附錄

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霍金的精彩語錄

霍金精彩語錄

1.當你面臨著夭折的可能性,你就會意識到,生命是寶貴的,你有大量的事情要做。

2.是先有雞,還是先有蛋?

3.宇宙有開端嗎?如果有的話,在此之前發生過什麼?

4.宇宙從何處來,又往何處去?

5.時間有沒有盡頭?

6.我注意過,即使是那些聲稱「一切都是命中注定的,而且我們無力改變」的人,在過馬路前都會左右看。

7.一個人如果身體有了殘疾,絕不能讓心靈也有殘疾。

8.生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。

9.我即使被關在果殼之中,仍自以為是無限空間之王。

10.我的手指還能活動,我的大腦還能思維;我有終身追求的理想,我有愛和愛我的親人朋友;對了,我還有一顆感恩的心。

11.永恆是很長的時間,特別是對盡頭而言。

12.通過整個科學史,人們已漸漸明白,事件不會以隨意的方式發生——它們反映了某些基本的秩序,這可能是——也可能不是——有神力相助的。

13.如果生活沒有了樂趣,那將是一場悲劇。

14.為了合理地展示這張圖標,我真的需要一個四維的屏幕。然而,由於政府的削減,我只能設法提供一個二維的屏幕。

15.在我21歲時,我的期望值變成了零。自那以後,一切都變成了額外津貼。

16.有人告訴我說,我載入書中的每個等式都會讓我銷量減半。然而,我還是把一個等式寫進書中——愛因斯坦最有名的那個,E=mc2。但願這不會嚇跑我一半的潛在讀者。

17.我的目標很簡單,就是把宇宙整個明白,它為何如此,它為何存在。

霍金的講演精華

1.我出生於1942年1月8日,這一天剛好是伽利略的300年忌日。然而,我估計大約有20萬個嬰兒也在同日誕生,我不知道他們中是否有人在長大后對天文學感興趣。

(選自《霍金講演錄》第一章童年)

2.我只不過描述當時我和大多數同學的共同態度:對一切完全厭倦並覺得沒有任何值得努力追求的東西。我的疾病的一個結果就是把這一切都改變了:當你面臨著夭折的可能時,你就會意識到,生命是寶貴的,你有大量的事情要做。

(選自《霍金講演錄》第二章牛津和劍橋)

3.對遙遠星系的觀測表明它們正遠離我們而去:宇宙正在膨脹。這說明在過去這些星系必然更加相近。這就產生了這個問題:是否有過一個時刻,所有星系都相互重疊在一起,而宇宙的密度是無限的?或者早先是否存在一個收縮相,在這個收縮相中這些星系想法避免相互對撞?也許它們相互穿越,然後再相互離開。

(選自《霍金講演錄》第二章牛津和劍橋)

4.我實際上在運動神經細胞元疾病中度過了整個成年,但是它並未能夠阻礙我有個非常溫暖的家庭和成功的事業。我要十分感謝從我的妻子、孩子以及大量的朋友和組織得到的幫助。很幸運的是,我的病況比通常情形惡化得更緩慢。這表明一個人永遠不要絕望。

(選自《霍金講演錄》第三章我的病歷)

5.不管我們喜歡不喜歡,我們生活其中的世界在過去100年間發生了劇烈的變化,看來在下個世紀這種變化還要更厲害。有些人寧願停止這些變化,回到他們認為是更純潔單純的年代。但是,正如歷史所昭示的,過去並非那麼美好。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學官)

6.在一個民主社會中,這意味著公眾需要對科學有基本的理解,這樣做的決定才能是消息靈通,而不會只受少數專家的操縱。現今公眾對待科學的態度相當矛盾。人們希望科學技術新發展繼續促進生活水平的穩定提高,另一方面由於不理解而不信任科學。一位在實驗室中製造弗蘭肯斯坦機器人的瘋子科學家的卡通人物便是這種不信任的明證。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學觀)

7.如何利用這些興趣向公眾提供必需的科學背景,使之在諸如酸雨、溫室效應、核武器和遺傳工程方面作出真知灼見的決定?很清楚,根本的問題是中學基礎教育。可惜中學的科學教育既枯燥又乏味。孩子們依賴死記硬背矇混過關,根本不知道科學和他們周圍世界有何相關。此外,通常需要方程才能學會科學。儘管方程是描述數學思想的簡明而精確的方法和手段,但大部分人對之敬而遠之。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學觀)

