商品簡介
本次推出《第一推動叢書》物理系列的新合集（共計14册），重新設計成套推出，便于廣大讀者購買，更值得收藏。
《宇宙的琴弦》 《宇宙的琴弦》是當今世界著名的弦理論家布萊恩·格林的成名之作。“自《時間簡史》的空前成功以來，還沒有一本科學讀物引起如此的轟動”。出版至今，還沒有任何一本弦理論科普書能超越它。
布萊恩·格林十分精妙地把科學思想與寫作融合起來。本書撩開了弦理論的神秘面紗，揭示了一個十一維的宇宙。那裏，空間的纖維撕裂了又自己縫合起來，一切物質――從最小的誇克到最巨大的超新星――都在微觀的小能量環的振動中産生。本書榮獲2000年安萬特科學圖書獎。格林竭盡所能，運用許多的例子和類比，將極其複雜的理論用簡潔而優美語言展示在讀者面前，讓普通人也能讀懂。本書的才情令人眩暈，也沒有哪本書像它那樣啓迪思想，愉悅讀者。它真是一部科學的杰作――一次愉快清心的現代物理學旅行，讓我們比以前離宇宙更近了……
《上帝與新物理學》 愛因斯坦曾說：沒有科學的宗教是盲目的，沒有宗教的科學是跛足的。《上帝與新物理學》作者以優美流暢、引人入勝的文筆，介紹了新物理學對宇宙創生和終結、時間、生命的本質、意識、自我、自由意志等一系列問題的研究進展。
這本優美的科學與宗教交融、充滿哲思的書會讓你直呼過癮。文科理科生都適讀。
新物理學說，沒有上帝，我們也可以解釋宇宙的創生。
《時間之箭》 《時間之箭》論證了現代科學理論關于時間的最普遍觀點。時間就像一隻箭，射向未知的前方，把過去永遠留在後面。作者回顧了三個世紀的科學史，大膽地對牛頓力學、愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論、量子力學以及最近的混沌理論進行了重新解釋。作者引導讀者瀏覽了所有企圖解開時間奧秘的重要科學理論。他們探究時間的物理理論――牛頓力學，愛因斯坦的相對論，量子力學――以及考查更廣泛的時間奧秘：時間如何出現在詩、化學以及生物學中――從"馬維爾的雙翼戰車"和"生理時鐘"到造成旅行時差和星期一早晨沮喪心情的原因。
《終極理論之夢》 《終極理論之夢》講的，是一場偉大的理性的歷險，去找尋大自然的終極理論。終級理論的夢想激發了今天許多高能物理學的研究，雖然還不知道那終極理論會是什麽樣子，也不知道還要過多少年才能找到它，但我們相信已經開始模模糊糊地看到了它的身影。
在《終極理論之夢》中，諾貝爾物理學獎獲得者、《最初三分鐘》的作者溫伯格講述了對自然的統一理論的偉大追求――一個能解釋從原子內部的聯結到太陽與地球的吸引等不同的力的理論。全書令人眼花繚亂却清澈透明，引導著我們從相對論和量子力學走到今天的超弦以及可能與我們同在的別的宇宙。
《時間、空間和萬物》《時間、空間和萬物》幾乎囊括了物理世界裏的所有大問題，從時間和空間到狹義相對論，從質量到廣義相對論，從概率到量子論，作者用幾點筆墨，白描寫意手法，讓一個個物理學概念像小說角色那樣自然出現，活脫脫地呈現在讀者眼前。作者引用了許多古典文學作品的片斷，那些句子還原物理學的藝術本色，增添讀者閱讀的樂趣。不管是希望成爲通才的人文學科的大學生，還是發願走進物理學的高中生，或者是各級物理老師，它都是很好的讀物。
《亞原子粒子的發現》 《亞原子粒子的發現》是諾貝爾物理學得主斯蒂芬·溫伯格的作品。這是一位科學大師的平易近人的作品。如果你對20世紀物理學中的重要發現感到好奇，不需要科學背景知識就可以閱讀本書。在作者帶領下，你不但能領略衆多物理學家例如托馬斯、盧瑟福、密裏根、玻爾的風采，還可以感受物理聖地英國劍橋大學卡文迪許實驗室的濃濃文化底蘊。在本書中，溫伯格講述了一個關于發現原子結構的引人入勝的故事，展示了亞原子粒子的發現歷史與當今物理學前沿工作之間的聯繫。本書以亞原子粒子，包括電子、質子和中子等的發現爲主綫，遵循歷史的輪廓，讓讀者直接進入20世紀物理學的一系列關鍵的時刻。如果你想挑戰自我，那麽附錄中的經典物理學知識及推演，將讓你受益匪淺。
