人教新課標(biāo)必修5第13課《宇宙的未來(lái)》作者作者閱讀1

人教新課標(biāo)必修5第13課《宇宙的未來(lái)》作者作者閱讀1斯蒂芬·威廉·霍金英國(guó)劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)系教授，當(dāng)代最重要的廣義相對(duì)論和宇宙論家，是當(dāng)今享有國(guó)際盛譽(yù)的偉人之一，被稱(chēng)為在世的最偉大的科學(xué)家，還被稱(chēng)為“宇宙之王”。70年代他與彭羅斯一起證明了著名的奇性定理，為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎(jiǎng)。他因此被譽(yù)為繼愛(ài)因斯坦之后世界上最著名的科學(xué)思想家和最杰出的理論物理學(xué)家。他還證明了黑洞的面積定理，即隨著時(shí)間的增加黑洞的面積不減。這很自然使人將黑洞的面積和熱力學(xué)的熵聯(lián)系在一起。中文名：斯蒂芬·威廉·霍金外文名：StephenWilliamHawking國(guó)籍：英國(guó)出生地：英國(guó)牛津出生日期：1942年1月8日職業(yè)：科學(xué)家畢業(yè)院校：生平簡(jiǎn)介斯蒂芬·威廉·霍金出生的那一天，正是伽利略逝世300年祭日（1942年1月8日）斯蒂芬·威廉·霍金[1]。曾先后畢業(yè)于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，并獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。他之所以在輪椅上坐了47年，是因?yàn)樗?1歲時(shí)就不幸患上了會(huì)使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，演講和問(wèn)答只能通過(guò)語(yǔ)音合成器來(lái)完成。1973年，他考慮黑洞附近的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑洞會(huì)像黑體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會(huì)因?yàn)檩椛涠冃?，而溫度卻越變?cè)礁撸宰詈笠豢痰谋ǘ娼K。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義，它將引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)統(tǒng)一在一起。1974年以后，他的研究轉(zhuǎn)向量子引力論。雖然人們還沒(méi)有得到一個(gè)成功的理論，但它的一些特征已被發(fā)現(xiàn)。例如，空間－時(shí)間在普郎克尺度（10^-33厘米）下不是平坦的，而是處于一種粉沫的狀態(tài)。在量子引力中不存在純態(tài)，因果性受到破壞，因此使不可知性從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理、量子統(tǒng)計(jì)物理提高到了量子引力的第三個(gè)層次。1980年以后，他的興趣轉(zhuǎn)向量子宇宙論。2022年7月，霍金修正了自己原來(lái)的“黑洞悖論”觀點(diǎn)，信息應(yīng)該守恒。本書(shū)的副題是從大爆炸到黑洞?；艚鹫J(rèn)為他一生的貢獻(xiàn)是，在經(jīng)典物理的框架里，證明了黑洞和大爆炸奇點(diǎn)的不可避免性，黑洞越變?cè)酱螅坏诹孔游锢淼目蚣芾?，他指出，黑洞因輻射而越變?cè)叫?，大爆炸的奇點(diǎn)不但被量子效應(yīng)所抹平，而且整個(gè)宇宙正是起始于此。理論物理學(xué)的細(xì)節(jié)在未來(lái)的20年中還會(huì)有變化，但就觀念而言，現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)完備了?；艚鸬纳绞欠浅８挥袀髌嫘缘模诳茖W(xué)成就上，他是有史以來(lái)最杰出的科學(xué)家之一，他的貢獻(xiàn)是在他20年之久被盧伽雷病禁錮在輪椅上的情況下做出的，這真正是空前的。因?yàn)樗呢暙I(xiàn)對(duì)于人類(lèi)的觀念有深遠(yuǎn)的影響，所以媒介早已有許多關(guān)于他如何與全身癱瘓作搏斗的描述。所以說(shuō)，上帝對(duì)每個(gè)人都是很公平的。他有身體上的缺陷，可頭腦聰明的很！盡管如此，譯者（吳忠超）之一于1979年第一回見(jiàn)到他時(shí)的情景至今還歷歷在目。