《图解时间简史》内容简介

时间到底是什么？时间可逆转吗？可以穿越时间隧道去旅行吗？宇宙有没有边缘？宇宙起源于哪里，未来会怎样？……这些问题困住了众多的哲学家和科学家。《时间简史》在科学界、出版界都鼎鼎有名。因为他清晰地解读了宇宙学的很多问题，将高深的理论物理学通俗化，向大众普及。尽管如此，书中的一些复杂概念、逻辑关系还是有些难度，没有一定物理学基础很难真正读懂，所以说，《图解时间简史》有很大的简化空间。为此，《图解时间简史》对《时间简史》进行了通俗的阐释，增配了大量图片、示意图、图解，为更好地理解霍金的思想提供了捷径。
史蒂芬·霍金：被誉为“在世的最伟大的科学家”、“宇宙之王”、“爱因斯坦之后最杰出的思想家、理论物理学家”。1942年，他生于英国牛津。毕业于牛津大学和剑桥大学，并获剑桥大学哲学博士学位。21岁患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症，被禁锢在轮椅上，只有三根手指可以活动。1985年，因患肺炎做了穿气管手术，无法说话，只能通过语音合成器来说话。但他的贡献正是在轮椅上的20年做出的，这是真正的空前绝后。他在1988年出版的《时间简史》被翻译成40种文字，至今已出售逾2500万册，成为全球最畅销的科普著作之一。

