宇宙的起源
霍金从膨胀的宇宙(哈勃的发现,1929年)出发并向回推演:如果星系现在正在相互远离,那么过去它们彼此靠得更近。回溯推导会到达一个无限密度的时刻——大约138亿年前的大爆炸。广义相对论预言宇宙始于奇点。彭罗斯-霍金奇点定理证明在合理条件下这是不可避免的。
空间和时间可能没有边界
书中最重要的原创宇宙学观点是:无边界提议(与吉姆·哈特尔共同提出)。就像地球没有边缘一样——你可以无休止地向南走而不会从地球上掉下去——霍金和哈特尔提出,空间和时间共同构成了无边界的整体。“宇宙的边界条件是它没有边界。”宇宙并非始于奇点;时间本身是随宇宙诞生而产生的。大爆炸之前不存在“之前”的概念。
黑洞与霍金辐射
霍金解释了他最伟大的发现:由于事件视界附近的量子效应,黑洞会发出热辐射(霍金辐射)。这意味着黑洞会缓慢失去质量并最终蒸发——这是广义相对论、量子力学和热力学之间深刻的联系。书中提出了信息悖论(掉入黑洞的信息会发生什么),但并未给出定论。
时间之箭
物理定律(大多)在时间上是对称的——它们在正向和反向过程中同样有效。然而,我们感受到了明确的时间之箭:过去固定不变,未来充满未知;熵增。霍金认为三种时间之箭是同步的:热力学时间之箭(熵增)、心理学时间之箭(我们记得过去而非未来),以及宇宙学时间之箭(宇宙膨胀而非收缩)。
“上帝的心智”
霍金以统一理论的问题结束全书:如果我们能结合广义相对论和量子力学,“我们就将了解上帝的心智。”他指的并非字面意义——霍金是一位无神论者。这句话的含义是:一套完整的物理理论将回答终极的“为什么”,并带来对物理现实的完整认知。
常见问题
《时间简史》讲的是什么?
霍金的书涵盖了大爆炸与宇宙起源、黑洞与霍金辐射、无边界提议(宇宙在虚时间里没有开端或边界)、时间之箭,以及对量子力学和广义相对论统一理论的探索。它论证了科学正在接近对宇宙起源和结构的完整理解。
什么是无边界提议?
哈特尔-霍金的无边界提议认为宇宙没有初始奇点——就像地球没有地理边界一样,它在时间上也没有“边缘”。在虚时间里,宇宙是有限但无边界的,就像球体的表面。时间本身随宇宙一同产生;询问在此之前发生了什么,就像询问南极点的南边是什么一样。
霍金相信上帝吗?
霍金是一位无神论者或不可知论者,他只是隐喻性地使用了宗教语言。他在《时间简史》中提到的“上帝的思想”是指一种完整的物理理论,而非神灵。他于2010年公开声明:“我认为大脑是一台计算机,当其组件失效时就会停止工作。对于坏掉的计算机而言,没有所谓的天堂或来世;那不过是给害怕黑暗的人编造的童话故事。”