2002年8月18日，霍金来北京参加国际弦理论会议，并应中国科学院邀请参加2002国际数学家大会，在北京国际会议中心二层第一报告厅以“膜的新奇世界”(Brane New World)为题向人们描述了一个激动人心的、并有可能改变宇宙本身的新思想，在华夏大地上掀起了一股霍金热潮。这本《科学大师启蒙文库——霍金》是从霍金的代表作及其演讲集中精心选出的，侧重于霍金对自己、对人生、对宇宙、对未来等方面的论述和思考。字里行间渗透出这位具有传奇色彩科学大师的深刻思想和坚韧不拔的战斗精神，为每一个爱好科学的人提供了全面认识霍金的精彩读本。

史蒂芬·霍金是一位具有传奇色彩的科学家、思想家。虽然他从20岁就病魔缠身，但是这位轮椅上的巨人以超人的毅力和顽强的斗志，奇迹般地向我们展示了他对宇宙、时间和空间的深刻认识。霍金受到人们的爱戴和敬仰，不仅仅因为他在宇宙探索方面为人类作出的突出贡献，更可贵的是他那种不屈不挠、敢于挑战和超越自我的伟大精神。

本书分类整理了霍金的部分著作，力求展现大师的科学成就和探索真理的科学思想，使读者在阅读中领略大师的精彩人生。

论人生

 童年

 牛津和剑桥

 我的病历

 果壳里的60年

论时空

 时空本性

 空间和时间

 时间的形态

 虫洞和时间旅行

论黑洞

 黑洞

 黑洞不是这么黑的

 量子黑洞

 黑洞和婴儿宇宙

论宇宙

 宇宙的起源和命运

 果壳中的宇宙

 宇宙的未来

 膜的新世界

论爱因斯坦

 阿尔伯特·爱因斯坦

 相对论简史

 爱因斯坦之梦

论物理学

 理论物理已经接近尾声了吗？

 物理学的统一

 想象与变革——下一个千年的科学

附录

 霍金生平及著作年表

后记

萨拉是我母亲的姐姐詹尼特的女儿。我的姨妈是一名医生，她和一名心理分析家结了婚。他们住在哈本顿的一幢相似的房子里，那是再往北5英里的一个村庄。他们是我们搬到圣阿尔班斯的一个原因，使我得以接近萨拉真是个大奖赏。我时常乘公共汽车去哈本顿。圣阿尔班斯本身紧临罗马人古城委鲁拉明的遗址，它是除了伦敦以外的罗马人在英国的最重要驻地。中世纪时这儿有英国最富有的寺院。这个城市是围绕着圣阿尔班斯的陵墓建起来的，他是一名罗马军官，据说是第一个在英国因信仰耶稣而被处死的人。寺院残留下的只是非常大且相当丑陋的教堂以及老寺院正门的建筑物，后者成为圣阿尔班斯学校的一部分，我后来就在这里上学。

圣阿尔班斯和海格特或哈本顿相比较是有点枯燥而保守的地方，父母亲在这里几乎没有朋友。这应该部分怪他们自己，因为他们尤其是父亲天性孤僻。但是这也反映了这儿的居民是不同的，我的圣阿尔班斯同学的父母中几乎没有知识分子。

我们家在海格特显得相当正常，而在圣阿尔班斯一定被认为是怪异的。这种看法因为父亲的行为而得到加强，他只要能省钱就根本不在乎外表。在他年幼时家境非常穷困，这给他留下终身的印象。他不能忍受为了自身的舒服而花钱，甚至直到晚年他有能力这么做时也是如此。他拒绝安装中心取暖系统，尽管他觉得非常冷。他宁愿穿几件毛衣并在他通常衣服之外再罩上一件睡衣，但是他对他人却非常慷慨。

在20世纪50年代他觉得买不起新车，所以就购买了一辆战前的伦敦的出租车，他和我用波纹金属板建成一座车房。邻居被激怒了，但是他们无法阻止我们。我和多数孩子一样需要群体活动，但是我为父母亲感到难为情，而他们却从未为此担心过。