8.電視中有一些非常好的科學節目,但是其他節目把科學奇迹簡單地描述成魔術,而沒有進行解釋或者指出它們如何和科學觀念的框架一致。科學節目的電視製作者應當意識到,他們不僅有娛樂公眾,而且有教育公眾的責任。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學觀)

9.冷戰結束帶來的東西方緊張關係的緩解意味著,核戰爭的恐懼已從公眾意識中退出。但是只要還存在把全球人口消滅許多遍的武器,這種危險仍然在那裡。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學觀)

10.公眾意識到這種危險性,並迫使所有政府同意大量裁軍是非常重要的。把所有核武器銷毀也許是不現實的,但是我們可以減少武器的數量以減輕危險。如果我們避免了核戰爭,仍然存在把我們消滅的其他危險。有人講過一個惡毒的笑話,說我們之所以未被外星人文明所接觸,是因為當他們的文明達到我們的階段時會先毀滅自己。但是,我對公眾的意識有充分的信任,那就是相信我們能夠證明這個笑話是荒謬的。

(選自《霍金講演錄》第四章公眾的科學觀)

11.我很清楚,幾乎無人不對宇宙如何運行感興趣,但是大部分人不能理解數學方程——我本人對方程也不太在乎。其部分原因是我寫方程很困難,但主要是因為我對方程缺乏直覺。相反,我依照圖像來思維,我的目標是要把這些頭腦中的圖像用語言在書中表達出來,並藉助一些熟悉的比喻和圖解。我希望用這種辦法,可以讓大多數人分享到過去20年間物理學的顯著進步所引起的激動和成就感。

(選自《霍金講演錄》第五章《簡史》之簡史)

12.但在實際中,人們非常猶豫放棄他們已投注大量時間和心血的理論。通常他們首先質詢觀測的精度。如果找不出毛病的話,就以想當然的方式來修正理論。該理論最終就會變成醜陋的龐然大物。然後某人提出一種新理論,所有古怪的觀測都優雅而自然地在新理論中得到解釋。

(選自《霍金講演錄》第六章我的立場)

13.不管發生了什麼,時間總是勇往直前在過去被認為是顯而易見的。但是相對論把時間和空間結合在一起,而且告知我們兩者都能被宇宙中的物質和能量所捲曲或畸變。這樣,我們對時間性質的認識就從與宇宙無關變成由宇宙賦予形態。這樣,在某一點以前時間根本沒有意義就變成可以理解的了;當人們往過去回溯,就會遭遇到一個不可逾越的障礙,即奇點,他不能超越奇點。如果情形果真如此,去詢問何人或何物引起或創造大爆炸便毫無意義。

(選自《霍金講演錄》第六章我的立場)

14.現在計算機是研究的好助手,但是它們必須服從人類的指揮,那麼它們很可能會把理論物理完全取代。所以,如果不是理論物理已經接近尾聲的話,便是理論物理學家的生涯快到盡頭了。

(選自《霍金講演錄》第七章理論物理已經接近尾聲了嗎)

15.愛因斯坦幾乎是單獨地創立了廣義相對論,他在發展量子力學中起過重要的作用。他對後者的態度可以總結在「上帝不玩骰子」這句短語之中。但是所有證據表明,上帝是一位老賭徒,他在每一種可能的場合擲骰子。

(選自《霍金講演錄》第八章愛因斯坦之夢)

16.我將在這篇短文中闡述在這兩種理論背後的基本思想,並說明愛因斯坦為什麼這麼不喜歡量子力學。我還將描述當人們試圖把這兩種理論合併時似乎要發生的顯著的事物。這些表明時間本身在大約150億年前有一個開端,而且它在將來的某點會到達終結。然而,在另一種時間裡,宇宙沒有邊界。它既不能創生,也不被消滅。它就是存在。

(選自《霍金講演錄》第八章愛因斯坦之夢)

17.職虛時間是一個很難掌握的概念,它可能是我的書的讀者覺得最困難的東西。我還由於使用虛時間而受到哲學家們猛烈的批評。虛時間和實在的宇宙怎麼會相干呢?我以為這些哲學家沒有從歷史吸取教訓。人們曾經一度認為地球是平坦的以及太陽繞著地球轉動都是顯而易見的,然而從哥白尼和伽利略時代開始,我們就得調整適應這種觀念,即地球是球形的而且它繞太陽公轉。

(選自《霍金講演錄》第八章愛因斯坦之夢)

18.職引入虛時間的緣由是什麼呢?人們為什麼不只拘泥於我們理解的通常的實時間呢?正如早先所提到的,其原因是物質和能量要使時空向其自身彎曲。在實時間方向,這就不可避免地導致奇性,時空在這裡到達盡頭。

