平行宇宙作者:〔美〕加来道雄(Michio Kaku) 著 伍义生 包新周 译前言在《平行宇宙》一书中,加来道雄博士以其无与伦比的解说才能,讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性,即,可能存在着广阔无垠的宇宙之网,里面排列着许多宇宙,也许是无穷多个宇宙,而我们这一宇宙只不过是其中之一。
他运用生动巧妙的类比、幽默的语言,耐心地向读者介绍有关平行宇宙的种种话题,从量子力学、宇宙学,到最新出现的M-理论,一路娓娓道来。
读读这本书吧,在学者的陪同下,作一次奇妙的宇宙漫游,他的见解可将我们的想象力推向极限。
——布莱恩?格林(Brian Greene),哥伦比亚大学理论粒子物理教授,《宇宙结构和优雅宇宙》的作者。
我们的宇宙正在死亡吗?还可能有其他的宇宙吗?加来道雄博士是一位世界著名的物理学家和畅销书作者。
《华尔街杂志》说他擅长将最为玄妙难解的思想解释得通俗易懂。
在《平行宇宙》一书中他以引人入胜的方式,带领读者遍览宇宙学和M■理论,深刻理解其对宇宙命运的意义。
继《超越爱因斯坦和超空间》之后,在新近出版的这一本有关物理学的书中,加来道雄博士首先讲述了在过去一个世纪,特别是过去10年中所出现的改变了宇宙学的那些非凡进展,迫使全世界的科学家重新思考我们对宇宙起源及其最终命运的理解。
在加来道雄博士看来,随着WMAP 、COBE卫星和Hubble空间望远镜所提供的新发现,宇宙幼年时期的图景以前所未有的方式呈现在了我们面前,所以说我们正生活在一个物理学的黄金时代。
当天文学家不辞辛劳地分析了从WMAP卫星得到的像雪片一样多的数据之后,一幅新的宇宙图景显现了。
到目前为止,有关宇宙起源的最重要的理论是膨胀宇宙理论,对大爆炸理论作了重大改进。
在这个理论中,我们的宇宙只不过是众多宇宙中的一个,像泡泡一样漂浮在无边无际的泡沫宇宙之海中,随时都有新的宇宙在诞生。
一个平行宇宙也许就悬浮在我们的头顶上,相隔只有毫米之遥。
对于平行宇宙这一想法,以及对于用以解释平行宇宙之存在的弦理论,科学家一度以怀疑的眼光看待,认为它是神秘主义者、假充内行以及行为怪诞的人所感兴趣的领域。
但是今天,已有压倒多数的理论物理学家在支持弦理论和它的最新版本M■理论。
因为,如果这个理论被证明是正确的话,它将能够以简单优雅的方式把宇宙的四种力归结在一起,同时能够回答在大爆炸之前发生了什么?这个问题。
Advance Praise for Parallel Worlds《平行宇宙》一书的发行评语喜欢宇宙论、时间旅行、弦理论和10维或11维宇宙的读者可能不会找到比加来道雄博士更好的引导者了,他既是一位亲身从事这方面研究的学者,同时又善于以引人入胜的方式,深入浅出地讲解这一难以琢磨的复杂问题,非常难能可贵。
——唐纳德?戈德史密斯(Donald Goldsmith),《逃亡的宇宙和与宇宙的联络》的作者。
可读性极高,让你轻松涉足在宇宙学前沿而乐不可支。
——马丁?里斯(Martin Rees),《我们的宇宙栖息地和我们的最后结局》的作者。
穿越宇宙,突破宇宙,目不暇接,五光十色。
加来道雄博士,世界上最优秀的科学作家之一,指点你透过物理世界的寻常表象,看到隐藏其下的奇妙世界:不可思议的暗物质及暗能量,空间中隐藏着的高维度,振动着的弦及其微小的环,宇宙就是靠它们才得以维系。
根据加来道雄博士的看法,现实世界其实扑朔迷离,丝毫不亚于最离奇的科幻小说。
——保罗?戴维斯(Paul Davies),澳大利亚悉尼Macquarie大学太空生物学中心,《怎样建造时间机器》的作者。
加来道雄博士的又一力作。
在《平行宇宙》中,他巧妙地将物理学的前沿变得如同一座游乐园,使你能一边享受乐趣,一边又学到了爱因斯坦的相对论、量子力学、宇宙学和弦理论。
但是本书的真正精髓在于,它告诉你加来道雄是如何运用这些强大的工具,来探究多宇宙是否存在,以及,在我们对上帝以及生命的意义进行认知的过程中,它们能给我们以怎样的哲学启迪。
