導讀 霍金和他的理論
輪椅上的“宇宙之王”
奇點定理 黑洞不黑
從《時間簡史》到《大設計》
霍金腦中的宇宙誕生及未來
**章 我們的宇宙圖像
人類認識宇宙,從“看星星”開始
與生產生活密切相關的天象觀測
從星占學家到球形大地
宇宙地心說
日心說出爐
開普勒三大定律
布魯諾相信,宇宙沒有中心
牛頓引力理論表明,宇宙不可能靜止
在某一個有限時刻,宇宙開端了
星系是遍布宇宙的龐大星星“島”
神秘天河中藏著無數恒星
星系“類型秀”
星系群—星系團—超星系團
美麗的仙女座和獵犬座星云
扁平圓盤狀的銀河系
廣袤銀河中,人類居住在太陽系
超新星爆炸事件
河外星系的發現
以光年為標尺,量一量宇宙中的“超遠”距離
丈量宇宙的標尺
宇宙“量天尺”——造父變星
星系大小和間距
從太陽到比鄰星
我們知道宇宙在膨脹,卻弄不懂金字塔
哈勃的觀測
望遠鏡中的宇宙
金字塔之謎
虛空中的巨大空洞和宇宙長城
邁向明天的宇宙學
第二章 空間和時間
就算物質都毀滅,時間和空間依然相互獨立存在
羽毛和鐵塊為何同時落地
牛頓的引力定律
無論怎么測量,光速數值始終不變
絕對時間和絕對空間
牛頓的困惑
一切都是相對的,時間和空間是相結合的
光的媒介是像風一樣的以太嗎
拋棄以太——光速是恒定的常數
被終結的絕對時間
無論何時何地,物理法則永遠不變
沒有絕對的同時
從四維空間里,找出你的時空坐標系
引力折彎光線,形成彎曲的時空
太陽熄滅是8分鐘之前的事情
光會被引力場折彎
變慢的時間
雙生子吊詭的真相
第三章 膨脹的宇宙
星系不斷遠離,宇宙時刻膨脹
星系正以百萬千米的時速“逃離”銀河系
用光的波長和顏色來觀測遠去的恒星
多普勒效應
紅移表明星系確實在遠離我們
越遠的星系“逃離”的速度越快
膨脹的宇宙
如何觀測更遠的星系
由密集狀態開始的巨大爆炸
大爆炸理論的證據
熱輻射:真空中唯一的傳熱方式
星系遠離,說明我們在宇宙的中心嗎
弗里德曼的宇宙膨脹模型
空間到底是怎樣膨脹的
宇宙會永遠膨脹下去嗎
大爆炸或者時間,有一個開端
暗物質和暗能量
熱寂說和大坍塌
大爆炸的奇點
穩恒態宇宙模型
奇點定理:在時間上,宇宙必須有一個開端
第四章 不確定性原理
一切都不確定,包括宇宙模型
牛頓引力論:上帝提供了宇宙運轉的“**推動力”嗎
荒謬的科學決定論
瑞利-金斯公式
普朗克的量子假設
用光來確定粒子的位置和速度
上帝是擲骰子的
同一時刻,一個電子竟會通過兩條縫隙
波粒二重性
粒子的干涉現象
經典理論預言,原子會坍縮
玻爾發現原子并不會坍縮
理查德·費曼的貢獻
如何協調量子力學和廣義相對論
上帝需要擲幾次骰子,才出現地球生命
量子力學的作用
對黑洞和大爆炸來說,量子力學不可或缺
第五章 基本粒子和自然的力
一層一層“隱藏”在物質中的粒子
物質的構成
原子的內部結構
質子和中子
構成質子和中子的更小微粒
粒子不但能自己旋轉,還有“反面”
粒子加速器
粒子的自旋性
自旋的重大貢獻
反粒子
虛粒子
微小粒子間的四種“強大”力
很弱但無處不在的引力
比引力強得多的電磁力
不容易被發現的弱核力