(選自《霍金講演錄》第八章愛因斯坦之夢)

19.如果宇宙處於無邊界狀態,那對於科學而言就太好了,但是我們如何才能知道事情究竟是否如此呢?其答案是,無邊界設想對宇宙應如何運行作出了明確的預言。如果這些預言不與觀測相符合,則我們就能得出結論說,宇宙不處於無邊界狀態。

(選自《霍金講演錄》第九章宇宙的起源)

20.我們把宇宙當作一個完全光滑和均勻的背景來處理,在這個背景上存在密度的小微擾。宇宙在實時間中從非常小的半徑開始膨脹。最初的這種膨脹被稱作暴脹:也就是說,宇宙尺度在比一秒還要短暫非常多的每一時間間隔中得到加倍,這正如在某些國家中每年物價都要加倍一樣。第一次世界大戰後的德國也許創下了通貨膨脹的世界紀錄,一捆麵包的價格在幾個月的時間內從少於一個馬克漲到100萬馬克。但是沒有任何東西可與似乎在極早期宇宙發生過的暴脹相比擬:宇宙尺度在一秒的極微小的部分時間內至少增加了100萬億億億倍。這當然是發生在當局政府之前的事。

(選自《霍金講演錄》第九章宇宙的起源)

21.大爆炸和黑洞爆炸相類似,只不過是在一個極大的尺度範圍內而已。所以人們希望,理解黑洞如何創生粒子將導致類似地理解大爆炸如何創生宇宙中的萬物。在一顆黑洞中,物質坍縮並且永遠地損失掉,但是新物質在該處創生。所以事情也許是這樣的,存在宇宙更早的一個相,物質在大爆炸出坍縮並且重新創生出來。

(選自《霍金講演錄》第十章黑洞的量子力學)

22.科學幻想作家真正做到家的是,描述你掉到一顆黑洞中去將會發生什麼。不少人認為,如果黑洞在旋轉的話,你便可穿過時空的一個小洞而到宇宙的另一個區域去。這顯然產生了空間旅行的巨大可能性。如果我們要想到別的恆星,且不說到別的星系旅行在未來成為現實,這的確是我們夢寐以求的東西。

(選自《霍金講演錄》第十一章黑洞和嬰兒宇宙)

23.非常遺憾的是,我要讓未來的星系旅行家們失望了,這個場景是行不通的。如果你跳進一顆黑洞,就會被撕得粉碎。然而,在某種意義上,構成你身體的粒子會繼續跑到另一個宇宙中去。我不清楚,某個在黑洞中被壓成義大利麵條的人,如果得知他的粒子也許能存活的話,是否對他是很大的安慰。

(選自《霍金講演錄》第十一章黑洞和嬰兒宇宙)

24.愛因斯坦的廣義相對論中存在這類解,它允許人往一顆黑洞落進再從一顆白洞跑出來。然而,後來的研究表明,所有這些解都是非常不穩定的:最為微小的擾動,譬如空間飛船的存在都會把這個「蟲洞」即從黑洞到白洞的通道消滅。空間飛船會被無限強大的力量撕得粉碎。這正如同躲藏在大桶里從尼亞加拉瀑布漂下去一樣。

(選自《霍金講演錄》第十一章黑洞和嬰兒宇宙)

25.看來粒子能夠落進黑洞,然後黑洞蒸發並從我們的宇宙區域消失。這些粒子進入嬰兒宇宙中。這些嬰兒宇宙從我們的宇宙分叉出去。這些嬰兒宇宙可以連接回到其他的什麼地方。它們對空間旅行無甚用處,但是它們的存在意味著我們預言能力比所期望的更差,即便我們真的找到了完整的統一理論。另一方面,我們現在也許能為某些像宇宙常數的量的測量值提供解釋。過去的幾年裡,好多人開始研究嬰兒宇宙。我認為沒有人把它們作為空間旅行的方法而申請專利致富,但是它們已成為非常激動人心的研究領域。

(選自《霍金講演錄》第十一章黑洞和嬰兒宇宙)

26.如果可以從基本定律預言出一個人的所作所為,則做這預言本身這個事實就可以改變所要發生的。這正如時間旅行若可能的話人們會遇到的麻煩,我認為永遠不可能作時間旅行。如果你能看到未來將要發生什麼,你就能改變之。

(選自《霍金講演錄》第十二章一切都是註定的嗎?)