作品目录

图解时间简史
序言坚强的轮椅巨人，辉煌的科学巨著
导读
霍金与《时间简史》
1、霍金有史以来最杰出的科学家之一
霍金生平简介
走近霍金
霍金生平
2、霍金的作品从《时间简史》到《大设计》
优秀的天文科普作品：《时间简史》
关于生命宇宙和时间的独到见解：《黑洞、婴儿宇宙及其他》
阐释着宇宙内核的万物理论：《果壳中的宇宙》
宇宙的终极答案：《大设计》
最受欢迎的物理学作家
霍金的主要科普作品
霍金曾获奖项
3、量子宇宙论霍金讲述宇宙的由来
寻找第一推动问题的答案
霍金解决了第一推动的问题
目前的观测和推断
宇宙的年岁
怎样计算宇宙的年龄
第一章我们的宇宙
1、与生产生活休戚相关人类开始关注宇宙
古代美索不达米亚发达的天文学
古埃及的天文学
古代文明中的天文学
黄道十二宫
天狼星周期历法
2、种种宇宙模型的出现古希腊的宇宙观
泰勒斯的宇宙模型
毕达哥拉斯的地圆说
古希腊人的宇宙模型
泰勒斯的宇宙模型
毕达哥拉斯的宇宙模型
3、地球是静止的宇宙中心16世纪前欧洲的地心说
亚里士多德提出地心说
拖勒密创立地心说
地心说的创立
亚里士多德的宇宙模型
拖勒密的地心体系
4、以太阳为中心的宇宙模型哥白尼的日心说
阿利斯塔克提出日心说
哥白尼创立日心说
日心说的创立
阿利斯塔克的日心模型
地心说的终结
5、地动说被证实行星运动三大定律
第谷·布拉赫的发现
开普勒三大定律
开普勒三大定律
第谷的宇宙模型
开普勒三大定律
6、宇宙没有中心布鲁诺的悲剧
宗教的叛逆
开放的宇宙
现代文化的先驱者
7、地球的能量源是太阳我们居住在太阳系
燃烧的太阳
太阳系的构成
太阳系的结构
8、离太阳最近的恒星半人马座的α星C
太阳系的尽头
第三亮星α星
太阳附近的星体
八大行星的数据
比邻星
9、宇宙的度量单位光年
天文单位
光一年行进的距离
宇宙用的长度单位
天文单位
光年
秒差距
10、望远镜犹如时间机器我们看到的是宇宙的过去
远处即是过去
了解宇宙的进化
天文观测
11、美丽而神秘的天河无数恒星的集合
伽利略的发现
恒星的密集分布
银河的“名”星
昴宿
牛郎与织女
12、一个巨大的铁饼银河系的形状和大小
初识银河系
银河系的真实面目
我们的银河系及其邻近星系
13、为数众多的旋涡星系美丽的猎犬座M51、梅西耶星表
旋涡星系
旋涡星系的构造
旋涡星系
棒旋星系
14、仙女座星云在银河系中吗关于仙女座大星系的争论
20世纪初的争论
仙女座星系
15、使用亮度变化的恒星测量天体的距离
δ型变星
测量遥远天体的距离
造父变星
周光关系
造父变星是量天尺
16、仙女座星云在银河系之外哈勃的发现
发现造父变星
河外星系进入视野
仙女座“河外”星系
17、宇宙广阔无垠到仙女座星系的距离
宇宙岛的概念
到仙女座星系的距离
仙女座星系距离的测量
宇宙岛
仙女座星系
18、旋涡星系、椭圆星系和不规则星系星系的形状
星系按形状的分类
河外星系的命名
星系的分类
19、错综复杂的星系世界星系的大小和间距
星系的大小和质量
怎样测定星系距离
天体的距离测法
20、星系聚集成群星系团和超星系团
本星系群
本超星系团
星系的大集团
21、宇宙空洞的发现难解的宇宙之谜
巨大的空洞
宇宙长城
不可思议的宇宙结构
空洞
宇宙长城
22、从照片到CCD天文学的技术革新
天体摄影的应用
摄影技术的发展
德雷珀的天体摄影
23、向宇宙的尽头探索宇宙学的发展
未解的谜题
宇宙学的发展
更广阔的未知空间
24、巧合还是神奇金字塔的奥秘
数据之谜
金字塔与天体
金字塔的数字之谜
第二章相对论：空间和时间
1、爱因斯坦20世纪最伟大的物理学家
复读加逃学
双重打击
惊人的转身
最有个性的物理学家爱因斯坦
2、光速亘古不变的速度
目测光的传播速度
对目测光速的质疑
光速的测量历史
17世纪
18世纪
19世纪
20世纪
光速实验
目测光速实验假设
对上述结论的质疑
3、永恒不变绝对时间与绝对空间
时间从不逗留
舞台的比喻
光速的绝对意义
时间永远是恒定的
4、绝对空间一直在找却没有找到的空间
寻找绝对空间
媒介是什么
以太就像风
以太的科学意义