四種基本力中*強的強核力
把四種力統一起來?有點難
電磁力 弱核力 強核力
大統一理論的檢驗
夸克多于反夸克
不服從T對稱的早期宇宙
第六章 黑洞到底黑不黑
恒星的生命終結=黑洞的誕生
黑洞——捕獲光線的終極恒星
恒星的生命歷程
昌德拉塞卡極限
恒星的*終命運
奧本海默的貢獻
黑洞的形成
檢測黑洞猶如在煤庫里找黑貓
事件視界與奇點
黑洞的形狀
*終的穩態
黑洞的檢測
不會“變小”的黑洞
從黑洞旁的“虛空”中,發射出了粒子
熱力學第二定律
“搞例外”的黑洞
黑洞是否具有熵
宇宙誕生之初的黑洞“鼻祖”
白熱的太初黑洞
太初黑洞的觀測
被撕裂的航天員可以“循環再生”
第七章 宇宙的起源和命運
膨脹宇宙中,星系如何形成
熱大爆炸模型
作用特殊的中微子
炙熱狀態后,氦核形成了
膨脹之后的坍縮
生命存在的根源和方式
生命的形成
混沌邊界條件
人存原理
解決諸多難題的理論:暴脹宇宙
無法想象的急劇膨脹
暴脹的原因和運用
宇宙處于一個巨大的泡泡之中嗎
探尋暴脹的證據
宇宙沒有邊界,不被創生不被消滅
虛時間和歐幾里得時空
彎曲時空的行為——宇宙的量子態
宇宙沒有邊界,它不被創生也不被消滅
實時間和虛時間中不同的宇宙歷史
宇宙背景探險者衛星COBE的重要發現
第八章 時間箭頭
探索時間的真相
我們記住的總是過去而不是將來
三種不同的時間箭頭
如何區分過去和未來
時間的方向=越來越無序的狀態
熵增大法則
我們對時間的感知由熱力學時間箭頭決定
從宇宙演化看熱力學時間箭頭的存在
倒退著生活,在出生之前就已死去了嗎
早期宇宙的狀態“孕育”了時間箭頭
膨脹的證據
早期宇宙處于極低的熵狀態
薛定諤的貓:生物賴負熵為生
從熵的角度來看進化
可以區分過去和未來的奇點理論
第九章 蟲洞和時間旅行
理論上,我們可以做時間旅行
我們真的能前往過去和未來嗎
旋轉 卷曲的宇宙:時間旅行的前提
在旋轉中變化而又充滿力量的黑洞內外時空
旋轉黑洞即是時光隧道嗎
蟲洞是宇宙中“瞬間轉移”的時空隧道
逆時旅行的瓶頸:打不破的光速壁壘
蟲洞——宇宙中“瞬間轉移”的工具
如何讓時空卷曲
時光機器的制造原理
怎樣用宇宙繩制造時光機器
大爆炸產生了無數充斥宇宙的“繩子”
宇宙創生時,舊真空和新真空相互轉化了
宇宙繩周圍的時空,具有不可思議的性質
用宇宙繩制造時光機器
你能回到過去,但無法改變歷史
為何沒有來自未來的時間旅行者
解決時間旅行的佯謬
微觀尺度下的時間旅行
宏觀尺度下的時間旅行
第十章 物理學的統一
我們在尋找宇宙終極定律
自然終極定律
廣義相對論和量子力學的結合
將引力和其他力結合起來的*佳辦法
有可能成為大一統理論的弦理論
弦理論的出爐
十維或者二十六維時空是科學幻想嗎
為何我們只能感受到四維
自然只挑選了適合生命誕生的弦理論
科學的終極勝利是“認識上帝”
三種關于統一理論的可能
無法確定的終極理論
無厘頭的龜理論和數學化的超弦理論
當“靈魂”遭遇科學決定論
統一理論背后,是誰在操控
哲學 科學=每個人都能知道上帝的精神
附錄一:不可不知的物理名詞