《存在之輕》 幾乎在不知不覺中，我們對自然界最深層次實在的理解在過去的四分之一世紀裏已經有了重大改變、現在我們己非常接近于長期尋求的突破：自然界基本力的大統一。作爲一位深受歡迎的物理學家，諾貝爾獎得主弗蘭克·維爾切克一直在這片新天地的舞臺上扮演主角。通過超越舊的物質和空間觀念，他詮釋了一個全新的發現：物質是由幾乎無重量的單元構造的。純能量是質量的最終之源，維爾切克把這個發現稱爲“存在之輕”但他向我們展示的遠不止這些、空間絕不是單純的容器，不是空無一物和被動的它是一種動態的網格――一種現代意義上的以太，網格要比任何“基本”粒子更基本；其自發活動産生幷消滅著粒子這種對物質和“虛空”的新認識解釋了引力爲什麽那麽微弱，幷使自然界所有力的大統一圖像變得格外清晰。
本書是探索這些革命性概念的意義的第一本著作，維爾切克向我們展示了迷人宇宙的全新圖像，幷憧憬了基礎物理學新的黃金時代。
《不同的宇宙》 《不同的宇宙》是一本真正具有啓智意義的書，它向我們證明，爲什麽我們對基礎物理學的一切認識都有待改變。
在這個超弦理論和大爆炸宇宙學時代，我們習慣于認爲未知世界離我們日常生活極其遙遠。但在《不同的宇宙》一書中，諾貝爾獎獲得者羅伯特·勞克林却認爲科學前沿就在我們脚下。他沒去尋找終極理論。而是在思考世界的突現性質――就是晶體保持其形狀和硬度的那種性質，它起源于大量原子的自組織――幷且向我們展示了爲什麽說物理學的基本規律事實上也是突現性的。
《物理學的困惑》 這是一本破天荒的書，著名物理學家斯莫林在書中指出作爲所有其他科學的基礎的物理學迷失了方向。爲什麽物理學突然陷入了困境？我們能爲它做些什麽？
在斯莫林看來，一個主要問題出在弦理論：一個野心勃勃的“萬物之理”的藍圖。想要解釋自然的所有粒子和力，解釋宇宙的起源和演化。弦理論憑它新奇的新粒子和平行宇宙抓住了公衆的想像力，也贏得了很多物理學家的心。但這是理論的陷阱：弦理論沒有一點曾被證實，也沒人知道如何去證實它。實際上，理論出現了無限多個形式，意味著沒有實驗能否定它。作爲一個科學理論，它失敗了。但是因爲它吸引了大量的資源，招攬了最優秀的頭腦，嚴重傷害了在其他路綫上追求的年輕物理學家，所以它也拖累了其他物理學的前進步伐。
《宇宙的結構》 如果說《宇宙的琴弦》是在相對論和量子論的框架下具體地介紹弦理論及其物理學結果。那麽《宇宙的結構》則是從更高的角度來討論時空和宇宙的物理學。《宇宙的結構》第一部分從“實在性”討論時空，特別是量子時空；第二部分講時間的方向性，從經典與量子的角度討論時間箭頭：第三部分講時空和宇宙學，涉及了一些新內容，比如暴脹宇宙和相關的宇宙學問題；第四部分講大統一的起源，即從弦和膜的觀點來討論宇宙學問題；第五部分講實在與幻想，談一些新實驗（比如引力波和基本粒子的新實驗），也談時空旅行和時間機器，還展望了弦理論的未來。
《量子之謎》 只讀一本書瞭解量子力學，我會推薦你讀《量子之謎》。這是物理學教授專爲普通人寫的量子力學的書，因此，它既有權威性而又通俗易懂。本書描述了一些無可爭議的實驗事實以及量子理論對它們的公認解釋，借助于風趣的故事和量子理論創立者們的趣聞軼事，用非專業術語淺顯明瞭地闡述了現今各種各樣的解釋以及每一種這類解釋如何遇到意識上的困境，同時介紹了近年來對量子力學的基礎和奧秘的研究和應用的最新進展。
簡言之，這是一本由資深專家用平實的大衆語言撰寫的，融親身經歷和當今理論前沿、技術前沿爲一體的不可多得的枕邊書。