——尼尔?德?格拉斯?泰森(Neil de Grasse Tyson),天体物理学家和纽约城海登天文馆主任,《起源:宇宙演变的140亿年》一书的合作者。
科学可以这样看丛书平行宇宙穿越创世、高维空间和宇宙未来之旅〔美〕加来道雄(Michio Kaku) 著伍义生〓包新周 译Also by Michio KakuBeyond EinsteinHyperspaceVisionsEinstein’s Cosmos跟随加来道雄超越爱因斯坦超空间构想爱因斯坦的宇宙This bookis dedicated tomy loving wife,Shizue加来道雄博士解释说,世界上最重要的物理学家和天文学家正利用高度精密的波检测器、重力透镜、卫星和望远镜来寻找各种方法,以便对多宇宙理论做检测验证。
M■理论的前景非常诱人,其意义难以尽数。
如果平行宇宙确实存在,加来道雄博士推测,一万亿年之后,当宇宙变冷变暗,进入科学家所描述的大冰寒时,很可能高级文明能找到一种方法乘坐某种星际间救生飞船逃离我们的宇宙。
探索黑洞、时间机器、另类宇宙、高维空间,这是一次令人难忘的旅程。
《平行宇宙》一书讲述的是一场席卷宇宙学领域的革命,不可不看。
加来道雄博士是纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授。
他的几部著作都广受赞誉,其中包括《构想未来》(Visions)、《超越爱因斯坦和超空间》(Beyond Einstein and Hyperspace),均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。
他主持着一档全国联网的科学广播节目,还在诸如《晚间热线》、《60分钟》、《早安美国》以及《拉里?金直播在线》之类的全国性电视节目中亮相。
世界著名科学家科幻小说系列(6本)世界科幻名著。
作者为世界著名科学家和科幻大师,他们在科学界和科幻小说领域均享有崇高的声望。
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作者为世界著名科学家和科学畅销书大师,用精妙的语言、精彩的故事、生动的推理、反叛的精神,勾绘科学的脉络和愿景。
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致谢我要感谢以下科学家,感谢他们花费许多时间接受我的采访。
他们的意见、观察和思想极大地丰富了本书的内容,使本书的内容更深刻、更集中。
诺贝尔奖获得者史蒂文?温伯格(Steven Weinberg)(奥斯汀得克萨斯大学)诺贝尔奖获得者墨里?盖尔曼(Murray Gell-mann)(圣达菲研究所和加利福尼亚工学院)诺贝尔奖获得者利昂?莱德曼(Leon Lederman)(伊利诺斯工学院)诺贝尔奖获得者约瑟夫?罗特布拉特(Joseph Rotblat)(圣?巴塞洛缪医院,退休)诺贝尔奖获得者沃尔特?吉尔伯特(Walter Gilbert)(哈佛大学)诺贝尔奖获得者亨利?肯德尔(Henry Kendall)(麻省理工学院,已故)物理学家艾伦?古思(Alan Guth)(麻省理工学院)英国皇家学会天文学家马丁?里斯(Martin Rees)爵士(剑桥大学)物理学家弗里曼?戴森(Freeman Dyson)(普林斯顿高级学术研究所)物理学家约翰?施瓦尔茨(John Schwarz)(加利福尼亚工学院)物理学家利萨?兰德尔(Lisa Randall)(哈佛大学)物理学家J里查德?戈特(JRichard Gott Ⅲ)(普林斯顿大学)天文学家尼尔?德?格拉斯?泰森(Neil de Grasse Tyson)(普林斯顿和海登天文馆)物理学家保罗?戴维斯(Paul Davies)(阿德莱德大学)天文学家肯?克罗斯威尔(Ken Croswell)(伯克利加利福尼亚大学)天文学家唐?