5、爱因斯坦之前的解释运动中的物体长度会缩小
光速的测量实验
众所周知的事实
运动中的物体长度会缩小
运动前带来的惊人变化
星体运行的路径
运动物体的长度变短了
6、光速不变原理爱因斯坦的破空之解
爱因斯坦的破空之解
洛伦兹变换理论
光速不变原理
爱因斯坦的解答
7、相对性原理伽俐略提出的相对论
不会变化的物理法则
特别强调
“萨尔维蒂”大船
有关“萨尔维蒂”大船
究竟船是动的还是静止的呢
“萨尔维蒂”大船阐述的真理
8、四维时间与空间的集合
事象是什么
四维是什么
发现四维空间
每个人自己的时空坐标系
便笺纸上的小人
9、何谓同时同时也是相对的
宇宙船内的实验
大胆做一次实验
太空船里的镜子反光实验
10、钟表变慢光速恒定带来的奇特现象之一
光的钟表实验
实验结论
运动中的钟表的实验
11、测定值会缩小光速恒定带来的奇特现象之二
箱子过隧道的实验
令人费解的实验结果
物体运动方向的长度变化
箱子过隧道的实验
12、验证时间变慢穿过大气层的中微子流
狭义相对论与生活常识
中微子的寿命延长了
冲进大气层的宇宙线原子核
13、再度相逢时谁更年轻双子吊诡之谜
双子吊诡实验
究竟谁的谁更年轻
再见面时谁更年轻
14、男孩更年轻双子吊诡的解答
前阶段的运动状态是相同的
后阶段的运动状态是不同的
男孩更年轻的原因分析
专题
水桶实验牛顿寻找的绝对空间
答案是水桶
反对意见
和牛顿有关的水桶实验
牛顿的绝对时空观
“水桶实验”
第三章膨胀的宇宙
1、世纪大发现宇宙在膨胀
难以理解的膨胀
膨胀的空间
从大爆炸到膨胀
2、最初的观测斯莱弗的发现
远去的星云
星系远离之谜
斯莱弗发现星云远去
3、光谱分析的应用光的波长和颜色
光的波长
分光在天文上的应用
牛顿的色散实验
4、远去的声音会变低多普勒效应
频移现象
拜斯·贝洛的实验
声波的多普勒效应
多普勒观察到的现象
对现象的解释
5、星系在远离的证明红移和退行速度
光波的多普勒效应
从斯莱弗到哈勃
红移和蓝移
6、天文学的超级巨星埃德温·哈勃
哈勃的生平
哈勃的贡献
与哈勃有关的名词
7、越远的星系远离速度越快哈勃定律
哈勃定律的产生
哈勃定律的发展
大爆炸理论的证据
8、为了观测更远的星系变大的望远镜
大型望远镜是天文学的必需工具
大型望远镜的发展
世界上的大型望远镜
1999年
1996年
1948年
1917年
9、宇宙没有边界无边的宇宙
宇宙无边论的思想渊源
球面上的蚂蚁
尼古拉和布鲁诺的宇宙无限论
10、宇宙没有中心我们不在宇宙的中心
没有中心的假设
我们是宇宙的中心吗？
无限即没有中心
11、不断地加速空间是怎样膨胀的
线上的蚂蚁
星系的大小不因宇宙膨胀而变化
星系远离的方式
12、所有的星系重叠在一起最初的宇宙很小
重叠的星系
无间的宇宙
一场宇宙历史的电影
13、宇宙的起源爆炸性的宇宙
宇宙膨胀就是空间膨胀
超高密度状态下的爆炸
难以理解的奇点
14、地球比宇宙更古老宇宙的年龄
哈勃得出的宇宙年龄
数据越来越精确
地球和宇宙的年龄
2008年
1944年
1929年
1896年
1862年
1854年
1715年
15、哈勃的错误两种造父变星
星族I造父变星和星族II造父变星
哈勃的错误所在
星族
16、以光速远离的星系人类看不到的宇宙
哈勃常数
宇宙的尽头
看不见的宇宙尽头
17、宇宙会永远膨胀吗宇宙的未来
开放宇宙和闭合宇宙
临界质量
宇宙的开放和闭合
闭合宇宙
开放宇宙
18、热寂还是大坍塌宇宙的终结
热寂
大坍塌
两种终结宇宙的猜想
热寂说
大坍塌
19、“空荡荡”的宇宙宇宙的物质
普通物质
反物质
镜面翻转的反世界
20、暗物质发现的经过扎维奇的发现
关于暗物质存在的推测
银河系也有暗物质
暗物质的预测
第四章大爆炸、黑洞和宇宙演化
1、宇宙膨胀和光的波长拉长的光波
光是一种电磁波
红移的产生
麦克斯韦的电磁学
2、物质构成的基本单位原子核和电子
自然界物质的基本单位
原子的构成
原子论
3、原子核的构成质子和中子
带正电荷的质子
不带电的中子
分解原子核
4、制造原子核的能量汤川秀树的发现
介子理论
核裂变和核聚变
核反应