《尋找希格斯粒子》 神秘也最重要的粒子被發現，這是一個多麽激動人心的時刻！這個粒子究竟是什麽？它爲何讓那麽多科學家爲之“神魂顛倒”？希格斯玻色子被視爲自原子結構揭示以來我們對宇宙認識的最大突破。它是理解“爲什麽存在質量”和“原子如何是可能的”等問題的關鍵。在人類投入了90億美元，付出幾十年的努力建的大型强子對撞機成功運行後，經過6000多研究人員的辛勤工作，難以捉摸的希格斯玻色子終于被發現了。2013年諾貝爾物理學獎授予發現希格斯子的三位物理學家。
《尋找希格斯粒子》不僅解釋了希格斯玻色子的重要性，而且詳細介紹了大型强子對撞機這一有史以來建造的最大機器。加州理工學院理論物理學家卡羅爾對這一項目的緣起和進展都做了繪聲繪色的描述。這是一個講述有關人類如何在渴望理解宇宙的推動下做出我們這個時代最偉大的科學成就的故事。
《完美理論》 愛因斯坦提出廣義相對論已經過去100多年，這100年多年來，它一直被許多人認爲是完美的理論，它被用來對宇宙的運行進行預言，而且這些預言均已得到觀察的證實，包括如今炙手可熱的引力波。作者用優美而又生動的筆觸向我們描述了了愛因斯坦之後，廣義相對論探索的波瀾壯闊圖景，一群性格迥异的偉大人物正陸續登場……
《原子中的幽靈》 量子力學讓人著迷，讓人困擾。連愛因斯坦都不相信它，連玻爾都爲之感到困惑。《原子中的幽靈》是一本讓你搞懂什麽是量子力學的書。本書由BBC轟動全英的科普節目改編而成，八位科學家對有爭議的問題提出各自的看法，這是一場精彩紛呈的科學真人秀。
《原子中的幽靈》是《第一推動叢書》物理系列其中之一，這是一本瞭解量子力學的入門書籍。首版三十年，仍歷久不衰。
作者簡介
《宇宙的琴弦》
布萊恩?格林（Brian R. Greene），畢業於哈佛大學，在牛津大學獲博士學位，是羅德學者（Rhodes Scholars）。1990年，他來到康奈爾大學物理系，1995年被聘為教授，1996年到哥倫比亞大學任物理學和數學教授。他曾在20多個國家開過普及和專業講座，公認在超弦理論中有過許多開拓性的發現。他還曾出演過《生活大爆炸》。他現在住紐約綺色佳。
《上帝與新物理學》
保羅?戴維斯，主要研究現代宇宙學。是亞利桑那州立大學科學基本概念Beyond中心主任，在SETI（地外智慧生物搜尋）計劃中負責探測後工作，並幫助建立了澳大利亞天體生物學中心。他曾兩次獲得尤里卡獎，並於1995年獲坦普爾頓獎，2001年獲開爾文獎，2002年獲皇家學會法拉第獎。小行星6870號即以他的名字命名。他還做了大量科學普及工作，近40年來出版了20餘部科普圖書。曾入選澳大利亞“十位*有創造性的人物”，並被《華盛頓郵報》譽為“大西洋兩岸*好的科學作家”。
《時間之箭》
彼得?柯文尼博士，在威爾斯大學擔任物理化學教授，曾是牛津凱博學院的研究員。曾經和諾貝爾化學獎得主伊里亞?普利高金教授一起從事研究工作。現居北威爾斯的可溫灣。
羅傑?海菲爾德博士，倫敦通訊日報的科學編輯。曾當選1987年*佳年度醫學報導記者，1988年*佳年度科學報導記者以及1989年*佳年度專業報導記者。現居倫敦格林威治。
《終*理論之夢》
斯蒂芬?溫伯格是得克薩斯大學Josey Regental科學教授。由於他的研究成就，他榮獲了許多獎勵，其中包括1979年的諾貝爾物理學獎，1991年的美國國家科學獎章，還有數學物理學的Heinemann獎金以及普林斯頓大學的Madison獎章，他被選為美國科學院院士，英國皇家學會會員，美國哲學學會會員，美國藝術和科學院院士。他的科學著作有《引力和宇宙學》和三卷本的《量子場論》。他為一般讀者寫的書有《*初三分鐘》（現已被譯為23種文字)、《基本粒子和物理學定律》(與費曼合著）、《終*理論之夢》（同樣收錄在《第*推動叢書》中)，還有文集《仰望蒼穹：科學和它的文化對手》，溫伯格教授還經常為《紐約書評》和其他知名期刊撰寫文章。