那是第一次參加劍橋霍金廣義相對(duì)論小組的討論班時(shí)，門(mén)打開(kāi)后，忽然腦后響起一種非常微弱的電器的聲音，回頭一看，只見(jiàn)一個(gè)骨瘦如柴的人斜躺在電動(dòng)輪椅上，他自己驅(qū)動(dòng)著電開(kāi)關(guān)。譯者盡量保持禮貌而不顯出過(guò)分吃驚，但是他對(duì)首次見(jiàn)到他的人對(duì)其殘廢程度的吃驚早已習(xí)慣。他要用很大努力才能舉起頭來(lái)。在失聲之前，只能用非常微弱的變形的語(yǔ)言交談，這種語(yǔ)言只有在陪他工作、生活幾個(gè)月后才能通曉。他不能寫(xiě)字，看書(shū)必須依賴(lài)于一種翻書(shū)頁(yè)的機(jī)器，讀文獻(xiàn)時(shí)必須讓人將每一頁(yè)攤平在一張大辦公桌上，然后他驅(qū)動(dòng)輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁(yè)閱讀。人們不得不對(duì)人類(lèi)中居然有以這般堅(jiān)強(qiáng)意志追求終極真理的靈魂從內(nèi)心產(chǎn)生深深的敬意。從他對(duì)譯者私事的幫助可以體會(huì)到，他是一位富有人情味的人。每天他必須驅(qū)動(dòng)輪椅從他的家——?jiǎng)蛭髀罚堤?hào)，經(jīng)過(guò)美麗的劍河、古老的國(guó)王學(xué)院駛到銀街的應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系的辦公室。該系為了他的輪椅行走便利特地修了一段斜坡。本書(shū)譯者之一曾受教于霍金達(dá)四年之久，并在他的指導(dǎo)下完成了博士論文。此書(shū)即是受霍金之托而譯成中文，以供占人類(lèi)五分之一的人口了解他的學(xué)說(shuō)。他還證明了黑洞的面積定理。在富有學(xué)術(shù)傳統(tǒng)的劍橋大學(xué)，他擔(dān)任的職務(wù)是劍橋大學(xué)有史以來(lái)最為崇高的教授職務(wù)，那是牛頓和狄拉克擔(dān)任過(guò)的盧卡遜數(shù)學(xué)教授。他擁有幾個(gè)榮譽(yù)學(xué)位，是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。在公眾評(píng)價(jià)中，被譽(yù)為是繼阿爾伯特·愛(ài)因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家之一。他提出宇宙大爆炸自奇點(diǎn)開(kāi)始，時(shí)間由此刻開(kāi)始，黑洞最終會(huì)蒸發(fā)，在統(tǒng)一20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論——愛(ài)因斯坦的相對(duì)論和普朗克的量子論方面走出了重要一步。他因患“漸凍癥”（肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥盧伽雷氏癥），禁錮在一把輪椅上達(dá)40年之久，他卻身殘志不殘，使之化為優(yōu)勢(shì)，克服了殘廢之患而成為國(guó)際物理界的超新星。他不能寫(xiě)，甚至口齒不清，但他超越了相對(duì)論、量子力學(xué)、大爆炸等理論而邁入創(chuàng)造宇宙的“幾何之舞”。盡管他那么無(wú)助地坐在輪椅上，他的思想?yún)s出色地遨游到廣袤的時(shí)空，解開(kāi)了宇宙之謎?；艚鸬镊攘Σ粌H在于他是一個(gè)充滿傳奇色彩的物理天才，也因?yàn)樗且粋€(gè)令人折服的生活強(qiáng)者。他不斷求索的科學(xué)精神和勇敢頑強(qiáng)的人格力量深深地吸引了每一個(gè)知道他的人?；加屑∪馕s性側(cè)索硬化癥的他，近乎全身癱瘓，不能發(fā)音，但1988年仍出版《時(shí)間簡(jiǎn)史》，至今已出售逾2500萬(wàn)冊(cè)，成為全球最暢銷(xiāo)的科普著作之一。他被世人譽(yù)為“在世的最偉大的科學(xué)家”“另一個(gè)愛(ài)因斯坦”“不折不扣的生活強(qiáng)者”“敢于向命運(yùn)挑戰(zhàn)的人”。早期霍金1942年出生于英國(guó)牛津，出生當(dāng)天正好是伽利略逝世300年忌日，父親法蘭克是畢業(yè)于牛津大學(xué)的熱帶病專(zhuān)家，母親伊莎貝爾1930年代于牛津研究哲學(xué)、政治和經(jīng)濟(jì)。1942年1月，納粹德軍狂轟濫炸英格蘭，倫敦遭受幾乎夜夜不停的空襲。這迫使霍金一家搬離海格特的家園，遷到牛津避難。