5、热宇宙的物质形态没有结构的宇宙
什么叫电离
散乱地激烈运动的粒子
宇宙早期的混乱状态
6、热平衡下的均匀温度宇宙开始的状态
热平衡状态
宇宙温度
宇宙中的温度
7、元素是什么时候生成的伽莫夫的困扰
氦丰度的疑惑
氦的形成
元素起源研究简史
1970年
1957年
1956—1957年
1949年
1946年
1939年
1889年
8、大爆炸的闪现氢弹实验和伽莫夫
氢弹的原理
伽莫夫的假想
氢弹的原理
9、从一到无穷大宇宙开始的3分钟
α
β
γ理论
3分钟造就一个宇宙
3分钟与137亿年
10、与大爆炸相对立的理论稳恒态宇宙学模型
完全宇宙学原理
永恒不变的宇宙
永恒不变的宇宙
11、大爆炸理论的先驱弗里德曼和勒梅特
标准宇宙学模型
“宇宙蛋”和“超原子”
大爆炸理论的先驱
12、电话公司发现的电波噪音大爆炸理论的证据
挥之不去的噪声
来自宇宙的声音
发现解开宇宙之谜的电波
13、空中交织着各种电磁波光波的伙伴
电磁波的种类
宇宙射线
宇宙中的电磁波
14、电波的温度热辐射
电磁波长与温度的关系
绝对温度
读取电磁波的能量
15、电波杂音带来的诺贝尔奖关于宇宙背景辐射的两次获奖
“误打误撞”得来诺贝尔奖
第二次因宇宙背景辐射获奖
两次诺贝尔奖
16、充满整个宇宙的电磁辐射宇宙微波背景辐射
具有黑体辐射谱
各向同性
大爆炸强有力的证据
背景辐射
17、原子的形成使宇宙透明化宇宙放晴
最古老的光
宇宙微波背景辐射的由来
回望宇宙“婴儿时代”
18、宇宙开始的波动COBE的发现
宇宙微波背景辐射的温度
微小的温度波动
宇宙背景探测者
19、由微小的波动引发的星系的形成
WMAP
密度波动
威尔金森微波各向异性探测器
20、暗物质的重要作用星系由暗物质的波动产生
宇宙早期的暗物质
暗物质主导宇宙早期结构
暗物质的猜想
21、最初形成的天体有多大最初天体的大小之争
最初形成的是大天体还是小天体？
自下而上还是自上而下
星系的两种生成方法
小天体说
大天体说
22、最远的天体类星体类星体的能量之谜
类星体的发现
大能量，小体积
类星体的特点
类星体的特点
23、连光也逃不出来的地方神秘的黑洞
黑洞如何形成
非星黑洞
恒星的死亡
24、类星体的能量之源活动星系核模型
活动星系
类星体的核心是黑洞
类星体的各种模型
25、类星体的探索恒星诞生于类星体
类星体内有恒星诞生
类星体与星系形成
幽灵之光
26、大爆炸之父伽莫夫的生涯
提出热大爆炸宇宙学模型
科普界一代宗师
科学顽童伽莫夫
第五章宇宙的开始和未来
1、更细微的宇宙开端质子和中子是否也会瓦解
探索更初始的宇宙
加速器的出现
探寻更小的粒子
2、比质子和中子更小的粒子物质由夸克构成
夸克的发现
质子和中子的结构
6种夸克
3、宇宙间的隐者中微子
不可捉摸的过客
决定宇宙的质量
宇宙中的幽灵怪客——中微子
4、反物质哪里去了磁单极概念的引入
“一边倒”状态
大统一理论
大统一理论下的宇宙历史
5、大爆炸的又一谜团磁单极疑难
不存在的粒子
疑问所在
讨厌的磁单极
6、宇宙的势力范围视界疑难
可见宇宙
疑问所在
大爆炸的视界疑难
7、解决诸多疑难暴胀理论的提出
视界疑难的解决
磁单极疑难的解决
解开谜底的暴胀理论
考虑大爆炸理论的话……
于是……
8、什么是暴胀暴胀是加速膨胀
超级免费午餐
暴胀理论的发展
宇宙暴胀模型
9、引起暴胀的原因与引力相反的作用力
宇宙膨胀减速
宇宙斥力
宇宙常数
10、恒星、星系的生成量子波动引起密度波动
量子波动
星系形成
暴胀生成星系
11、探寻暴胀的直接证据重力波背景辐射
暴胀产生重力波
重力波的观测
观测重力波
重力波是什么？
重力波干涉计的原理
12、创造宇宙的时间普朗克时间
什么是量子
大爆炸后的普朗克时间
宇宙诞生的时间
13、取代粒子的最小存在超弦理论
什么是宇宙弦
宇宙弦的伸缩性
宇宙弦
14、十维、十一维的时空膜宇宙论
十维图景
膜宇宙论的出现
更多维的世界
15、大爆炸以前宇宙就存在两种流行的模型
火宇宙模型
前大爆炸理论
宇宙开始之前
无限的碰撞循环
两种不同的宇宙开始
16、未来的宇宙图景宇宙加速膨胀
超新星