《時間、空間和萬物》
B．K．里德雷（BKRidley），英國Essex大學物理學教授，皇家學會會員。
《亞原子粒子的發現》
斯蒂芬?溫伯格是得克薩斯大學Josey Regental科學教授。由於他的研究成就，他榮獲了許多獎勵，其中包括1979年的諾貝爾物理學獎，1991年的美國國家科學獎章，還有數學物理學的Heinemann獎金以及普林斯頓大學的Madison獎章，他被選為美國科學院院士，英國皇家學會會員，美國哲學學會會員，美國藝術和科學院院士。他的科學著作有《引力和宇宙學》和三卷本的《量子場論》。他為一般讀者寫的書有《*初三分鐘》（現已被譯為23種文字)、《基本粒子和物理學定律》(與費曼合著）、《終*理論之夢》（同樣收錄在《第*推動叢書》中)，還有文集《仰望蒼穹：科學和它的文化對手》，溫伯格教授還經常為《紐約書評》和其他知名期刊撰寫文章。
《存在之輕》
弗蘭克?維爾切克目前是麻省理工學院物理學赫爾曼?費施巴赫講座教授。2004年榮獲諾貝爾物理學獎。他的書《渴望和諧》曾榮登當年度《紐約時報》暢銷書榜。維爾切克一直是“全美*佳科普作品”和The Norton Anthology of Lighth Verse排行榜的入圍人選。他與妻子Betsy Devine一起住在坎布里奇。
《不同的宇宙》
羅伯特?勞克林是斯坦福大學Robert M.and Anne Bass物理學講席教授。1998年，他因在分數量子霍爾效應方面的工作而分獲諾貝爾物理學獎。
《物理學的困惑》
L. 斯莫林，在哈佛大學獲物理學博士學位，曾在耶魯大學和賓夕法尼亞州州立大學教學，後來去加拿大幫助建立了圓周理論物理研究所。他的作品有《宇宙的生命》和《通向量子引力的三條路》。
《宇宙的結構》
布萊恩?格林（Brian R. Greene），畢業於哈佛大學，在牛津大學獲博士學位，是羅德學者（Rhodes Scholars）。1990年，他來到康奈爾大學物理系，1995年被聘為教授，1996年到哥倫比亞大學任物理學和數學教授。他曾在20多個國家開過普及和專業講座，公認在超弦理論中有過許多開拓性的發現。他還曾出演過《生活大爆炸》。他現在住紐約綺色佳。
《量子之謎》
布魯斯?羅森布魯姆，美國加州大學聖克魯斯分校物理系名譽教授，前系主任。
弗雷德?庫特納，美國加州大學聖克魯斯分校物理系講師。
《尋找希格斯粒子》 [美] 肖恩·卡羅爾
肖恩?卡羅爾博士是加州理工學院的理論物理學家，著有《從永恆到此處》——一本探索時間的終*理論的書。他從哈佛大學獲得博士學位後，一直在研究粒子物理、宇宙學和引力。他是著名物理學博客群“宇宙方差”的創始人之一。肖恩?卡羅爾與妻子作家詹妮弗?維萊泰住在洛杉磯。
《完美理論》
佩德羅G. 費雷拉（Pedro G. Ferreira）從小在葡萄牙和英國長大，2000年進入牛津大學，從那以後，他像一顆新星在科學界耀眼地升起。曾在倫敦、伯克利和歐洲核子研究中心工作過，目前是牛津大學天體物理學教授。
《原子中的幽靈》
保羅?戴維斯，主要研究現代宇宙學。是亞利桑那州立大學科學基本概念Beyond中心主任，在SETI（地外智慧生物搜尋）計劃中負責探測後工作，並幫助建立了澳大利亞天體生物學中心。他曾兩次獲得尤里卡獎，並於1995年獲坦普爾頓獎，2001年獲開爾文獎，2002年獲皇家學會法拉第獎。小行星6870號即以他的名字命名。他還做了大量科學普及工作，近40年來出版了20餘部科普圖書。曾入選澳大利亞“十位*有創造性的人物”，並被《華盛頓郵報》譽為“大西洋兩岸*好的科學作家”。
名人/編輯推薦
我沒有特別的天才，只有強烈的好奇心。永遠保持好奇心的人是永遠進步的人。
