B.格林是当今世界领先的弦理论家之一，他十分精妙地把科学思想与写作融合起来。《宇宙的琴弦》撩开了弦理论的神秘面纱，揭示了一个十一维的宇宙。那里，空间的纤维撕裂了又自己缝合起来，一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生。《宇宙的琴弦》荣获2000年安万特科学图书奖。

B.格林著的《宇宙的琴弦》是迄今为止最经典的弦理论通俗读本，它撩开了弦理论的神秘面纱，揭示了一个十一维的宇宙。一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生。本书的才情令人眩晕，没有哪本书像它那样启迪思想，愉悦读者。它真是一部科学的杰作——一次愉快清心的现代物理学旅行，让我们比以前离宇宙更近了……

第一部分：知识的边缘

 1.绷紧的弦

第二部分：空间、时间和量子的困境

 2.空间、时间和观者的眼睛

 3.卷曲与波澜

 4.微观的奥秘

 5.呼唤新理论：广义相对论与量子力学

第三部分：宇宙交响曲

 6.只有音乐：超弦理论基础

 7.超弦的“超”

 8.看不见的维

 9.烟枪：实验证明

第四部分：弦与时空纤维

 10.量子几何

 11.破碎的空间结构

 12.弦外：寻找M理论

 13.黑洞：弦/M前景

 14.宇宙学沉思

第五部分：统一在21世纪

 15.展望

 注释

科学名词解释

推荐读物

译后记

重印后记

爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找所谓的统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的框架下描绘自然力的理论。激励爱因斯坦的不是我们常想的那些与科学事业相关的东西，例如，为了解释这样或那样的实验数据。实际上，驱使他的是一种热忱的信念，他相信对宇宙的最深刻认识将揭示它最大的奇迹：它所依赖的基本原理是那么简单而有力。爱因斯坦渴望以前所未有的清晰来表现宇宙的活动，让每一个人都敬畏它那动人的美丽和精致。

爱因斯坦从未实现他的梦，主要原因是那底牌还没看清楚：那时，自然力和物质的许多基本特征还不知道，或者知之甚少。但在过去的半个世纪，每一代新生物理学家——经历无数曲折，走过多少死胡同——都不断在前辈的基础上添砖加瓦，构筑起越来越完整的宇宙行为知识体系。当年，爱因斯坦满怀着统一理论的追求，却空手归来；如今，物理学家相信他们终于发现了一个框架，能把这些见识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论，一个原则上能描述一切现象的理论，这就是超弦理论，我们这本书的主题。

我写《宇宙的琴弦》，是为了把物理学研究前沿的惊人发现带给广大的读者，特别是那些没有经过数学和物理学训练的人。在过去的几年里，我开过一些超弦理论的普及演讲，发现很多人都渴望了解当代研究说了哪些关于宇宙定律的东西，那些定律如何需求重建一个不朽的宇宙概念，在对终极理论追求的背后，藏着哪些挑战。这本书解释了爱因斯坦、海森堡以来的主要物理学成就，描述了那些发现是如何在我们时代的科学突破中四处开花结果的，我希望这能丰富和满足读者的好奇。

我也希望《宇宙的琴弦》能令那些有一定科学修养的读者感兴趣，对自然科学的学生和老师来说，我希望这本书不但能具体提供一些现代物理学的基本材料，如狭义相对论，广义相对论和量子力学；同时也能把从四面八方走来寻求统一理论的研究者们动人的兴奋和激动传给大家。对于热心的科普读者，我向他们解释了近10年来我们在认识宇宙的过程中获得的振奋人心的进展；对于其他学科领域的同事，我希望这本书能给人一种忠实而平静的感觉，为什么弦理论家会那么津津乐道他们在追求终极自然理论的那么一点进步。

超弦理论撒开了一张大网。它是一个深广的主题，融合着许多关键的物理学发现。这个理论统一了大与小的定律，大到管领宇宙的尽头，小到深入物质的核心，我们能通过许多不同的道路走近它。我选择的是我们不断演化着的空间和时间的认识。我认为这是一条特别扣人心弦的发展道路，它扫荡旧观念，引来了许多迷人的新发现。爱因斯坦向世界证明空间和时间在以一种陌生的令人惊讶的方式活动着。如今，前沿的研究已经通过许多卷缩在宇宙纤维里的隐藏维度把他的发现综合进了量子宇宙——那些维度的复杂几何很可能是打开某些空前幽深的问题的钥匙。我们将看到，尽管有些概念令人难以捉摸，还是可以通过实际的类比来把握它们。理解了这些思想，一个惊人的革命性的宇宙图景将展现在面前。