他們?cè)诨艚鹫Q生后又回到了倫敦。童年時(shí)的霍金，學(xué)業(yè)成績(jī)并不突出，但喜歡設(shè)計(jì)極為復(fù)雜的玩具，據(jù)說(shuō)他們?cè)龀鲆慌_(tái)簡(jiǎn)單的電腦。1959年，17歲的霍金入讀牛津大學(xué)的大學(xué)學(xué)院攻讀自然科學(xué)，自稱(chēng)用了很少時(shí)間而得到一等榮譽(yù)學(xué)位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)，1963年被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥，即運(yùn)動(dòng)神經(jīng)病，當(dāng)時(shí)醫(yī)生診斷他只能活兩年，他雖然活下來(lái)，但在往后數(shù)十年逐漸全身癱瘓并失去了說(shuō)話能力?；艚鹪吻遄约寒?dāng)時(shí)并無(wú)酗酒，只感到自己有“悲劇性格”，并使自己沉醉于瓦格納的音樂(lè)里。直至他遇上了首任妻子珍·王爾德（JaneWilde），兩人結(jié)婚后育有3名子女。23歲時(shí)，他獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，留在劍橋大學(xué)進(jìn)行研究工作?！稌r(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》是宇宙學(xué)無(wú)可爭(zhēng)議的權(quán)威，霍金的研究成就和生平一直吸引著廣大的讀者，《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)篇》是為想更多了解霍金教授生命及其學(xué)說(shuō)的讀者而編的。該書(shū)以睿智真摯的私人訪談形式，敘述了霍金教授《時(shí)間簡(jiǎn)史》的生平歷程和研究工作，展現(xiàn)了在巨大的理論架構(gòu)后面真實(shí)的人性。該書(shū)本來(lái)就不是一部尋常的口述歷史，而是對(duì)二十世紀(jì)人類(lèi)最偉大的頭腦之一的極為感人又迷人的畫(huà)像和描述。對(duì)于非專(zhuān)業(yè)讀者，本書(shū)無(wú)疑是他們絞盡腦汁都無(wú)法真正理解的，只能當(dāng)科幻小說(shuō)看。《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年間所寫(xiě)文章和演講稿共13篇結(jié)集而成。討論了虛擬空間、有黑洞引起的嬰兒宇宙的誕生以及科學(xué)家尋求完全統(tǒng)一理論的努力，并對(duì)自由意志、生活價(jià)值和人的生存方式及進(jìn)化原理作出了獨(dú)到的見(jiàn)解。時(shí)間簡(jiǎn)史中，霍金念念不忘的就是大統(tǒng)一理論，這是愛(ài)因斯坦未竟的夢(mèng)想?；艚鹪诒緯?shū)中坦言，不能用單獨(dú)的美妙的公式描述和預(yù)測(cè)宇宙的每一件事情，因?yàn)榱孔永碚摰臏y(cè)不準(zhǔn)原理決定了宇宙是不確定性和確定性統(tǒng)一的。在本書(shū)中，霍金通過(guò)地圖模型來(lái)說(shuō)明宇宙的多樣性可能需要一族理論來(lái)進(jìn)行描述。《時(shí)空本性》80年前廣義相對(duì)論就以完整的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來(lái)，量子（他個(gè)人認(rèn)為這只是研究理論物理目前的最小單位）理論的基本原理在70年前也已出現(xiàn)，然而這兩種整個(gè)物理學(xué)中最精確、最成功的理論能被統(tǒng)一在單獨(dú)的量子引力中嗎？世界上最著名的兩位物理學(xué)家就此問(wèn)題展開(kāi)一場(chǎng)極端與極端的辯論。本書(shū)是基于霍金和彭羅斯在劍橋大學(xué)的6次演講和最后辯論而成?！段磥?lái)的魅力》本書(shū)以史蒂芬·威廉·霍金預(yù)測(cè)宇宙今后十億年前景開(kāi)頭，以唐·庫(kù)比特最后的審判的領(lǐng)悟?yàn)榻Y(jié)尾，介紹了預(yù)言的發(fā)展歷程，及我們今天預(yù)測(cè)未來(lái)的方法。該書(shū)文字通俗易懂，作者在闡述自己觀點(diǎn)的同時(shí)，還穿插解答了一些饒有有趣的問(wèn)題。《果殼中的宇宙》該書(shū)是霍金教授繼《時(shí)間簡(jiǎn)史》后最重要的著作?