——愛因斯坦
《第*推動叢書·物理系列》將滿足你對物理世界的全部好奇。
如果想了解量子力學，《量子之謎》是一本很好的入門作品，《原子中的幽靈》則帶你拜訪當今世界量子力學的各派大咖，看他們如何闡釋量子的奧秘和哲學意義；要了解相對論，《完美理論》流暢的敘事手法會讓你流連相對論100年的科學長河，從黑洞到引力波，愛因斯坦留給世界的遺產歷久彌堅；如何調和量子力學與相對論的矛盾，請看諾貝爾物理學獎獲得者溫伯格所著人類追求大統一理論的史詩《終*理論之夢》，更不能錯過*著名的弦理論大家布萊恩·格林的成名之作《宇宙的琴弦》《宇宙的結構》；還有與弦理論大唱反調《物理學的困惑》，看科學家的思想交鋒，比拳擊比賽還過癮；粒子物理學在*小尺度上追尋世界構成以及在*大尺度上探索宇宙的起源，溫伯格的《亞原子粒子的發現》通俗地展現了粒子物理的發展史，《尋找希格斯粒子》則 錄了人類有史以來建造的*大機器——大型強子對撞機，發現標準模型的*後一塊拼圖希格斯玻色子的這一偉大發現；更有諸位諾貝爾物理學獎獲得者維爾切克、勞克林為你準備的腦力盛宴……如果你是物理小白，《時間、空間和萬物》可以帶你從*基本的物理概念穿越經典物理、量子力學和相對論的長河，對世界的構成和相互作用有一個完整清晰的輪廓；如果你是個愛智者，《時間之箭》將會引*你對“時間”這一熟悉而神秘的概念做一個全景式的物理學、哲學和心理學的探索；《上帝與新物理學》則以物理學家的眼光探討了哲學的四大存在問題。
2018年新版的《第*推動叢書》全新設計了版式、封面，提升了閱讀體驗，讓讀科普不再艱難。
目次
《宇宙的琴弦》 [美] 布萊恩·格林
《上帝與新物理學》 [英] 保羅·戴維斯
《時間之箭》 [英] 彼得·柯文尼[英]羅傑·海菲爾德
《終*理論之夢》 [美] 斯蒂芬·溫伯格
《時間、空間和萬物》 [英] BK里德雷
《亞原子粒子的發現》 [美] 斯蒂芬·溫伯格
《存在之輕》 [美] 弗蘭克·維爾切克
《不同的宇宙》 [美] 羅伯特·勞克林
《物理學的困惑》 [美] L.斯莫林
《宇宙的結構》 [美] 布萊恩·格林
《量子之謎》 [美] 布魯斯·羅森布羅姆[英]弗雷德·庫特納
《尋找希格斯粒子》 [美] 肖恩·卡羅爾
《完美理論》 [美] 佩雷羅·G.費雷拉
《原子中的幽靈》 [英] 保羅·戴維斯[英]朱利安·布朗
書摘/試閱
《完美理論》試讀
引言
1919年11月6日，在英國皇家學會暨皇家天文學會的聯席會議上，亞瑟·愛丁頓站起身來走上講台，公佈了他的探險隊在非洲西海岸的一個鬱鬱蔥蔥的小島——普林西比——的天文觀測結果，引力物理學的傳統研究模式就此被顛覆。這位劍橋天文學家以莊嚴的語調描述了他的探險隊是如何在那裡建立起一個天文望遠鏡觀測站，並對日全食天象進行非常細心地拍攝，以捕捉途經太陽的星光所發生的微弱偏折信號的。他們的觀測表明，由英國科學的守護神——艾薩克·牛頓——發明的、被當作事實接受了兩個多世紀的引力理論是錯誤的。他聲稱，觀測結果與阿爾伯特·愛因斯坦提出的被稱為“廣義相對論”的新的正確理論所作的預言一致。
當時，人們已經知道愛因斯坦理論具有解釋宇宙的潛力，同時也知道要驗證這種預言存在著難以置信的困難。會議結束後，在聽眾和發言者一同離開會議廳，將要消失在倫敦的夜色中的當兒，一個名叫路德維克·西爾伯斯坦的波蘭物理學家緩步走向愛丁頓。西爾伯斯坦曾寫過一本介紹愛因斯坦的“狹義相對論”的書，現在他對愛丁頓所作的有關廣義相對論的發言很感興趣。他對愛丁頓說道：“愛丁頓教授，你肯定是這世界上理解廣義相對論的三個人之一。”在愛丁頓正遲疑該怎麼回答時，他接著補充說：“別謙虛了，愛丁頓。”愛丁頓看著他正色道：“哦不是，我正在想這第三個人是誰。”