Ⅰa型的超新星
超新星
17、地球的未来彗星向地球倾注而来
恒星的位置发生变化
彗星撞地球
恒星的变迁与地球
北斗七星的移动
2.8万年后的太阳系
18、太阳的未来最后变成白矮星
太阳的燃烧
太阳的死亡
未来的太阳系
现在的宇宙
50亿年后
60亿年后
19、星系的未来恒星从星系中蒸发
恒星都死亡之后
银河系的未来
星系的一生
20、星系的继续演变巨大的黑洞
大黑洞的形成
中黑洞
黑洞海
第六章时间箭头
1、时间箭头时间的单一方向性
一去不返的时间
溢出之水
钟摆运动和行星公转
时间的单一方向性
2、普遍的物理法则时间不会从过去流向未来
水分子的过去和未来
无法区分过去和未来的物理法则
没有过去未来的水分子
3、硬币实验过去和未来的区别
一个粒子与无数粒子
1枚硬币的实验
10枚硬币的实验
一枚硬币的过去和未来
4、时间本质时间是一种可能性的流逝
硬币实验的对几率的估计
回到过去的几率
硬币实验的对几率的估计
5、硬币实验的发现熵增大的法则
什么是熵
熵增大的法则
熵与几率
熵定律
6、两种状态宏观状态与微观状态
两种状态的概念
硬币实验中的两种状态
宏观状态的熵
硬币的宏观状态和微观状态
7、玻耳兹曼深受哲学困扰的物理学家
玻耳兹曼的发现
来自反对派的意见
熵朝哪个方向增长
玻尔兹曼的假设
8、不同的时间箭头宇宙论的时间箭头
光波的传导从来不会逆转
时间箭头与熵增大的方向
宇宙论和时间箭头
宇宙的边界条件
专题
意识中的时间我们如何觉察时间
意识中的时间
如何知觉过去和未来
时间知觉
9、时间指向的标志熵增大与宇宙创始
一些低状态熵的例子
黑洞中的熵
低状态熵与宇宙创始
10、宇宙创始状态宇宙膨胀与收缩
箱子里的熵的状态
宇宙创始时的元素合成现象
箱子里的熵的状态
专题
生物赖负熵为生薛定谔与负熵
薛定谔：量子力学的奠基人之一
负熵的概念
“薛定谔的猫”
11、进化的起源宇宙的起点
进化的原因
冰箱的原理
对太阳能的利用
熵增原理分析
熵定律
12、彭罗斯的假说用奇点区分过去和未来
膨胀速度与重力
宇宙膨胀与重力崩溃
彭罗斯的反对意见
宇宙的起源假说之一：奇点理论
第七章虫洞和时间旅行
1、真的可能吗神奇的时间机器
时间逆流
时间机器可能吗
时间吊诡
2、封闭的时间轴时间的特质
封闭的时间轴
非现实的时空
开放时间和封闭时间
封闭的时间轴
非现实的时空
3、旋转黑洞另一种黑洞
旋转黑洞和不旋转黑洞
黑洞的外侧
黑洞的内侧
黑洞的旋转
旋转黑洞
4、时间隧道连接平行宇宙的通道
从一个宇宙到另一个宇宙
与黑洞相反的白洞
时间隧道的真实含义
旋转黑洞中的时间隧道
无限尺寸的圆柱
5、虫洞连接时间的隧道
虫洞是什么
穿越虫洞可能吗
假定虫洞的存在
虫洞
6、使用虫洞时间机器的制造原理
两个不同时刻的虫洞入口
可以制造这样的虫洞吗
时间机器的确切含义
旋转黑洞中的时光虫洞与时间机器隧道
7、宇宙绳宇宙中的绳状能源群
宇宙绳与宇宙起源
宇宙绳是什么
假如存在宇宙绳
宇宙绳
8、能源的最低状态真空的互相转换
什么是互相转换
最初的宇宙是什么样的
在转换中变化无穷
互相转换
9、缺口宇宙绳周围的时空
想象中的宇宙绳
切口的连接
宇宙绳的简化解析
假想宇宙绳是笔直的
宇宙绳对光线路径的改变
10、使用宇宙绳制造时间机器
用宇宙绳制造时间机器
运动中的宇宙绳
11、保存历史霍金关于历史保存的假说
介绍量子力学
量子力学与自由意志
时间机器只是设想
量子力学的发展简史
1900年
1905年
1913年
1923年
1926年
1927年
20世纪30年代以后
12、反粒子朝过去行走的粒子
想象中的反粒子
相对消灭是什么
相对生成是什么
永不消逝的粒子
反粒子的发现
相对消灭
相对生成
13、使用反物质相对生成与相对消灭
如果可以实现相对生成
如果可以完成相对消灭
知晓信息和预测未来的矛盾
另一场时间旅行
电子的时间旅行
预测未来的困难
14、终极答案回答“时间机器可能吗”
关于时间机器的两种立场
时间机器诞生秘闻
终极猜想
穿过虫洞的时间机器
附录一我们如何感受空间和时间
附录二不可不知的物理名词