27.我們在過去的300年間發現了在所有正常情形下制約物體的科學定律。我們仍然不知道在極端條件下制約物體的精確的定律。那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要,但是它不影響宇宙的未來演化,除非直到宇宙坍縮成一種高密度的狀態。事實上,我們必須花費大量金錢建造巨大粒子加速器去檢驗這些高能定律,便是這些定律對現在宇宙的影響是多麼微不足道的一個標誌。

(選自《霍金講演錄》第十三章宇宙的未來)

28.上古時代,人們以為地球是宇宙的中心。在任何方向上背景都一樣的事實,對於他們而言毫不足怪。然而,從哥白尼時代開始,我們就被降級為繞著一顆非常平凡的恆星公轉的一顆行星,而該恆星又是繞著不過是我們看得見的1000億個星系中的一個典型星系的外邊緣公轉。我們現在是如此之謙和,我們不能聲稱任何在宇宙中的特殊地位。所以我們必須假設,在圍繞任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。

(選自《霍金講演錄》第十三章宇宙的未來)

29.如果我們僅僅依據觀測證據,則可預言宇宙會繼續無限地膨脹下去。再過50億年左右,太陽將耗盡它的核燃料。它會腫脹成一顆所謂的紅巨星,直到它把地球和其他更鄰近的行星吞沒。它最後會穩定成一顆只有幾千英里尺度的白矮星。我正在預言世界的結局,但這還不是。這個預言還不至於使股票市場過於沮喪。眼下還有一兩個更緊迫的問題。無論如何,假定在太陽爆炸的時刻,我們還沒有把自己毀滅的話,我們應該已經掌握了恆星際旅行的技術。

(選自《霍金講演錄》第十三章宇宙的未來)

30.宇宙在1000億年左右既不永遠膨脹也不坍縮是一個非常激動人心的前景。我們是否有所作為使將來變得更加有趣呢?一種肯定可為的做法是讓我們駛到一顆黑洞中去。它必須是一顆相當大的黑洞,比太陽質量的一百萬倍還要大。在銀河系的中心很可能有顆這麼大的黑洞。

(選自《霍金講演錄》第十三章宇宙的未來)

31.在一顆黑洞中會發生什麼我們還不很清楚。廣義相對論的方程允許這樣的解,它允許人們進入一顆黑洞並從其他地方的一顆白洞里出來。白洞是黑洞的時間反演。它是一種東西只出不進的物體。在宇宙的其他部分可能會有白洞。這似乎為星系際的快速旅行提供了可能性。麻煩在於這種旅行也許是過於迅速了。如果通過黑洞的旅行成為可能,則似乎無法阻攔你在出發之前已經返回。

(選自《霍金講演錄》第十三章宇宙的未來)

霍金名作《時間簡史》(普及版)精彩片段

1.當今大多數人會覺得,把我們的宇宙喻為一個無限烏龜塔的圖像相當荒謬。但是我們憑什麼就自認為了解得更好呢?暫時忘卻你所知道的——或者認為你所知道的有關空間的知識。然後抬頭凝視夜空。你對所有那些光點做何解釋呢?它們是微小的火焰嗎?它們究竟是什麼?真是難以想象,因為這遠遠地超出了我們的日常經驗。

(選自《時間簡史》第1章思索宇宙)

2.因為地球圍繞自己的軸自轉,恆星就顯得似乎在進行穿越天穹的旋轉,除此之外,恆星看來是固定不動的,那麼認為恆星是像我們太陽一樣的,但卻非常遙遠的物體,就順理成章了。我們不僅放棄了地球是宇宙中心的思想,而且,甚至認為太陽,也許我們的太陽系在宇宙中都不佔有獨特的地位。世界觀的這一改變象徵著人類思想的深刻轉變:這是我們現代科學對宇宙理解的開端。

(選自《時間簡史》第2章宇宙演化的圖像)

3.任何物理理論都只不過是一個假設,在這個意義上,它只能是暫時的:你永遠不能證明它。不管實驗的結果多少次和某種理論相一致,你永遠不能斷定下一次的結果不和該理論相衝突。另一方面,一旦找到哪怕一個單獨的和理論預言不一致的觀測,就足以將該理論證偽。

(選自《時間簡史》第3章科學理論的本性)

4.能量的一種形式是運動的能量,稱作動能。正如使你的小轎車運動需要能量一樣,增加任何物體的速度都需要能量。一個運動物體的動能等同於使它運動必須花費的能量。所以,一個物體運動得越快,它所擁有的動能越多。但是根據能量和質量等效,動能增加了物體的質量,所以物體運動得越快,進一步增加該物體的速度就越困難。

(選自《時間簡史》第5章相對論)