当我第一次到圣阿尔班斯时，我被送到女子高级学校去，这个学校也收10岁以下的男孩。我在那里上了一学期之后，父亲又要进行几乎一年一度的非洲走访，这一回需要大约4个月的时间。我母亲不想被留下这么长时间，这样她就带着我的两个妹妹和我去看望她的学友贝瑞尔。贝瑞尔是诗人罗伯特·格雷夫斯的妻子，他们住在西班牙的冯约嘉岛上叫德雅的村庄里。这是战后才5年的事，曾与希特勒和墨索里尼同盟的西班牙的独裁者佛朗西斯科·佛朗哥尚在台上(事实上，之后他仍掌了20多年的权)。尽管如此，曾在战前参加过共产主义青年团的母亲，携带着我们这三个子女乘轮船火车抵达了马约嘉。我们在德雅租了一幢房子，度过了快乐的时光。我和罗伯特的儿子威廉共有一位导师。这位导师是罗伯特的门徒，他对为爱丁堡戏剧节写剧本比对教导我们更感兴趣，所以他每天布置我们阅读一章《圣经》并要求依此作一篇文章。他的想法是教我们英国语言的美。在我离开之前我们学完了《创世纪》和部分《出埃及记》。我从这儿学到的一件主要东西便是造句时不用“还有”起头。我指出在《圣经》中多数文章都以“还有”起头的，但是据我所知英文从詹姆士王之后即改变了。我争辩道，如果情形如此，为何强迫我们念《圣经》？但这一切都是徒劳的，那时候罗伯特·格雷夫斯十分沉迷于《圣经》的象征主义和神秘主义。

当我们从马约嘉回来后，我又在另一所学校上了一年，然后我参加了所谓的十一加考试。这是那时一种对所有要获取国家教育的孩子进行的智力试验。主要是因为一些中产阶级的孩子通不过并被送进非学术性的学校，所以现在这种试验已被取消。但是我的表现在试验中比在课程中要优异得多，所以就通过了十一加并被允许在圣阿尔班斯学校免费就读。

我13岁时父亲要我去考西敏学校，这是一所主要付费住校的——即私立的学校。那时候的教育在阶级划分上有很深的鸿沟。父亲觉得，由于他缺乏权势，使得许多能力不如他但门第更高贵的人爬到他前面去。因为父母不甚富裕，所以我必须获得奖学金。然而，由于我在奖学金考试时生病了，所以未能参加，只好留在圣阿尔班斯学校。我在那里受到的教育至少和西敏学校一样好，从未觉得自己出身平凡成为了人生的障碍。

那时的英国教育是等级森严的。学校不但被分成学术的和非学术的，而且学术学校还分成A、B和C等。这对A等的学生非常有利，对B等的学生就不怎么有利，而对不受鼓励的C等学生则非常不利。我因为十一加考得好而被分配到A等中。但是一年后班级里第20名以下的所有学生都被淘汰到B等去。这对他们的自信心是一个巨大的打击，有些人再也没有恢复过来。我在圣阿尔班斯的前两个学期分别是第24和第23名，但是在第三学期变到第18名，就这样侥幸逃脱。p6-7

史蒂芬·霍金(Stephen W.Hawking，1942～ )是自爱因斯坦以来最伟大的思想家和科学家之一。20世纪末，英国BBC广播公司通过互联网投票的方式，评选出10位千年以来最伟大的思想家、物理学家，霍金位列第六。

1942年1月8日，霍金出生在英国牛津，这一天恰好也是著名天文学家伽利略逝世300周年纪念日。尽管全世界笼罩在“二战”阴云之下，但由于英德两国达成协议，互不轰炸对方的海德堡、哥廷根和剑桥、牛津，霍金在牛津平安度过了出生后的最初两个月。尔后，父母把他带到伦敦，在那里度过了幼年和童年。霍金的父亲和母亲都毕业于牛津大学，这为他的早期启蒙教育构筑了良好的平台。父亲从小就注重培养霍金在科学上的兴趣，甚至在自己的知识范围内做霍金数学上的教练。