热门书摘

1845年春，爱尔兰天文学家罗斯爵士制作了口径为184厘米的巨大望远镜，观测了若干个星云。他第一个辨认出了那些云雾般的天体的旋涡状外形

他提出“宇宙大爆炸自奇点开始”，“黑洞最终会蒸发”，这些理论跨越了20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论，使当代科学向前迈进了一大步

黑洞的面积定理，即随着时间的增加而黑洞的表面积不减的定理

专门研究宇宙的“无中生有”的初创理论，希望从根本上解决宇宙的第一推动问题

我们生活的宇宙具有多重历史，每一个历史都是由微小的硬果确定；同时还预期了“我们的未来”

由于不同的初始状态会导致不同的演化。大爆炸奇性的状态从何而来，宇宙又从何而来，即“第一推动”的问题让众多物理学家开始了苦索答案的行程

霍金仍然运用了四维球的欧氏空间来说明问题。由于四维球具有非常高的对称性，在进行解析开拓时，就可以得到双曲面为空间截面的宇宙。按照三维双曲面空间继续演化下去，宇宙就不会重新收缩，这样的演化是无穷无尽

—

人类对宇宙的认识，随着人类活动范围的不断扩大而逐渐放大。受到自身居住环境的局限，人类最早的宇宙观也局限于地球之上，把高山大海当作宇宙的尽头。古代美索不达米亚人就认为，高山围起了大地，天空悬在高山之上。每天太阳横穿过天空，然后潜入地下隧道，到第二天再一次从东方升起。

宇宙的中心是中央火，地球、太阳以及其他星球都环绕在中央火周围

对泰勒斯来说，水是世界初始的基本元素，地球就漂在水上，海水在世界的尽头落入地狱之中

在第谷去世后，他的助手开普勒利用第谷多年积累的观测资料，仔细分析研究后，提出了行星运动的三大定律，即开普勒三大定律，为牛顿万有引力定律打下了基础。

科学家对这个问题的认识也经历了一个过程，起先有人提出了收缩学说，认为太阳的半径每年会收缩，以产生一年中辐射的能量。到了20世纪，随着相对论与核物理学的问世，人们才发现，太阳内部氢的含量相当丰富，当氢在高温高压下聚变成氦时，就会释放巨大的核能。因此，太阳才能在100多亿年间持续燃烧

科学家认为，太阳会喷出高能量的带电粒子，称为“太阳风”。太阳风吹刮的范围一直达到冥王星轨道外面，形成一个巨大的磁气圈，叫作“日圈”。日圈外面又有星际风在吹刮，太阳风保护太阳系不受星际风的侵袭，并在交界处形成震波面。日圈的终极处叫作“日圈顶层”，这就是太阳所支配的最远端，可以把这里视为太阳系的尽头。

