“以前”。在这些研究中，霍金也偶有失误，对此他并不回避，而是在此书中坦率地承认错误，展现了一位科学真理追求者的品质。

　　《时间简史》出版已近40年，相关研究进展颇丰，该书却并未过时。一方面是因为多次更新补充，这次中译插图版经过译者之一、霍金的学生吴忠超反复打磨，准确性不成问题，还增加了新的注释，读起来比早期版本更流畅易懂。更重要的，是霍金本人独特的研究风格。他关注的多是极为基础、深刻的问题，这些问题至今仍呼唤着更深入的研究。

　　《时间简史》所涉理论大多深奥，即使物理学研究者读起来也不免吃力，读者更不必苛求理解其中的所有理论和概念，不妨尽自己所能，欣赏其中的精彩片段，领略大师的深刻思考。诚如吴忠超所言：《时间简史》的主题是认识我们身居其中的宇宙，是生命和文明最重要的诘问。而宇宙无中生有，通过其孕育出的生命和从生命中觉醒的意识来理解自己，没有什么比这个场景更为壮丽、奇妙了。

　　（作者为中国科学院国家天文台宇宙暗物质和暗能量研究团组首席科学家、星系宇宙学研究部主任）