1959年，17岁的霍金进入牛津大学。在牛津大学的第二年，肌萎缩性侧索硬化症(ALS)无情地袭向霍金。大夫对他说，他的身体会越来越不听使唤，最后就像一株墙角的植物，只有心脏、肺和大脑还能运转，甚至最后心和肺也会失效。然而，正是这一结果使霍金认识到：生命是宝贵的，自己还有大量的事情要做。1962年秋，霍金如愿进入剑桥大学攻读博士学位，但他的健康在后来短短几个月中更加恶化。ALS的治疗难度极大，患者一般不是瘫痪，就是死亡。然而，经过一段时间的苦闷和彷徨后，霍金奇迹般地战胜了病魔，不但顺利获得博士学位，还与简·瓦尔德相识。尽管简知道霍金的病情严重，也可能不久于人世，但她还是和霍金结婚了。

20世纪70年代，是霍金作为一个物理学家声名鹊起的年代，也是他在以后几十年中逐渐成为一流物理学家的开端。他在科学探索和科普写作两个领域都做出了杰出的贡献。霍金和彭罗斯一道证明了著名的奇性定理。霍金认为，经典理论已不能很好地描述我们的宇宙，必须把量子引力论引入宇宙极早期的研究。1974年3月，霍金在《自然》杂志发表题为“黑洞在爆炸吗？”这篇关于黑洞辐射的著名论文。这是20世纪引力物理在爱因斯坦之后的最重要论文之一。在论文中，他把量子理论效应引进了黑洞研究，证明从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子，这种粒子的谱犹如来自黑体的辐射。随之黑洞质量降低，温度升高，最终导致黑洞爆炸。在这被称为霍金辐射的场景中，量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一。

1983年，霍金和哈特尔发表论文“宇宙的波函数”，开创了全新的量子宇宙学研究。该文认为时空是有限无界的，宇宙不但是自洽的，而且也是自足的。按照霍金的理论，宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏空间的量子转变，这就实现了无中生有的思想，宇宙是由无创生出来的：不仅仅是从真空中出来，而根本就是从绝对的无中出来，因为在宇宙之外没有任何东西。这个欧氏空间是一个四维球，在四维球变成洛氏时空的最初阶段，时空可由德西特度规来近似描述的暴胀阶段，然后由大爆炸模型来描写。这个被称作是封闭的宇宙模型不需要上帝在宇宙初始时的第一推动，宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定。这样一来就把上帝从宇宙事物中完全驱逐出去，上帝成了无所事事的“造物主”，它再也无力去创造奇迹。亚里士多德、奥古斯丁、牛顿等人曾在宇宙中为上帝杜撰的那个关于“第一推动”的神话，到霍金这里已被完全打破。

从古老的宇宙观到霍金的宇宙模型，生动反映了人类在探索宇宙奥秘中获得的相对真理与绝对真理的辩证统一性。霍金力求把相对论与量子力学联系在一起，对宇宙学的发展产生了深远的影响，但是这并没有结束人类对宇宙的探索，而恰恰在启迪和激励着人们去更深入地探索宇宙的奥秘。在对宇宙的探索中，人们永远也找不到终极真理，而只能无限靠近它。

一般认为，霍金关于奇性定理、黑洞霍金辐射以及无边界宇宙的理论，任何一个科学家只要拥有其中的任何一项，就足以名垂不朽，因此，霍金在宇宙学方面的杰出成就得到了学术界的承认和奖励。1974年，他被接受为英国皇家学会会员；1977年，被任命为英国剑桥大学引力物理学教授；1978年，获得阿尔伯特·爱因斯坦奖；1979年，被任命为剑桥大学卢卡斯数学教授，这曾是牛顿担任过的席位；1988年，和彭罗斯一起获得了沃尔夫基金奖。当霍金在宇宙学研究方面如日中天时，身体状况却进一步恶化，行动越来越困难。1985年，霍金得了肺炎，必须采取穿气管手术。手术后，霍金完全失去了讲话能力。有一段时间，霍金与人交流的唯一手段是，让人在他面前指对拼写板上的字母，他扬起眉毛表示认可，就这样把词汇拼写出来。后来一位电脑专家了解到霍金的情况，为他安装了一台小的个人电脑，并将语言合成器装在轮椅上。这样，他不但可以把写过的话通过机器说出来，甚至能在公众场合进行讲演。