；艚鸾淌谠谶@本書(shū)中，再次把我們帶到理論物理的最前沿，在霍金教授的世界里，真理和幻想有時(shí)只是一線之差?；艚鸾淌谟猛ㄋ椎恼Z(yǔ)言解釋提示我們對(duì)宇宙的展開(kāi)充分的想象，并以他獨(dú)特的熱情，邀請(qǐng)我們一起展開(kāi)一場(chǎng)非凡的時(shí)空之旅?！稌r(shí)間簡(jiǎn)史——從宇宙空間大爆炸到黑洞》（1988年撰寫(xiě)）這本書(shū)是霍金的代表作。作者想象豐富，構(gòu)思奇妙，語(yǔ)言?xún)?yōu)美，字字珠璣，更讓人咋驚，"世界"之外，未來(lái)之變，是這樣的神奇和美妙。這本書(shū)至今累計(jì)發(fā)行量已達(dá)2500萬(wàn)冊(cè)，被譯成近40種語(yǔ)言。在這本書(shū)中，霍金將試圖勾勒出我們心目中的宇宙歷史——從大爆炸到黑洞，并有機(jī)結(jié)合各類(lèi)宗教學(xué)理論。在第一講里，他將簡(jiǎn)要地回顧過(guò)去關(guān)于宇宙的構(gòu)想，并說(shuō)明我們是如何得到目前的圖像的。這或許可以稱(chēng)之為宇宙史的歷史。第二講將解釋牛頓和愛(ài)因斯坦的兩種引力理論何以得出這樣的結(jié)論——宇宙不可能是絕對(duì)靜止的，它不得不或是膨脹，或是收縮。而這又意味著，在前200億年到前100億年之間，必定有某一時(shí)刻，那時(shí)宇宙的密度為無(wú)窮大或是脫離了某個(gè)空間，這就產(chǎn)生了所謂的大爆炸。它極可能就是宇宙的開(kāi)端。第三講將談?wù)労诙?。黑洞是?dāng)某個(gè)巨大的星球，或者更大的天體，受其自身引力吸引而自行塌縮（塌陷并緊縮）時(shí)形成的（另一種猜測(cè)：黑洞是脫離了某個(gè)集合空間中的某一元素）。綜合感性的哲學(xué)理論，“任何事物在時(shí)間和空間的洗禮下必將從一個(gè)極端走向另一個(gè)極端”，這可能正是白洞產(chǎn)生的原因。根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義及狹義相對(duì)論，宇宙中可能存在無(wú)數(shù)黑（白）洞，（也可能我們存在的世界正是黑（白）洞的某一分支）。而有關(guān)他們的歷史，可能是某一領(lǐng)域的終結(jié)，也或許只是一個(gè)新的開(kāi)始，因?yàn)橹R(shí)領(lǐng)略得越多，越發(fā)現(xiàn)自己知道的只不過(guò)是冰山一角。廣（狹）義相對(duì)論是經(jīng)典理論（因?yàn)檫@個(gè)世界不存在絕對(duì)的理想狀態(tài)），包括量子力學(xué)的不確定原理。第四講將講述量子力學(xué)如何允許能量從黑洞泄漏出來(lái)。黑（白）洞并不像人們所描繪的那樣可怕。第五講將把量子力學(xué)思想應(yīng)用于大爆炸和宇宙的起源。這就得出了這樣的設(shè)想：時(shí)空可能在范圍（維）上有限，但沒(méi)有邊緣。這或許類(lèi)似于地球表面，但它多了兩維。第六講將說(shuō)明這個(gè)新的邊界條件如何能用現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)解釋這個(gè)問(wèn)題：盡管物理學(xué)定律是時(shí)（空）間對(duì)稱(chēng)的，但根據(jù)化學(xué)理論中的微觀粒子守恒，任何物質(zhì)（包括真空狀態(tài)等），即使是“最”穩(wěn)定的，也會(huì)在本質(zhì)上發(fā)生“相對(duì)微小”的變化（具體解釋請(qǐng)見(jiàn)化學(xué)領(lǐng)域的微觀粒子（帶電粒子的繞核“行星”運(yùn)轉(zhuǎn))。最后，第七講將講述我們正如何試圖找尋一種統(tǒng)一的理論，如何能把involve量子力學(xué)、引力(etc.)的物理學(xué)及其他學(xué)科（“包括”很智慧地談到“人”有不滅靈魂的宗教學(xué)）真正大一統(tǒng)地聯(lián)系成一“片”知識(shí)的“海洋”。如果我們做到了這一點(diǎn)，我們也許就能真正理解了宇宙（involvenaturalpower),以及我們?cè)谄渲械奈恢?。該?shū)不是一部尋常的口述歷史，而是對(duì)二十世紀(jì)人類(lèi)最偉大的頭腦之一的極為interesting的theories和discriptions。對(duì)于非專(zhuān)業(yè)讀者，本書(shū)無(wú)疑是他們享受人類(lèi)文明成果的機(jī)會(huì)和滋生寶貴靈感的源泉。《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》，是史蒂芬·霍金與第一任妻子珍·王爾德由霍金1976—1992年間所寫(xiě)文章和演講稿共13篇結(jié)集而成。