星云星系的编号中，M是梅西耶星表的编号。NGC编号则来自于德习尔在1888年发表的星云星团新总表，其中收录了7840个天体，其编排方式是自赤经0时起向西依次编号，经度越少，编号也就越小。IC是继NGC之后追加的5386个星云星团索引。Mel编号主要收录较大型地散开星团，又分CR、TR、ST等。

星系群又是本超星系团的一小部分。除了太阳系所在的本星系群之外，本超星系团中还包括有室女星系团、大熊星系团等在内的其他50多个星系团和星系群。室女星系团是离银河系最近的星系团，在春天，即使用非专业的小望远镜也能看见室女星系团的很多星系。本超星系团的直径大体上在1亿—2亿光年之间，核心处在室女星系团。室女星系团包括2500个以上的星系。银河系在本超星系团的边缘附近。本超星系团的所有成员星系都在围绕着本超星系团中心做公转运动，银河系的公转周期大约是1000亿年。

大爆炸宇宙是目前最有说服力的宇宙图景理论。然而，这个理论仍然缺乏大量实验的支持，我们尚不知晓宇宙开始爆炸前的图景。因此，对于这个理论，也存在不少反对的声音

哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的，这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀

将此过程回溯到宇宙创生的那一刻，可以发现当时宇宙体积为零

距离我们越远的星系，退行速度越快。当速度值达到每秒30万千米，即光速的时候，这个星系即使发再亮的光，我们也无法观测到它的存在了。因为退行速度大于等于光的传播速度之时，这个星系发出的光线永远也到不了地球

那么星系团中的星系的运动速度过大，应该也会脱离星团而飞向宇宙。这个宇宙速度同样可以根据星系团的总质量算出。但是，扎维奇发现，后发座星系团中星系的运动速度要远大于由该星系团可见星体的总质量算出的飞出宇宙的临界速度。也就是说，星系在星系团内的运动太快，光靠我们看到的星系团物质的引力不能将它们束缚住

遥远的星系远离我们而去，它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。这就是说，一个天体发射的光所显示的红移越大，该天体的距离越远，它的退行速度也越大。反过来说，天体越远，光的波长改变越大，红移越大

让我们再次回到关于宇宙的过去的讨论上来。宇宙大爆炸发生后，早期宇宙是极高温度和极高密度的均匀气体，随着宇宙的膨胀，温度降低生成氦。这时宇宙中所有的中子都被锁定在氦原子核中。宇宙的温度继续降低，当温度降低到3000K以下时，原子核与电子复合生成氢原子并放出光

原子中带负电的电子围绕在带正电的原子核周围，原子的整体呈中性。这时宇宙中带电荷的粒子都消失生成中性原子，宇宙开始中性化。宇宙温度在3000K以上的时候，高温中带电荷的粒子运动，释放、吸收光，光与质子、电子频繁反复地碰撞，因此光不能直线行进

活着就有希望。——霍金

3毫米这个数量听起来小得惊人，但问题却在于这实际上是太大了。因为，从宇宙开始膨胀直到那时，光能够行进的距离是光速（每秒3×1010厘米）乘以年龄（10-35秒），即3×10-25厘米。这是自从膨胀开始以来，任何信号所能传播的最大距离。它被称为视界距离

如果出现这种加速，那么我们的整个可见宇宙就可以从早先光信号能到达的范围内的某一区域膨胀而来。它的平滑性和各向同性就变得可以理解了。但更重要的是，在暴胀宇宙模型中，磁单极问题是有可能解决的

有科学家认为，提供这种排斥力的是巨大的暗能量

暴胀产生重力波

科学家目前面临的主要问题是，尽管设备已相当精确，但仍无法保证光束不受其他外界因素影响。为最大限度降低地球引力对实验产生的影响，防止光线因激光产生的温度而改变路径，科学家们不断对仪器进行改进。尽管科学家们至今还没有找到重力波存在的直接证据，但他们相信证明重力波的存在只是时间问题。