经过数年的辛勤写作和修改，霍金于1988年4月正式出版宇宙论科普著作《时间简史》。该书引领读者遨游了外层空间的奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”的粒子、反物质、“时间箭头”等进行了探索。迄今为止，这部著作已被翻译成40种文字，在全世界销售超过了1000万册，成为出版史上的奇观。如今在西方，自称受过教育的人若没有读过这本书，会被人看不起。霍金的另一部代表作《果壳中的宇宙》，也以其惯有的平易幽默的风格，带领我们进一步走向探索宇宙奥秘的征途。这位科学巨匠赐予人类的宝贵财富，不仅仅是用通俗语言将深奥难懂的科学知识展示给大家，而且字里行间流露出作者丰富的想象力和深邃的哲学观。霍金本人也逐渐成为家喻户晓的科学家，在大众心目中享有很高威望。

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才，更因为他是一个令人折服的生活强者，他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了人们的注意力。霍金是一个快乐的人，他热爱生活，从不忌讳谈自己的疾病。当别人问他怎样看待运动神经细胞病时，他总是回答说：“我根本就不去想它，我尽可能地去过一种正常人的生活，不去想自己的疾病，也不抱怨这种疾病让我无法去做一些事。”霍金甚至拿自己的疾病开玩笑：“我每天上床睡觉的时候开始想黑洞的问题，由于残疾，我的一个简单上床动作也要花费很多时间，这给了我充分的时间来想问题。”霍金全身瘫痪，被禁锢在轮椅上已有30多年。但是，肌体上的巨大痛苦永远击不倒这位思想上的巨人。医生曾诊断身患绝症的霍金只能活两年，他之所以能坚持到今天并取得卓越成就，最主要的是他具有强烈的使命感和极其坚强的意志。他凭借令人难以想象的顽强毅力，做出了我们正常人都难以企及的科学成就。

2002年8月18日，霍金来北京参加国际弦理论会议，并应中国科学院邀请参加2002国际数学家大会，在北京国际会议中心二层第一报告厅以“膜的新奇世界”(Brane New World)为题向人们描述了一个激动人心的、并有可能改变宇宙本身的新思想，在华夏大地上掀起了一股霍金热潮。我们编的这本《科学大师启蒙文库——霍金》是从霍金的代表作及其演讲集中精心选出的，侧重于霍金对自己、对人生、对宇宙、对未来等方面的论述和思考。字里行间渗透出这位具有传奇色彩科学大师的深刻思想和坚韧不拔的战斗精神，为每一个爱好科学的人提供了全面认识霍金的精彩读本。

我们正处于一个科学昌明的时代，每一个接受过规范教育的大学生，几乎都全方位学习过发源于西方的现代自然科学。看起来，好像没必要再进行科学启蒙教育了。然而，进一步的考察不难发现，尽管我们掌握了相当多的科学知识，也能在重复记忆和模仿学习的层面熟练重演现代科学的几乎全部知识，但从文明发展的整体层面上看，我们依然缺乏科学原始创新的能力和动力。究其原因，还在于我们需要从更深入的层面，虚心学习现代科学的创新精神和探索模式。