討論了虛時(shí)(空）間、有黑（白）洞引起的初始宇宙，維的誕生以及科學(xué)家尋求完全統(tǒng)一理論的努力，并對(duì)自由意志、生活價(jià)值和死亡作出了獨(dú)到的見(jiàn)解。在三年工作量并不巨大的學(xué)習(xí)之后，他獲得了一等自然科學(xué)榮譽(yù)學(xué)位，之后進(jìn)入劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)，當(dāng)時(shí)牛津大學(xué)還沒(méi)有宇宙學(xué)這個(gè)專(zhuān)業(yè)，于是他試圖努力開(kāi)創(chuàng)。盡管他希望能夠跟當(dāng)時(shí)在劍橋的弗雷德·霍伊爾(FredHoyle)身邊做研究，但是他的導(dǎo)師卻是丹尼斯·西艾瑪(DensScama)。在獲得博士學(xué)位之后，他成為一名研究員，后來(lái)成為岡維爾和凱厄斯學(xué)院(GonvlleandCaiusCollege)的教授。1992年耗資350萬(wàn)英鎊的同名電影問(wèn)世?；艚饒?jiān)信關(guān)于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用數(shù)學(xué)來(lái)表達(dá)，世人應(yīng)當(dāng)可以通過(guò)電影——這一視聽(tīng)媒介來(lái)了解他那深?yuàn)W莫測(cè)的學(xué)說(shuō)。本書(shū)是關(guān)于探索時(shí)間本質(zhì)和宇宙最前沿的通俗讀物，是一本當(dāng)代有關(guān)宇宙科學(xué)思想最重要的經(jīng)典著做，它改變了人類(lèi)對(duì)宇宙的觀念。《時(shí)間簡(jiǎn)史》作為宇宙學(xué)無(wú)可爭(zhēng)議的權(quán)威，霍金的研究成就和生平一直吸引著廣大的讀者，《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》是為向更多了解霍金教授生命及其學(xué)說(shuō)的讀者而編的。該書(shū)以坦白真摯的私人訪談形式，敘述了霍金教授的生平歷程和研究工作，展現(xiàn)了在巨大的理論架構(gòu)后面真實(shí)的“人”。《喬治開(kāi)啟宇宙的秘密鑰匙》中文版發(fā)行于2022年年初，這本書(shū)由史蒂芬·霍金、其女兒露西·霍金、其學(xué)生克里斯托弗·加爾法德所著，是史蒂芬·霍金的“兒童”時(shí)期“科普三部曲”之一，這本書(shū)當(dāng)中論黑洞以及很多部分都簡(jiǎn)述了霍金的新想法，這本書(shū)在國(guó)內(nèi)外好評(píng)如潮。新紀(jì)錄片《跟隨霍金進(jìn)入宇宙》10年4月25日在美國(guó)探索頻道播出。2022年－斯蒂芬·威廉·霍金的霍金悖論與信息守恒2004年7月21日，在愛(ài)爾蘭都柏林舉行的“第17屆國(guó)際廣義相對(duì)論和萬(wàn)有引力大會(huì)”上，霍金的態(tài)度來(lái)了個(gè)180度轉(zhuǎn)彎，表示自己原來(lái)的觀點(diǎn)錯(cuò)了，信息應(yīng)該守恒。宣布了他對(duì)宇宙黑洞的最新研究結(jié)果：黑洞并非如他和其他大多數(shù)物理學(xué)家以前認(rèn)為的那樣，對(duì)其周遭的一切“完全吞食”，事實(shí)上被吸入黑洞深處的物質(zhì)的某些信息實(shí)際上可能會(huì)在某個(gè)時(shí)候釋放出來(lái)：信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了，把黑洞熱輻射也想得太理想化了。不過(guò)，霍金一直沒(méi)有給出嚴(yán)格的證明來(lái)支持自己的新觀點(diǎn)。索恩表示此事不能由霍金一個(gè)人說(shuō)了算，他仍堅(jiān)持信息不守恒的看法。普瑞斯基則表示沒(méi)有聽(tīng)懂霍金的演講，不明白自己為什么贏了。目前，這一牽扯到量子論基礎(chǔ)的敏感問(wèn)題還遠(yuǎn)未解決。黑洞理論的研究已經(jīng)超出了黑洞本身，它不僅通過(guò)信息疑難觸及了量子論的重要基石——幺正性，而且掀開(kāi)了探討時(shí)間性質(zhì)的新篇章。20世紀(jì)60年代到80年代，黑洞研究取得了重大進(jìn)展。最初人們認(rèn)為黑洞是一顆死亡了的星體，什么東西都可以掉進(jìn)去，但任何東西都跑不出來(lái)。19