时空的未来/宇宙系列/第一推动丛书

作者简介

作者介绍： 史蒂芬？霍金(Stephen W.Hawing)，英国著名理论物理学家，是《时间简史》《果壳中的宇宙》的作者，被尊崇为继爱因斯坦以来杰出的理论物理学家。 基普？索恩（Kip S.Thorne）加州理工学院费曼理论物理学教授，LIGO引力波探测器计划发起人之一。他写过很多书，包括大家欢迎的《黑洞与时间弯曲》。 诺维柯夫（Igor Novikov）哥本哈根北欧理论物理研究所理论天体物理中心主任，哥本哈根大学天文台教授。著作包括《黑洞和宇宙》《时间的河流》。 费里斯（Timothy Ferris）《宇宙报告》《银河时代》和《思想天空》的作者，曾两度获得美国物理学会科学写作奖。 莱特曼（Alan Lightman）著名小说家，麻省理工学院Burchard人文科学教授兼物理学高级讲师。他的小说包括《爱因斯坦之梦》和《对话》。 普莱斯（Richard Price）犹他州立大学理论物理学教授，主要研究时间物理，在黑洞物理方面有过突出贡献。与他人合作写了《相对论与引力论问题集》和《黑洞：膜方法》。 译者介绍： 李泳，中科院成都山地所研究员

内容简介

为什么时空有几何 尽管时空图、事件图和2维平面图明显存在着细 节上的区别，但它们也有一些迷人的相似。这里存在 两个问题：（1）它们真的是同类事物吗？（2）“同 类事物”是什么意思？ 旋转的数学（旋转变换方程）说明了平面存在 几何的事实。有一个不容破坏的有序的距离关系，任 何描述距离的方法都必须与那个基本的几何实在相容 。旋转数学不过是我们必然遭遇的冰山的一角，几何 才是那巨大而实在的冰山。 那么洛伦兹变换呢？它下面也藏着冰山吗？洛 伦兹变换也许只是事件背后的几何所决定的一种关系 的描述？这一点还没有答案，因为数学背后的实在性 没有明确的意义。就算我们有了旋转的数学，知道它 准确描述了不同参照系（桥上的不同观测者）所进行 的测量之间的关系，形而上学家也可能会板着脸说， 几何的存在不过是帮助我们记忆旋转数学的一种精神 构造。没有必要把几何当成真实的东西。 多数物理学家都没有耐心去争论。在平面几何的 情形，“假装说”几何不是真实的，就像一个毫无意 义的游戏。但是，为几何的实在性辩护的，并不全在 于像“我知道我看见的东西”那样的说法，而更多地 在于，几何存在的观念是非常有用的。它不但帮我们 记忆旋转的数学，还帮我们把握那些数学，发现新的 关系。如果说几何不是真实的，那么，它的巨大作用 也使它成为真实的了。 当爱因斯坦第一次提出洛伦兹变换描写了不同参 照系下事件的坐标之间的关系时，他没有特指任何几 何。在1905年建立相对论的原始论文中，爱因斯坦是 把洛伦兹变换作为惟一的实在而提出的。后来，闵可 夫斯基（ItermannMinkowski）才向他指出这些变换 可以作为一个基础的几何的表达形式，那就是我们现 在所说的“事件时空的闵可夫斯基几何”。闵可夫斯 基的几何基于他定义了一种新的分隔事件的距离，一 个结合了时间与空间的距离。在不同的参照系中，两 个事件可能有不同的时间间隔，也可能有不同的空间 距离，但它们的闵可夫斯基距离是相同的。 起初，闵可夫斯基几何似乎不过是一个有趣的结 构，但那结构很快就发挥了作用，“不过是一个结构 ”的观点也烟消云散了。今天，我们普遍认为爱因斯 坦的相对论是关于具有闵可夫斯基几何的事件时空的 描述，而洛伦兹变换只是那个时空几何里的一种旋转 。 为什么时空几何“弯曲”了 闵可夫斯基引进时空几何的思想，是一件重要的 事情，原因之一是，它让爱因斯坦用弯曲的时空几何 来描述引力。“弯曲时空”这个词令人感觉神秘，人 们常常躲它远远的。然而，至少从某种意义说，引力 弯曲了时空的说法，不但能够理解，而且非常迷人。 真正令我们“绝望”的，只是不能像画2维空间曲面 这是当今著名的时空理论家告诉我们黑洞、引力波和时间旅行的科学，也是霍金本人参与编著的又一本科普佳作。 这书中所涉及的知识层面广泛而深刻，但平实的语言使之浅显易懂。 2018年新版的《第一推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。 随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。