我们认为的时空是空间三维、时间一维的四维时空，而超弦理论预言的时空不止是四维，而是十维。在这样的一幅时空图景中，我们直接观测所及的看似广袤无边的宇宙不过是十维时空中的一个四维超曲面，就像薄薄的一层膜，人类世世代代就生活在这样一层膜上，因此，在此基础上的宇宙论也被称为膜宇宙论。

对太阳这样质量的恒星而言，它的稳定阶段约可持续110亿年。恒星由于放出光而慢慢地在收缩，在收缩过程中，中心部分的密度会增加，压力也会升高，使得氢会燃烧得更厉害，这样一来温度就会升高，太阳的亮度也会逐渐增强

时间箭头区别了过去和未来，以三种不同的方式：热力学的时间箭头，表现为无序度和熵的增加；心理学的时间箭头，表现为人们通过记忆多少来区分过去和未来；宇宙的时间箭头，表现为宇宙的膨胀而不是收缩。

物理学领域中不只是运动的法则，还有电气与磁气的法则、重力的法则，几乎全部的物理法则，都是无法区分过去和未来的。

就只有关于某种特别的分子的法则而已，不过它与以上的法则并无关联。由以上这些基本的物理法则，可以推导出时间是不会流动的结论

那么就这枚硬币的运动而言，可以说是没有过去和未来之别的

比如，10枚硬币中有5枚是正面的这种宏观状态，就会有252种的几率数目，这种情形就可以理解为252个微观状态对应着一个宏观状态。

光属于电磁波的一种，即使把波扩展到一般情况来考虑的话，仍然可以确定光就是波的一种。就波的传导方向而言，是可以区别时间的过去和未来的性质的。

部分的物理法则都无法去区别过去和未来，就算是描述波的物理法则也没有办法区别过去和未来。如此一来，即使是从未来向过去传导的波，在方程式上也不会有什么令人不解的地方。

在我们人类完全无法干涉的地方，也有时间箭头的存在。而且在本书的前文中也说明了，宇宙即使到了现在也是在继续膨胀着的，那么，如果以宇宙膨胀的方向来定义时间箭头，而且宇宙永远持续膨胀，那么这个方向是永远不会改变的

在《生命是什么》一书中，薛定谔首先提出了遗传密码传递的概念，并认为，这种密码贮存在“非周期性晶体”——具有亚显微结构的染色体纤丝中。按照薛定谔的观点，这种贮存着密码的非周期性晶体就是生命的物质载体

我们地球上所有的生物体都是利用太阳的能源才产生进化的。

在宇宙形成时，很快就面临了通货式膨胀而使它急速地膨胀，于是它才幸免于崩溃。假如通货式膨胀不发生的话，宇宙将会在极短的时间内崩溃。

就是如果宇宙中没有像人类一样知性的生命存在，那么宇宙也和不存在一样了。

我们可以假设，在正在旋转着的黑洞附近，光朝四面八方射出来。于是，光因为重力而被拉向内部的同时，黑洞的旋转方向也会被拉扯。这是因为黑洞拉扯周围的时空而旋转着。即使光本身打算朝向黑洞中心笔直地飞进去，但仍然不知什么时候就远离了中心

这种绳的性质是异乎寻常的，像蜘蛛丝，但比原子细得多，人类可以穿过它，却发现不了它。一英寸这样长的绳具有的能量大约是科罗拉多山脉叠加在一起的质量

出现这种情形，是因为宇宙绳的四周有角度缺损部分。宇宙绳的质量越大，角度缺损部分也随之越大

反粒子一旦遇上相对应的粒子，就会释放出极大的能源而将自己与对方消灭了，这就称为相对消灭。狭义相对论的预言是，质量与能源是等价的，但是由于在相对消灭中，粒子与反粒子的质量完全抵消，所以释放了极大的能源

时间机器到底有没有可能实现呢？我们再一次提出了这个问题。遗憾的是，针对这个问题，还没有确定的答案。虽然大部分的物理学者持有否定态度，不过同样明显的是，科学的进步并非是由以多胜少而决定的。在这个时间机器是否可行受到热烈讨论的时期，我认为存在着两种立场

即使能够实现原理上的时间机器，也绝对无法实现实用中的时间机器。