贯穿全书，我都紧扣科学，同时也常常通过类比和比喻，让读者对科学家如何达到当今的宇宙概念有一个直觉的认识。尽管我避开了专业术语和数学方程，但因为涉及的新概念太多，为了能完全跟上概念的发展，读者可能还得不时停下来，想想这儿，想想那儿。第4部分的几节（集中谈最新进展）比其他部分更抽象；我会小心地先警告读者，内容结构也经过了适当安排，以便读者可以匆匆浏览或者跳过它们，而不会对全书的逻辑有太大的影响。为便于读者记住正文里引进的概念，我编了一个科学词汇表。当然，马虎的读者可能会完全跳过书后的注释，但认真的读者会在注释中看到文中的一些观点被扩充了，简化的思想也更清晰了，经过数学训练的人还能在那儿经历一些更富专业情趣的东西。P1-3

科学，特别是自然科学，最重要的目标之一，就是追寻科学本身的原动力，或日追寻其第一推动。同时，科学的这种追求精神本身，又成为社会发展和人类进步的一种最基本的推动。

科学总是寻求发现和了解客观世界的新现象，研究和掌握新规律，总是在不懈地追求真理。科学是认真的、严谨的、实事求是的，同时，科学又是创造的。科学的最基本的态度之一就是疑问，科学的最基本的精神之一就是批判。

的确，科学活动，特别是自然科学活动，比较起其他的人类活动来，其最基本的特征就是不断进步。哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着，即使是缓慢而艰难地进步，这表明，自然科学活动中包含着人类的最进步的因素。

正是在这个意义上，科学堪称为人类进步的“第一推动”。

科学教育，特别是自然科学的教育，是提高人们素质的重要因素，是现代教育的一个核心。科学教育不仅使人获得生活和工作所需的知识和技能，更重要的是使人获得科学思想、科学精神、科学态度以及科学方法的熏陶和培养，使人获得非生物本能的智慧，获得非与生俱来的灵魂。可以这样说，没有科学的“教育”，只是培养信仰，而不是教育。没有受过科学教育的人，只能称为受过训练，而非受过教育。

正是在这个意义上，科学堪称为使人进化为现代人的“第一推动”。

近百年来，无数仁人志士意识到，强国富民再造中国离不开科学技术，他们为摆脱愚昧与无知做了艰苦卓绝的奋斗，中国的科学先贤们代代相传，不遗余力地为中国的进步献身于科学启蒙运动，以图完成国人的强国梦。然而应该说，这个目标远未达到。今日的中国需要新的科学启蒙，需要现代科学教育。只有全社会的人具备较高的科学素质，以科学的精神和思想、科学的态度和方法作为探讨和解决各类问题的共同基础和出发点，社会才能更好地向前发展和进步。因此，中国的进步离不开科学，是毋庸置疑的。

正是在这个意义上，似乎可以说，科学已被公认是中国进步所必不可少的推动。

然而，这并不意味着，科学的精神也同样地被公认和接受。虽然，科学已渗透到社会的各个领域和层面，科学的价值和地位也更高了，但是，毋庸讳言，在一定的范围内，或某些特定时候，人们只是承认“科学是有用的”，只停留在对科学所带来的后果的接受和承认，而不是对科学的原动力、科学的精神的接受和承认。此种现象的存在也是不能忽视的。 科学的精神之一，是它自身就是自身的“第一推动”。也就是说，科学活动在原则上是不隶属于服务于神学的，不隶属于服务于儒学的，科学活动在原则上也不隶属于服务于任何哲学。科学是超越宗教差别的，超越民族差别的，超越党派差别的，超越文化和地域的差别的，科学是普适的、独立的，它自身就是自身的主宰。

湖南科学技术出版社精选了一批关于科学思想和科学精神的世界名著，请有关学者译成中文出版，其目的就是为了传播科学的精神，科学的思想，特别是自然科学的精神和思想，从而起到倡导科学精神，推动科技发展，对全民进行新的科学启蒙和科学教育的作用，为中国的进步做一点推动。丛书定名为“第一推动”，当然并非说其中每一册都是第一推动，但是可以肯定，蕴含在每一册中的科学的内容、观点、思想和精神，都会使你或多或少地更接近第一推动，或多或少地发现，自身如何成为自身的主宰。

“第一推动”丛书编委会

本书最后一章关于全息图像的注释，在作者今年出版的一本新书里，仍然是最后几页讨论的问题：“宇宙是全息图吗?”这似乎有点儿奇怪；我觉得，续写“琴弦”，似乎可以从宇宙全息开始写起——具体说，可以从霍金的黑洞信息的丢失写起，或者从Jlan Maldacena的一篇文章写起。当然，那新书并不是“续篇”，而是重新整理了我们对时空的一些基本观念，当然主要还是弦带来的。不管怎么说，在过去的几年，弦理论有了些可以宣扬的东西，“对偶性”又添了许多新内容。夸张一点说，对偶无处不在。它们的代表是所谓对应”，不明白意思的同学，不妨先把它当作跟TCI、KFC一样的品牌记住，有关的普及读物，也许很快就能看到。

不过，对偶更像天堂的因缘，什么时候能下落凡间，还不知道。而且，20世纪80年代对弦理论的批评(如作者在第9章引用的那些)，今天依然可以听到。我们引一段最近的颇有感情色彩的评论。

