完全圖解時間簡史︰人人可以讀懂的霍金

編者序︰調侃時間
本書閱讀導航
第1章 霍金與《時間簡史》
【摘要】我們能夠而且應該試圖去理解宇宙。我們在這方面已有了顯著的進步，尤其是在前幾年。當然，我們還未得到完整的圖像，但已為期不遠。
1.霍金︰有史以來最杰出的科學家之一
2.霍金的作品︰從《時間簡史》到《果殼中的宇宙》
3.量子宇宙論︰霍金講述宇宙的由來
第2章 狹義相對論
【摘要】對于運動的光源和靜止光源，每一位觀測者測得的速度都是一樣的，因此光速是恆定的。
1.愛因斯坦︰20世紀最偉大的物理學家
2.光速︰亙古不變的速度
3.永恆不變︰絕對時間與絕對空間
4.絕對空間︰一直在找卻沒有找到的空間
5.愛因斯坦之前的解釋︰運動中的物體長度會縮小
6.小速不變原理︰愛因斯坦的破空之解
7.相對性原則︰伽俐略提出的相對論
8.四維︰時間與空間的集合
9.何謂同時︰同時也是相對的
10.鐘表變慢︰光速恆定帶來的奇特現象之一
11.測定值會縮小︰光速恆定帶來的奇特現象之二
12.驗證時間變慢︰穿過大氣層的中微子流
13.再度相逢時誰更年輕︰雙子吊詭之謎
14.男孩更年輕︰雙子吊詭的解答
專題 水桶實驗︰牛頓尋找的絕對空間
第3章 廣義相對論
【摘要】為了彌補狹義相對論的不足，愛因斯坦花了10年的時間作研究，終于完成了廣義相對論。
1.改寫重力法則︰愛因斯坦提出廣義相對論
2.加速度與重力︰愛因斯坦將兩個問題合二為一
專電 望遠鏡︰伽俐略的偉大發明
3.等價原理︰重量不同的物體為什麼同時落地
……

奧古斯丁的困惑︰時間是什麼

“……時間究竟是什麼？沒有人問我，我倒清楚，有人問我，我想給他解釋，卻茫然不解了……”偉大的神學家聖‧奧古斯丁，在《懺悔錄》一書中道出了自己的困惑。由于無法說明時間為何物，奧古斯丁還補充道，在提出關于時間的疑問後，他深感抱歉，因為他不知道自己不知道的是什麼。

事實上，時間的本質不僅讓奧古斯丁感到困惑，還讓很多人陷入了沒有出口的思考。過去和未來真的存在嗎？我們可以突起時光隧道去旅行嗎？時間的方向是一定嗎？時間會發生由未來指向過去的逆轉嗎？這些無法解決的問題讓宛如陷阱一般困住了眾多的哲學用科學家。

人類一思考，上帝就發笑

時間無處不在，而我們是如何知曉它的呢？早在4000多年前，聰明的古埃及人已經會通過看石塔的陰影來測量時間了，同時，他們還發明了一種有流水經過的石制容器來測量時間；到了公元前19世紀，古巴比倫人已經能夠相當精確地計算時間了，他們依據太陽和星星的方位把一天分為若干個小時，把每個小時分為60分鐘，再把每分鐘分為60秒，這樣測量時間的誤差是非常小的；此外，人們的自身也是一個相當精確的鐘表，例如，人們的心髒在正常情況下的跳動頻率和生理周期都具有節律性；更為神奇的是，人們的內心可以在不借助任何計時工具的情形下覺察出時間的流逝，可以回憶過去，也可以憧憬未來，能夠估算客觀的時間，雖然情緒會引起一定程度的偏差。總而言之，時計和內心是時間的兩個基本來源。

于是，人們開始了對時間的探索。奧古斯丁認為時間並不是真正獨立于大腦而存在的，波斯哲學家阿維森那表示贊同，認為時間只是人們記憶和期望的體現，同時，法國哲學家亨利‧柏格森也認同這個觀點，他覺得對于新生兒而言，是沒有時間體驗的。或者說，在對于時間流逝的感受上人們可能沒有達成共識，但是對于事件發生的順序人們是基本承認的。

談及時間，必然涉及宇宙的由來，從而人們又開始了關于宇宙開端的爭論，當奧古斯丁被問及“上帝在宇宙創始之前做了什麼”時，他從神學的角度作出了回答︰時間是上帝賦予宇宙的性質中的一種。經典力學之父艾薩克‧牛頓爵士則認為，時間不依賴于宇宙中的任何特定物質，它獨立于宇宙中的內容之外，他的觀點賦予了上帝更多的榮耀。然而，德國的哲學家威廉‧萊布尼茨卻反駁道；如果牛頓正確，那麼世界為什麼在這個時刻產生而不是在其他某個時刻呢？他認為，沒有充足的理由，上帝是不會創造世界的。二人引發的爭論一直延續到20世紀人們爭論愛因斯坦的廣義相對論屬于相對主義還是絕對主義。

上帝笑了，霍金也笑了

長期以來，人們對時間的認識不斷地發生著變化，直到20世紀初，人們都認同絕對時間的理論，也就是說，每一件事，都可以由一個稱為“時間”的數以唯一的方式來標記，然而，在相對論中，時間卻會根據計時者的改變而改變，即時間更具有主觀意義了。因此，科學定律並不能區分過去和未來。

那麼時間的指向何在呢？霍金認為至少有三種時間之矢︰第一，勢力學時間之矢，即無序度和熵值增加決定時間的指向；第二，心理學時間之矢，即感覺中時間流逝的方向是過去而不是未來；第三，宇宙學時間之矢，即宇宙膨脹而不是收縮的方向決定時間的指向。霍金論證了三種時間之矢的同一方向性，並推斷，宇宙始于一種無序的狀態。這就是霍金令人敬畏的發現之一——對時間本質和宇宙由來的權威性總結。

我們一起參與時間的探索

愛因斯坦說︰“宇宙中最不可理解的就是宇宙可以被理解。”在浩瀚的宇宙中，人類平凡而渺小，但是人類從來都沒有停止過探索的腳步。就像霍金，他的探索精神將引領每個人去探索，去發現，去實現人類的進步。然而，探索不是物理學家的特權，而是每一個人都可以參與的活動。以時間為例，走近它，感受它，思考它，將帶領它們以全新的視角看待宇宙、重任和個體，讓我們的人生更富有價值和意義。

本書以《時間簡史》為底本，對霍金的思想進行了詮釋和解讀，並采用了文字、圖示和表格等多種適合閱讀的編輯方法，以富有親和力的形式來闡釋霍金令人敬畏的發現︰時間和空間的本質何在？上帝與宇宙的起源有何關系？宇宙的過去和未來是什麼樣的？相信這是一本每個人都可以讀得懂的科普書。