當我第*次知道愛因斯坦的廣義相對論的時候，西爾伯斯坦給出的人數估計很可能要向上調整了。那是在1980年代初，我在電視系列節目《宇宙》裡看到卡爾·薩根談論空間和時間如何能夠收縮或伸展。我當即要我爸給我解釋這個理論。但他能告訴我的只是這個理論非常非常的難懂。“幾乎沒有人能搞懂廣義相對論，”他說。
我不是那麼容易卻步的人。這個奇怪的理論裡一定有某種深深吸引人的東西，只是它被扭曲的時空網絡包裹得那麼緊，以至於很難看得清。我在《星際迷航》中可以看到廣義相對論的影子。影片中，當“企業號”飛船被“暗星”踢回到過去，或者當柯克船長在不同的時空維之間來回掙扎時，都用到廣義相對論來解釋。但這個理論真的就這麼令人費解？
幾年後，我在里斯本上大學，學的是土木工程。這所由石頭、鋼鐵和玻璃構成的龐大建築群落堪稱薩拉查政權時期[1]法西斯建築美學的完美典範。大學的課程設置裡包含了無窮無盡的講座，我們被灌輸各種有用的東西：如何搭建計算機、橋樑和機器。我們幾個對現代物理學感興趣的同學便在課餘時間閱讀現代物理來逃避這種苦差事。我們都想成為愛因斯坦。不論是當時還是現在，他的一些概念不經意間就會出現在我們的講座裡。我們懂得了能量是如何與質量相聯繫的，以及為什麼說光實際上是由粒子構成的。正是在學習電磁波的知識時，我們開始了解愛因斯坦的狹義相對論。他想出這套理論是在1905年，一個26歲的青年，比當時的我們年長不了多少。我們的一位比較開明的導師鼓勵我們去閱讀愛因斯坦的原始論文。與課業佈置的繁瑣練習相比，這些論文真好比是玲瓏剔透的小寶石。但愛因斯坦的廣義相對論是關於時空的宏大理論，不是閱讀書目的一部分。
我決定自學廣義相對論。我搜遍大學圖書館，找到了一些由20世紀*偉大的物理學家和數學家編撰的專著和教材。這些作者裡有劍橋皇家天文學家亞瑟·愛丁頓、哥廷根幾何學家赫爾曼·外爾，量子物理學之父埃爾溫·薛定諤和沃爾夫岡·泡利等。所有這些大家都用自己的獨特方式講述了該如何教授愛因斯坦的這門理論。有一本大部頭著作看起來就像一厚本電話簿，有一千多頁，裡面還有三位美國相對論專家的讚詞和評論。而另外一本由量子物理學家保羅·狄拉克所撰的小書則薄得勉強湊夠了70頁。我覺得我進入了一個由*富魅力的物理學大家所構築的全新的概念世界。
理解他們的思想不是很容易。我不得不學著用一種全新的方式——一種在*初階段需要用難以捉摸的幾何學和深奧的數學的方式——來思考。解碼愛因斯坦理論需要掌握不熟悉的數學語言。當時我還不知道當年愛因斯坦自己也是做足了同樣的功課才建立起他的這一理論。一旦掌握了這種語言的詞彙和語法，閱讀起來就變得得心應手了，同時也由此開始了我一生的對廣義相對論的迷戀。
這聽起來好像過於誇張，但我實在找不出其他語言來形容：學習愛因斯坦廣義相對論的*好的回報就是能夠準確理解宇宙的歷史、時間的起源，以及宇宙中所有恆星和星系的演化。廣義相對論能夠告訴我們在宇宙*遠的地方是什麼樣的狀態，它能夠解釋這些知識是如何影響到我們在此時此地的存在。愛因斯坦的這一理論還揭示了存在的*小尺度，在這種尺度下，能量*高的粒子可以無中生有地應運而生。它可以解釋實在、空間和時間的結構是如何出現的並成為大自然的框架。
在緊張學習的這幾個月裡，我所學到的是，廣義相對論將空間和時間變活了。空間不再僅僅是事物存在的地方，時間也不再是滴答作響的時鐘所顯現的保持事物運行的標籤。根據愛因斯坦相對論，空間和時間是一曲交織在一起的宇宙之舞，它們對你可以想像的任何一丁點東西——從粒子到星系——做出響應。它們將自身編織成能夠產生*離奇效果的複雜圖案。從他第*次提出之後，這一理論就被用於探索自然世界，揭示出宇宙是一個充滿活力的地方，它以極快的速度擴張，充滿了黑洞，空間和時間遭到毀滅性的穿刺，到處是巨大的能量波，每一波浪湧所攜帶的能量幾乎同整個星系的能量一樣多。廣義相對論已經讓我們走得比我們曾經想像的更遠。