毋庸讳言，现代科学几乎全部发源于较早进人工业化的西方国家。科学技术已经成为人类文明发展的重要动力，对于曾经长期徘徊在农业文明状态的中华民族，仅仅通过一次新文化运动从表层上学习现代科学是不够的。到科学思想的源头，寻觅科学大师的足迹，察看大师当年进行科学创造的原始过程，就成为深人领会科学精神，全面把握现代科学创新方法的重要手段之一。阅读科学大师们关于科学、社会和人生的种种论断，也可以让我们对科学大师的成长和思想有更为具体而理性的认识。因此，阅读科学大师的原始文献，无疑是提高科学素养、拓展创新能力的一个有效途径。有鉴于此，上海交通大学出版社策划了《科学大师启蒙文库》这样一个富于历史意义和现实价值的重要选题，交由我们具体工作。作为从事科学技术与社会研究的专业工作者，对科学大师的历史文献进行探寻梳理，为普通读者或专业研究者提供一个简明扼要而又内容全面的原著读本，既是一个学习的过程，也时时充满发现和收获。然而，当工作真正展开之后，困难比我们起初设想的要大得多，一些发现也令人警醒。最值得和读者朋友交流的是，尽管我们把弘扬科学挂在嘴边，对科学大师的名字也耳熟能详，但却很少有人看过他们的著作，甚至在国内寻找这些著作都非常困难。一个典型的例子大约要数居里夫人了，这是一位伟大的女性科学家，全面学习和了解她的科学思想和科学精神，无疑是十分重要的，但居里夫人的著作、文章或书信，几乎很少有翻译流传的中文版本。也就是说，几十年来，人们对居里夫人的了解，很多时候都停留在科学家小故事这样的生活层面。其他诸如哥白尼、伽利略、麦克斯韦等等也都同样很难寻觅其原著的中文版本。这些事实提醒我们，原汁原味的科学思想和科学精神在中国的传播依然任重道远。当然，我们也同样要感谢众多学者和翻译家们曾经作出的努力，是他们将大量科学大师们的著作译成了中文，使得我们可以从中进一步发掘开采，编辑整理出目前这样一个简明读本，以飨读者。更为令人感动的是，当我们联系这些译者告知我们的工作和想法时，绝大多数能够联系上的专家和前辈翻译家们都给予了慷慨的支持，一些德高望重的老专家还亲笔给我们回信，对编辑工作予以精心的指导。前辈及同行专家们传播科学的热情和支持，对我们完成此项工作意义重大。对此，我们深表感谢！为尊重他们的劳动，每篇译文都注明了中文译者，我们只对其中个别的地方进行了必要的技术润色，翻译的成绩还要归功于译者。因个别译者无法联系，盼能见到此书和我们联系，以便按规定处理相关版权。

编辑《科学大师启蒙文库》，使我们有机会重新回顾现代科学在中国传播扩散的具体过程，也对其中的遗憾和缺陷有了具体而明确的认识。有些重要科学家的著作，很少被介绍到中国来，一定程度上至少影响了更多的中国学人对其科学思想和方法的深入学习。编辑此套文库，也是对此项遗憾的一个弥补。我们认为，过去那种把科学普及单纯理解为讲讲科学家小故事，传播一些科学常识的初级阶段的做法，必须尽快予以升级。我们还需要在传播和普及科学思想与科学方法上下大功夫，只有真正让科学思想深入人心，才能从根本上把握现代科学的精髓与实质，本土化的科学创新才有进步的起点。或许有人认为，学习科学大师的原著，看原文就可以了，没必要阅读中文，这种精英哲学对专业研究固然不能算错，但科学的发展毕竟不是少数人的事，没有全民族崇尚科学文化的基础，科学创新也将失去大众的土壤和条件。

作为编者，我们建议一般读者不妨将本套文库当作了解科学大师的一扇窗口，泛读浏览，可以一窥大师思想之光华；精读研习，又可以从专业角度感知科学大师科学发现的思路历程，为未来的创新寻找思想和方法的启蒙。从这个意义上说，每一个没有读过科学大师原著的人，不都需要这样一个科学思想的启蒙教育吗？这样的启蒙充满了未知、传奇和启迪，有兴趣深究可以全套书逐一看过，浅尝辄止也不妨选其一本细细品读。无论哪种方式，我们都乐于看到通过我们的工作能让读者朋友和大师对话，开启科学思想的启蒙之航。

最后，我们要特别感谢本书责任编辑及上海交通大学出版社的各位主管领导，是他们锲而不舍的努力，独具慧眼构思了这样的选题并积极努力促成了此套丛书的问世。我们还要感谢中国科学技术大学“科技史与科技文明国家哲学社会科学创新基地”对本套丛书给予的大力支持！对读者朋友而言，哪怕这本书的几行字几句话能够有所启发，我们的愿望也就实现了。

丛书主编 徐飞