戈德史密斯(Don Goldsmith)(伯克利加利福尼亚大学)物理学家布莱恩?格林(Brian Greene)(哥伦比亚大学)物理学家库姆兰?瓦法(Cumrun Vafa)(哈佛大学)物理学家斯图尔特?塞缪尔(Stuart Samuel)(伯克利加利福尼亚大学)天文学家卡尔?萨根(Carl Sagan)(科内尔大学,已故)物理学家丹尼尔?格林伯格(Daniel Greenberger)(纽约市立学院)物理学家VP奈尔(VPNair)(纽约市立学院)天文学家罗伯特?P基尔希纳(Robert PKirshner)(哈佛大学)天文学家彼德?D沃德(Peter DWard)(华盛顿大学)天文学家约翰?巴罗(John Barrow)(苏塞克斯大学)科学新闻记者 马西娅?巴尔图什克(Marcia Bartusiak)(麻省理工学院)物理学家约翰?卡斯蒂(John Casti)(圣菲研究所)科学新闻记者蒂莫西?费里斯(Timothy Ferris)科学作家迈克尔?莱蒙尼克(Michael Lemonick)(《时报》杂志)天文学家富尔维奥?梅利亚(Fulvio Melia)(亚利桑那大学)科学新闻记者约翰?霍根(John Horgan)物理学家里查德?马勒(Richard Muller)(伯克利加利福尼亚大学)物理学家劳伦斯?克劳斯(Lawrence Krauss)(西部案例保存Case Western Reserve 大学)原子弹设计家特德?泰勒(Ted Taylor)物理学家菲利普?莫里森(Philip Morrison)(麻省理工学院)计算机科学家汉斯?莫拉韦克(Hans Moravec)(卡内基梅隆研究所)计算机科学家罗德尼?布鲁克斯(Rodney Brooks)(麻省理工学院人工智能实验室主任)天体物理学家唐娜?雪莉(Donna Shirley)(喷气推进实验室)天文学家达恩?韦特海莫(Dan Wertheimer)(伯克利加利福尼亚大学,外星智能探索基地)科学新闻记者保罗?奥夫曼(Paul Hoffman)(《发现》杂志)物理学家费朗西斯?埃费里特(Francis Everitt)(斯坦福大学,重力探测基地)物理学家西德尼?佩尔科维奇(Sidney Perkowitz)(埃默里大学)我还要感谢以下科学家,多年来他们促进了有关物理学的讨论,极大地增强了本书的内容:诺贝尔奖获得者TD李(TDLee)(哥伦比亚大学)诺贝尔奖获得者谢尔登?格拉索(Sheldon Glashow)(哈佛大学)诺贝尔奖获得者里查德?费曼(Richard Feynman)(加利福尼亚工学院,已故)物理学家爱德华?威腾(Edward Witten)(普林斯顿高级学术研究所)物理学家约瑟夫?吕克(Joseph Lykken)(费米实验室)物理学家大卫?格罗斯(David Gross)(圣芭芭拉加利福尼亚大学)物理学家费兰克?维尔切克(Frank Wilczek)(圣芭芭拉加利福尼亚大学)物理学家保罗?汤森德(Paul Townsend)(剑桥大学)物理学家彼得?范?尼乌文惠仁(Peter Van Nieuwenhuizen)(斯托尼布鲁克大学)物理学家米格尔?维拉索罗(Miguel Virasoro)(的里雅斯特大学)物理学家布尼?萨基塔(Bunji Sakita)(纽约市立学院,已故)物理学家阿肖克?达斯(Ashok Das)(罗彻斯特大学)物理学家罗伯特?玛莎(Robert Marshak)(纽约市立学院,已故)物理学家费兰克?提普勒(Frank Tippler)(图拉大学)物理学家爱德华?特赖恩(Edward Tryon)(亨特学院)天文学家米切尔?比奇曼(Mitchell Begelman)(科罗拉多大学)最后,我要感谢我的编辑罗杰?肖勒(Roger Scholl),他出色地编辑了我的两本书。
他的编辑扎实可靠,极大地增强了本书的魅力,他的意见总是帮助澄清和加深书的内容和表达。