當我第*次學習廣義相對論時，讓我震驚的還不止這些。雖然愛因斯坦發展這一理論花了差不多10年時間，但它一經建立便保持至今不曾再變。近一個世紀來，它一直被許多人認為是完美的理論，任何一位有幸了解它的人都對它深表欽佩。廣義相對論，作為現代思想的核心，作為與西斯廷教堂、巴赫大提琴組曲或安東尼奧尼電影比肩的一項巨大的文化成就，已經以其放之四海而皆準的普適性成為一個標誌。廣義相對論可以濃縮成一組很容易歸結並寫下來的方程組和法則。它們不僅優美，而且能夠對現實世界給出一些說法。它們被用來對宇宙的運行進行預言，而且這些預言均已得到觀察的證實。廣義相對論裡埋有這樣一個堅定的信念：宇宙中藏著有待探索的更深層秘密。我還想得到什麼？
近25年來，廣義相對論一直是我生活的一部分。它一直是我的很多項研究的核心，為我和我的合作者試圖理解的東西提供支撐。我初學愛因斯坦理論的經歷遠遠談不上有多獨特。世界各地都有迷上愛因斯坦理論的人，有些人為了揭開它的奧秘付出了自己的一生。這些事情真的就發生在世界各地——從金沙薩到克拉科夫，從坎特伯雷到聖地亞哥。我經常要寄送研究論文，它們的作者都試圖找到廣義相對論方程的新的解，甚至想修正這一理論。愛因斯坦的理論也許難以把握，但它十分民主。它的困難和棘手只是表明，在它的全部意義被發掘出來之前仍有許多東西值得探討。任何人，只要有筆和紙，再加上耐心，都有機會在此一展身手。
我經常聽到博士生導師告訴他們的學生，如果你害怕日後找不到工作，就不要去碰廣義相對論。對許多人來說，這一理論實在是太深奧了。那些一生致力於廣義相對論的人絕對是出於熱愛，這是一項幾乎得不到回報的事業。但是，你一旦發現了其中的一個問題，你就不可能再離開相對論。*近，我遇到一位搞氣候變化建模的領軍人物。他是這個領域的先驅，是英國皇家學會會員，是天氣和氣候預報這一極度困難研究領域的專家。但他從沒有打算在這一領域乾一生。事實上，作為20世紀70年代的年輕人，他研究的是廣義相對論。這差不多是40年前的事兒了，但當我們第*次見面時，他苦笑著告訴我：“其實我是個相對論學者。”
我的一個朋友很早以前就離開了學術界，此前他曾研究愛因斯坦理論將近20年。現在他在一家軟件公司工作，研發大數據的存儲方法。他每週都要在世界各地飛來飛去，為銀行、企業和政府機關去設立這些高度複雜昂貴的系統。然而，當我們見面時，他總是想問我一些有關愛因斯坦理論的問題，或與我分享他對廣義相對論的*新想法。他離不開它。
關於廣義相對論，有一件事一直困擾著我：儘管過去了近一個世紀，這一理論是怎麼不斷產生新結果的？我本來以為，鑑於有那麼多精英致力於發展這一理論，它早在幾十年前就該被發掘殆盡了。這個理論可能是困難的，但我們從中汲取的營養難道就沒有個上限？難道黑洞和宇宙膨脹還不夠豐富？但當我不斷深入研究由愛因斯坦理論導出的許多思想，不斷與從事這一理論的傑出人才交流接觸，我就越發意識到廣義相對論的故事是一部迷人的、宏大的作品，它的發展也許和這一理論本身一樣複雜。理解為什麼這一理論還如此鮮活的關鍵就是追踪其百年來的艱辛歷程。
本書是關於廣義相對論的傳記。愛因斯坦關於空間和時間如何交織在一起的思想有它自身的生命發展邏輯。整個20世紀裡，它既給那些世界上*聰明的大腦帶來喜悅，也讓他們深受挫敗的痛苦。廣義相對論是這樣一種理論，它時不時就會扔出一些有關自然世界的令人驚喜的古怪見解，儘管這些見解就連愛因斯坦本人也難以接受。隨著這一理論的不斷傳播，各種新穎的和意想不到的發現以*奇特的情形冒出來。黑洞的*初設想是在第*次世界大戰的戰場上，後來又同時遞交到美國和蘇聯的原子彈開拓者的手中。宇宙膨脹的想法*早是由一位比利時神父和一位俄國數學家兼氣象學家提出的。對於廣義相對論的建立起到至關重要作用的新奇的天體是偶然被發現的。喬斯琳·貝爾是在劍橋用木頭、鐵絲和釘子搭建的搖搖晃晃的鐵架上發現的中子星。
