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導引

這本書講什麼,怎麼讀?

30年來,我一直在探索,為的是去認識愛因斯坦為後代留下的遺產——他的相對論和相對論關於宇宙的預言——去尋找相對論失敗的地方,看它如何失敗,會有什麼來取代它。

在探索中,我穿過奇異事物的迷宮:黑洞、白矮星、中子星、奇點、引力波、蟲洞、時間彎曲和時間機器;在探索中,我學會了認識論:什麼讓理論成為「好的」?什麼樣的「超原理」主宰著自然法則?為什麼即使在技術還無力檢驗預言時,物理學家也會認為我們知道自以為知道的事情?在探索中,我明白了科學家的頭腦是如何工作的,我看到了不同頭腦之間的巨大差異(如霍金的與我的),我知道了為什麼為了更真切地理解宇宙需要那麼多不同類型的科學家以他們自己的方式工作。通過我們和遍佈全球的幾百名參與者的探索,我認識了科學的國際性特徵,科學團體在不同社會中的組織形式,以及科學與政治潮流的相互糾纏,特別像蘇美之間的競爭。

我想在這本書裡與非科學家和不同領域的科學家分享我的這些感受。一條歷史線索將相互關聯的話題串在一起,那是我們為闡明愛因斯坦的精神遺產而奮鬥的歷史,也就是我們從遺產中發現那些奇異的黑洞、奇點、引力波、蟲洞和時間彎曲的預言的歷史。

書從序幕開始:我要講一個科幻故事,它會很快把讀者引向書中的物理學和天文學概念。有些讀者可能會對故事感到沮喪,這些概念(黑洞和它的視界、蟲洞、潮汐力、奇點和引力波)來得太快,幾乎沒有解釋。我告訴大家,不要管它,好好看故事,留下一點兒印象。每個概念在正文中還會以更令人愉快的方式重新提出來。讀過全書後,你可以再回來看序幕,慢慢體會它的專業趣味。

書的主體(第1章到第14章)與序幕有完全不同的風味。中心線索是歷史的,在歷史的線索中交織著別的東西。我會用幾頁篇幅來追溯歷史,然後離開歷史講一些題外話,然後又回到歷史中來。這樣,讀者可以看到不同的思想觀念如何精美地交織在一起,它們來自物理學、天體物理學、科學哲學、科學社會學和政治學。

有些物理學東西可以粗略看過,書後的物理學詞彙表可能有一點幫助。

科學是公共的事業,形成我們宇宙觀念的思想不是來自哪一個人或者某幾個人,而是來自許多人的共同奮鬥。因此,書中出現了許多人物,為幫助讀者記住那些多次出現的人,書後列了一個「人物表」,對他們作了簡單的介紹。

科學研究同人生一樣,不同的人可能在同時探索許多相同的問題,一時的頓悟可能是幾十年前的某些思想帶來的靈感,而那些思想在幾十年間卻被忽略了。為了讓讀者能對此有些感受,本書將在時間裡跳躍,從60年代跳到30年代,然後又回到70年代的歷史主流。對這樣的時間旅行感到眼花的讀者,可以看書後的歷史年表。

我不求歷史學家要求的完整、準確和公正。如果要求完整,多數讀者會跟我一樣厭倦地將書扔到一邊;如果要求更準確,這本書就會堆滿公式而成為難啃的專著;儘管我追求公正,但一定存在偏見。我和我要講的東西關係太近了,我個人從60年代到今天都在親歷它的發展,我最好的幾個朋友從30年代起就身在其中了。我力圖通過大量的對其他探索者的錄音訪問(見參考文獻)和更多地描述其他人的工作(見致謝)來彌補可能的缺陷,然而肯定還留著某些偏見。

為幫助那些想更完整、更準確、更公正地瞭解歷史的讀者,我在書後的註釋裡列舉了很多歷史記述的來源,也請讀者去參考探索者們為向別人闡釋自己的發現而寫的原始專業論文。註釋裡還對某些問題作了更準確(因而技術性也更強)的討論,這些問題在正文裡可能因為太簡單化而容易使人誤會。1

記憶是靠不住的。相同事件的不同經歷者,對那些事件可能有不同的回憶和解釋,這些分歧我都放在註釋中了。在正文裡,我只談自己對事物的最終看法,就當它們是真的了。但願真歷史學家能原諒我,非歷史學家會感謝我。

我的導師約翰·惠勒(John Wheeler,他也是本書的中心人物之一)在我成長為一名物理學家的過程中,喜歡問他的朋友,「關於這樣那樣的事物,你學到的最重要的一樣東西是什麼?」很少有問題能記得這麼清楚。這本書斷斷續續寫了15年(多數是「斷」的時候),快寫完時,我也在問自己跟約翰同樣的問題:「你想讓你的讀者從書中學到的最重要的一樣東西是什麼?」

我的回答是:人類思想那令人驚奇的力量——在迷途中往返,在思想裡跳躍——去認識宇宙的複雜,發現主宰它的基本定律的終極的單純、精妙和壯麗。

[1] 哪些內容在後面有註釋,作者並沒有在正文裡標記,而是在書後的註釋部分指出它所在的頁碼和段落;為了更醒目,中譯本在正文中的相應地方標記了數字,在後面的註釋裡則不再重複這些文字。——譯者