我认为弦理论是一个精彩的理论。我对能构筑起这样一个理论的人深感敬佩。然而，一个理论尽管可能令人敬畏，但它在物理上仍然可能是错的。科学史上有许多美妙的思想最终还是错了。我们不能让炫目的数学模糊了双眼。不论弦理论家们无比的才情，激进的革命，还是动人的宣传，这么多年过去了，也没给我们带来什么物理。所有关键的问题依然存在，理论与现实的联系也越来越遥远。从那个理论导出的所有物理学预言都跟实验相矛盾。将超弦理论看作成功的量子引力理论的老观念我想不再站得住脚了。今天，太多的理论家去拨弄那弦，实在是很大的冒险，无数的心力、一代人的智慧，也许都将浪费在一个美丽虚幻的梦想。同样的内容，弦学家自己也经常说，不过口气当然不同；似乎弦理论家得意的地方，也是遭反对者批评最多的地方——这大概也是弱势的其他理论家(如圈引力的小圈子中的人)感觉不平衡的地方。我们不知道这样的话还要说到什么时候。

重印前，花几天工夫“匆匆地”重读了一遍，发现了不少或明或暗的错误、遗漏的字句以及排印的失误，尽管多数不会妨碍对主要意思的理解，但。馨是犯了错误!还有些模糊的、读来费解的地方，严格说来也是错的；对翻译来说，模糊与错误几乎就是同义词。不过这些问题，往往改几个字就能表达清楚。

借改错的机会也改了很多表达方式。例如，删除多余的虚字和过分的形容词，抹去个人发挥的色彩，改变词句的声韵和语调，调整句子的结构和顺序……总之是为了读起来更流畅、更简洁、更好听。老话说，校书如扫落叶，旋扫旋生，永远没有扫干净的时候，既说了事实，也不妨堂皇地拿来做“错误在所难免”的借口。

译者

2004年7月14日

他写得那么清晰，那么有活力；他以自己的天才，把抽象的物理学原理写活了，也常常把人写乐了。他用别人渴望已久的激情，描绘了超弦理论的纯真，因为那美丽令人动心。

——芝加哥论坛报

一本思想性很强的书……《宇宙的琴弦》清晰而迷人地展示了弦理论。它既是个人的故事，也是一场伟大理性运动的故事。

——科学美国人

弦理论是自S. 霍金注目黑洞以来出现的最火热的思想……[格林]用人人都懂的语言解释了弦。

——旧金山纪事

格林做了件了不起的事情，用生活的语言解释了弦理论的思想。它明白如话地说明了那个理论对时空结构的非凡洞察。

——新科学家

一本出类拔萃的书。格林为我们多彩的生活带来了一块引人入胜的天地。

——自然

B.格林的杰作，是霍金弹起的旋律中的最后（可惜！）一个音符，最美的一个！

——伦敦晨星报

非专业的语言，没有一点儿数学，多得惊人的材料……格林清晰简明地写了一部现代科学探险……恐怕没有哪个读者不会被他的激情和兴奋所感动。

——费城调查者

太吸引人了……一部辉煌的作品……没有一个方程，人人都能看懂，格林写的谈弦的书，解释了为什么弦会在献身者们中间激起那么大的激情……它让我们能在家中感觉那个抽象得吓人的弦世界，使我们认识到应该认真来看待它。

——星期日电讯（伦敦）

格林在用知识、智慧和惊人的鉴别能力写作。

——Alan Lightman（《爱因斯坦之梦》作者），哈佛杂志

他的比喻常常使那些原本艰深的概念变得美妙而活泼。《宇宙的琴弦》是一本值得一读的书，……爱因斯坦也会满意的。

——发现杂志

B. 格林让复杂可怕的弦理论走近了每一个人。他凭着惊人的天才，用寻常的语言描绘了可怜的人类感觉以外的维度里可能发生着的事情。

——出版者周刊

自《时间简史》的空前成功以来，还没有一本科学读物引起如此的轰动。

——星期日时报（伦敦）

B.格林以他动人的文字把外行的人们带到了物理学的前沿。

——基督教科学箴言报

一篇来自宇宙学和物理学前沿的（没有方程的）精彩报道。

——美国科学家

格林善于阐释最富挑战的科学思想，他的充满洞察的解释会令每一个人耳目一新。

——天文学杂志

《宇宙的琴弦》已成为科学解释的经典巨著……弦理论将最终影响我们对美本身的认识。

——纽约时报

格林把弦理论带给了广大的读者，揭示了它的含义。那是他穿行在现代物理学的历史和复杂里创造的业绩。

——新科学

令人耳目一新的发现源源不断……在物理学家为大众写作的伟大传统中，《宇宙的琴弦》树起一面不倒的旗帜。

——George Johnson，纽约时报书评

《宇宙的琴弦》不可不读……霍金为黑洞所做的事情，格林在弦上都做了。

——纽约