我还要感谢我的代理人斯图尔特?克里切夫斯基(Stuart Krichevsky),这些年来我的所有的书都是由他介绍给读者的。
前言前言宇宙学是研究宇宙整体的科学,包括宇宙的诞生和它的最终命运。
毫不奇怪的是,它经历了缓慢的、痛苦的演变,这种演变常常被宗教的教条和迷信所笼罩。
宇宙学的第一次革命是在17世纪引进望远镜时产生的。
在伟大的天文学家尼古拉?哥白尼(Nicolaus Copernicus)和约翰尼斯?开普勒(Johannes Kepler)工作的基础上,伽利略?加利列伊(Galileo Galilei)借助于望远镜的帮助展示了天空的壮观,首次为天空的认真的科学研究打下了基础。
宇宙学的这个第一阶段的进展在艾萨克?牛顿(Isaac Newton)的工作中达到了顶点,他最终确定了控制天体运动的基本定律。
天体的规律现在不再是魔法和神秘,而是受可以计算和可以复制的力支配的。
宇宙学的第二次革命是在20世纪引进大型望远镜产生的。
例如威尔逊山上的一架望远镜有一面巨大的直径100英寸(254米)的反射镜。
在20世纪20年代,埃德温?哈勃(Edwin Hubble)利用这架巨大的望远镜推翻了几个世纪以来有关宇宙是静态的和永恒的教条。
他证明天空中的星系正以巨大的速度离地球而去,即宇宙在膨胀。
这就证实了爱因斯坦广义相对论的结果,它说空间时间的构造不是平的和线性的,而是动态的和弯曲的。
这就给出了宇宙起源的第一个似乎可信的解释,即宇宙开始于大爆炸,大爆炸将星星和星系飞快地向外送到空间。
由于乔治?伽莫夫(George Gamow)有关大爆炸和弗雷德?霍伊尔(Fred Hoyle)有关元素起源的先驱工作,已经出现了一个概括宇宙演化的框架。
现在正在进行第三次革命。
大约只有5年时间。
它是由新的电池、高技术仪器,如空间卫星、激光、重力波探测器、X射线望远镜和高速超级计算机产生的。
我们现在有了关于宇宙性质的最权威的数据,包括它的年龄、它的组成,甚至它的将来和最终的死亡。
现在,宇宙学家认识到宇宙正以跑开的模式在膨胀,无限制地膨胀,速度越来越快,随着时间越长宇宙变得越来越冷。
如果这样继续下去,我们将面临大冻结的前景,这时宇宙将陷入黑暗和寒冷,所有的智能生命都将死亡。
这本书是写这个第三次大革命的。
这本书不同于我早先的一本关于物理的、书名为《超越爱因斯坦和超空间》(Beyond Einstein and Hyperspace)的书,那本书是向公众介绍高维和超弦理论的。
在《平行宇宙》(Parallel Worlds)中注意的问题不是空间时间,而是在过去几年时间内展现的宇宙学的革命性的发展。
这些发展是根据从世界各个实验室和最外层空间得到的新证据和理论物理的新突破。
我的意图是不需要任何以前的物理学和宇宙学的背景,就能让读者了解这些发展。
书的第一部分集中在对宇宙的研究上,总结宇宙学早期阶段的进展,最后讲膨胀理论,它给了我们到今天为止的大爆炸理论的最完善的表述。
书的第二部分特别集中在多宇宙理论的出现,即世界由多个宇宙组成,我们的宇宙只是其中之一。
讨论虫洞、空间和时间弯曲的可能性,以及高维空间可能会怎样连接它们。
超弦理论和M理论使我们在超越爱因斯坦原始理论的道路上走出重要的一步。
它们给我们进一步的证据,说明我们的宇宙只不过是众多宇宙中的一个。
书的第三部分讨论大冻结,现在科学家都把它看做是我们宇宙的结局。
我也给出一个认真的,尽管是推测的一种可能性。
在1万亿年后,遥远将来的高级文明也许能利用物理定律离开我们的宇宙,进入另一个更友好的宇宙,开始重新诞生的过程,或在时间上回到宇宙温暖的时期。
随着我们今天收到的大量的新数据,随着新的工具,如能够扫描天空的空间卫星,随着新的城市大小的原子对撞机接近完成,物理学家感到正在进入一个宇宙学的黄金时代。
简而言之,对物理学家来说,对于一位宇宙起源和命运的探索者来说,一个伟大的时代即将来临。
第一部分 宇宙第一节。