廣義相對性原理也是20世紀幾場重大思想戰役的核心。它是希特勒德國迫害的目標，是斯大林的俄國追逐的對象，在1950年代又被美國打入冷宮。它挑起了物理學界和天文學界的各路大腕為爭奪宇宙的終*理論而互相攻擊。在探求宇宙是否由一聲巨響開始，或宇宙是否會永恆存在，以及時間和空間的基本結構到底是什麼等問題上，他們時不時就會將廣義相對論抖落出來。這一理論還將遙遠的社區連接在一起：在冷戰中，蘇聯、英國和美國的科學家曾就解決黑洞的起源問題坐在了一起。
廣義相對論的故事並不是只關於過去。在過去的10年裡，這一點已經很明顯：如果廣義相對論是正確的，那麼大部分宇宙就將是暗的。宇宙中充滿了這樣一種東西，它不僅不發光，而且甚至不反射光也不吸收光。觀測證據是壓倒性的。宇宙中近三分之一的物質似乎是由暗物質構成的，這是一種重的、看不見的東西，它們就像一群憤怒的蜜蜂湧在星系的周圍。另外三分之二的虛無縹緲的物質則以暗能量形式存在，它們將空間推離開。只有4％的宇宙是由我們所熟悉的東西——原子——構成的。我們是微不足道的。也就是說，如果愛因斯坦的理論是正確的，那麼就可能——當然僅僅是可能——我們正趨近廣義相對論的極限，愛因斯坦理論已經開始被破解。
愛因斯坦理論也是那些整天掛在理論物理學家嘴上的關於自然的新的基本理論的基本要素。弦理論，一種試圖比牛頓和愛因斯坦走得更遠，大有要統一自然界的一切之勢的理論，依賴於具有更高維上奇特的幾何性質的複雜時空。有些人將這種比愛因斯坦理論遠更深奧的理論讚譽為終*理論，而另一些人則將它抨擊為浪漫小說，甚至不是科學。就像一種出格的邪教，如果不是有廣義相對論在前，弦理論也不會存在，但許多相對論學者卻拿懷疑的眼光來看待它。
暗物質、暗能量、黑洞和弦理論都是愛因斯坦理論的後代，它們主宰著物理學和天文學。在給各大學做講座，參加研討會，出席歐洲航天局會議，負責一些世界上*重要的科學衛星節目的過程中，我認識到，我們正處在現代物理學的一項重大變革之中。有才華的年輕科學家已能夠用一個世紀裡積累起來的專業知識來看待廣義相對論。他們正在用無與倫比的計算能力來發掘愛因斯坦理論，探索有可能廢黜愛因斯坦理論的引力替代理論，在茫茫宇宙中尋找可以證實或證偽廣義相對論基本原理的古怪天體。更廣泛的科學家社區正被同時調動起來積極參與到建設龐大的觀測設備的事業中來。這些設備可以比我們以往任何時候都看得更遠、更清楚，衛星將被發射用來搜尋廣義相對論提出的某些古怪的預言。
廣義相對論的故事敘事宏大，目標高遠，值得傳頌。因為進入21世紀後，我們正面臨它的許多重大發現和懸而未決的問題。一些重要的事情很可能真的會就在未來幾年裡發生，我們需要了解這一切從何而來。我認為，如果說20世紀是量子物理學的世紀，那麼21世紀就將是愛因斯坦的廣義相對論充分展示其魅力的舞台。
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[1]是指1930年由葡萄牙總理安東尼奧·德奧利維拉·薩拉查（1889—1970）掌權後開始的葡萄牙法西斯獨裁統治時期。這一時期一直持續到1974年葡萄牙發生四·二五康乃馨革命方宣告結束。應當指出，葡萄牙的法西斯統治與意大利和德國納粹的法西斯統治不是一回事兒，前者在二戰中保持中立（二戰時既親近軸心國也給同盟國提供幫助，可能正是這一點，這一政權才能夠在戰後繼續存在那麼多年）。——譯註
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