5.1915年以前,人們認為空間和時間僅僅是個固定的舞台,事件在其上發生,但舞台不受發生事件的影響,甚至在狹義相對論中也是如此。物體運動,力吸引和排斥,但是時間和空間簡單地延續而不受影響。人們很自然地認為空間和時間會永遠延伸下去。然而,在廣義相對論中情況完全不同。

(選自《時間簡史》第6章彎曲空間)

6.原子由更小的粒子:電子、質子和中子組成。質子和中子本身又由更小的稱為夸克的粒子組成。此外,對應於這些次原子粒子的每一種都有一種反粒子存在。反粒子具有和同胞粒子相同的質量,但是它們的電荷和其他屬性均相反。例如,電子的反粒子稱作正電子,它具有正電荷,也就是和電子電荷相反。可能還有由反粒子構成的整個反世界和反人存在。

(選自《時間簡史》第8章大爆炸、黑洞和宇宙的演化)

7.對於空間旅行者來說,這個旅程可能比留在地球上的人要感覺短促得多。但是在空間旅行老了幾年的人,再返回時並沒有什麼太大的喜悅,因為你會發現當時留下的每一個人都已經死亡幾千年了。所以為了使人們對科學幻想作家們的故事感興趣,他們必須假定,我們會有朝一日發現如何進行超光速旅行。這些作者中的大多數似乎還未意識到這一事實,即如果你能超光速旅行,則相對性理論意味著你還能逆時旅行。

(選自《時間簡史》第10章蟲洞和時間旅行)

8.其思想是,當時間旅行者回到過去,他們進入和記載的歷史不同的另外的歷史中去,這樣,他們可自由地行動,不受和他們原先歷史相一致的約束。

(選自《時間簡史》第10章蟲洞和時間旅行)

9.在量子力學中,物質粒子之間所有的力或者相互作用應該都是由粒子攜帶的。所發生的是,諸如電子或者夸克等物質粒子發射了攜帶力的粒子。這個發射所引起的反彈,改變了物質粒子的速度,其道理和發射炮彈之後大炮後退是相同的。然後,攜帶力的粒子又和另一物質粒子碰撞並被吸收,改變了那個粒子的運動。發射吸收過程的凈結果和在兩個物質粒子之間有過一個力相同。

(選自《時間簡史》第11章自然的力和物理學統一)

《果殼中的宇宙》精彩片段

到了世紀之末,開始出現了和穿透一切以太的觀念的偏差。人們預料光在通過以太時會以恆定的速率行進;但如果你通過以太順著光的方向運動,光的速度會顯得更慢,而如果你逆著光的方向運動,它的速度會顯得更快。

(選自第一章相對論簡史)

時間為何物?它是否像古老讚歌說的那樣,把我們所有的夢想一卷而空的東流逝波?抑或像一道鐵軌?它或許有環狀測線和分岔,這樣你可以一直前進,卻又回到線上的早先過站。19世紀作家查理斯寫道:「世間萬物沒有任何東西像時間和空間那麼使我困惑。然而,因為我從來不去思考時間和空間,所以它們帶給我的煩惱比任何其他東西都少。」我們中的大多數人在大部分時間不去憂慮時間和空間,不管它們為何物;但是我們所有人有時極想知道時間是什麼,它如何開始,並且把我們導向何方。

(選自第二章時間的形狀)

哈姆雷特也許是想說,雖然我們人類的身體受到許多限制,但是我們的精神卻能自由地探索整個宇宙,甚至勇敢地闖入連「星際航行」都畏縮不前之處——噩夢不再糾纏的話。宇宙究竟是無限的,或者僅僅是非常浩渺的呢?它是永恆存在的,或者僅僅是年代久遠的呢?我們有限的思維何以理解無限的宇宙?甚至僅僅有這種企圖是否就已經過於自信?我們是否冒著普羅米修斯命運的風險?在經典的神話中,他為了人類用火從宇宙處盜取火種,因為愚勇而受懲罰,他被鏈鎖在岩石上,讓鷹啄食他的肝臟。

(選自第三章果殼中的宇宙)

生命似乎起源於太初海洋之中,太初海洋在40億年前覆蓋著地球。我們不知道這是怎麼發生的,也許是原子間的隨機碰撞構成了宏觀分子,這些宏觀分子能複製自己並且將自己聚集成更複雜的結構。我們能確切知道的是,到35億年之前,高度複雜的DNA分子已經出現。

(選自第六章我們的未來?「星際航行」可行嗎?)

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與萬物對話:霍金傳

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