【訳者の序文】 宇宙論は老いも若きもある分野です。宇宙の高等生物である人間は、自らの生存と種族の存続に満足せず、世代から世代へと存在と生命の意味を絶え間なく探求します。しかし、人間のアイデアの進化は非常に遅く、骨の折れる作業です。アリストテレス︱プトレマイオスの地動説からコペルニクス︱ガリレオの地動説への進化には2000年かかりました。驚くべきことに、人々は世界のすべてが動いていることを知っていますが、宇宙の進化の概念が人間の意識に入ったのは、1920 年代にハッブルが赤方偏移の法則を発見した後でした。宇宙が進化するとは、人々は思いもしませんでした。ニュートンの万有引力の法則は、宇宙の物質が重力の作用下で安定した状態になりえないことを示しています。アインシュタインの一般相対性理論でさえ、状況はそれほど良くなかった.宇宙の安定したモデルを得るために、彼は理論に宇宙定数を導入した.彼らは皆、理論の中で宇宙の安定したモデルを見つけたいと思っています。宇宙の進化の概念は、これらの天才の心の中で生み出されたものではないことがわかります.

ハッブルの発見を現代の宇宙論の誕生と同一視するのは公正です。ハッブルは、銀河のスペクトルの赤方偏移から、銀河が遠くにあるほど、より速く私たちから遠ざかっていると推測できることを発見しました。これは、宇宙全体が膨張状態にあることを示しています。時をさかのぼると、100億年から200億年前に大きな出来事が起こったと推定されています。つまり、宇宙は非常にコンパクトで非常に高温の状態からビッグバンによって生み出されました。Gamow は、1948 年に発表されたホット ビッグバン モデルに関する記事で驚くべき予測を行いました。初期のビッグバンからの放射はまだ私たちの周りにありますが、宇宙の膨張によって引き起こされた赤方偏移のために、その絶対温度はわずか数度または残り、この温度では放射はマイクロ波帯域にあります。しかし、ペンジアスとウィルソンが 1965 年に宇宙マイクロ波背景放射を観測するまで、この予測は真剣に受け止められませんでした。

アインシュタインの一般相対性理論は、宇宙の進化を説明する正しい理論であると一般に認められています。古典的な一般相対性理論の枠組みの中で、ホーキングとペンローズは、非常に一般的な条件下では、時空に特異点が存在するに違いないことを証明しました。最も有名な特異点は、ブラック ホールの特異点とビッグバンの特異点です。特異点では、すべての法則と予測可能性が崩壊します。特異点は、時空の端または境界と見なすことができます。特異点での境界条件が与えられた場合にのみ、アインシュタインの方程式から宇宙の進化を得ることができます。境界条件は宇宙の外にいる創造主のみが与えることができるので、宇宙の運命は創造主の手に委ねられています。これは、ニュートンの時代以来、人間の知性を悩ませてきた最初の運転の問題です。

︱時空に境界がなければ、神様に一押しを求める必要はありません。これは重力の量子論でのみ可能です。ホーキング博士は、宇宙の量子状態は基底状態にあり、時空は地球の表面と同じように、有限で境界のない 4 次元の表面と見なすことができると考えていますが、さらに 2 つの次元があります。宇宙のすべての構造は、量子力学の不確定性原理によって許容される最小のゆらぎに縮小されます。いくつかの単純なモデル計算から、銀河や星などのクラスター構造、大規模な等方性と均一性、時空の平坦性、つまり時空は基本的に上面は平らなので、銀河の発達や生命までもが可能であり、時間の方向の矢などもあります。ホーキング博士の量子宇宙論の重要性は、宇宙論を真に成熟した科学にすることであり、それは自己完結型の理論であり、原理的には科学法則だけに基づいて宇宙のすべてを予測することができます。

この本の著者は、最も重要な現代の一般相対性理論と宇宙論者です。1970 年代、彼とペンローズは有名な特異点定理を証明し、1988 年のウルフ物理学賞を共同で受賞しました。彼はまた、時間が経ってもブラックホールの面積が減少しないというブラックホールの面積定理を証明しました。これは当然、ブラックホールの面積を熱力学的エントロピーに関連付けることにつながります。1973 年、彼はブラック ホールの近くの量子効果を考察し、ブラック ホールが黒体のように放射を放出し、放射の温度がブラック ホールの質量に反比例することを発見しました。放射線で小さくなり、温度はどんどん上がっていきますが、最後はギリギリの爆発で終わります。ブラック ホール放射の発見は、重力、量子力学、統計力学を統合するという基本的な意味を持っています。

1974 年以降、彼の研究は量子重力理論に変わりました。成功する理論はまだ解明されていませんが、その特徴のいくつかは発見されています。例えば、空間︱時間はプランクスケール (10-33cm) では平坦ではなく、泡の状態です。量子重力には純粋な状態は存在せず、因果関係が破壊されるため、不可知性は古典統計物理学および量子統計物理学から量子重力の第 3 レベルに引き上げられます。 1980 年以降、彼の関心は量子宇宙論に変わりました。 この本の副題は「ビッグバンからブラックホールまで」です。ホーキング博士は、彼の人生の貢献は、古典物理学の枠組みで、ブラック ホールの必然性とビッグバンの特異点を証明し、ブラック ホールがどんどん大きくなっていることを証明したことであると信じていますが、量子物理学の枠組みでは, 彼は、ブラック ホールが放射によってどんどん大きくなっていることを指摘しました. どんどん小さくなっていくビッグバンの特異点は、量子効果によって平滑化されるだけでなく、宇宙全体が始まった場所でもあります.

理論物理学の詳細は今後 20 年で変化しますが、概念に関する限り、それは完全に完成しています。 ホーキング博士の人生は非常に伝説的です. 科学的業績の点で, 彼はこれまでで最も優れた科学者の一人です. 彼の貢献は、ルー・ゲーリック病によって20年間車椅子にとどまっていました. これは本当に前例のないことです.彼の貢献は人間の概念に大きな影響を与えたため、彼が全身麻痺とどのように闘ったかについてのメディアでの多くの記述がありました.それでも、1979年に翻訳者の一人が初めて彼に会ったときの光景は今でも鮮明に覚えています。ケンブリッジ ホーキング グループの一般相対性理論のセミナーに参加したのは初めてでした.ドアが開いた後、頭の後ろで非常にかすかな電化製品の音が聞こえました.振り返ると、電動車いすに横たわっている痩せた男が見えました. . 電気スイッチを操作します。翻訳者は礼儀正しく、過度に驚かないように努めましたが、初めて自分の障害の程度に驚かされることに慣れていました。彼が頭を上げるのに大変な努力が必要です。声を失う前、彼は非常に弱々しく変形した言語でしか話すことができませんでした。それは、彼と一緒に働き、数か月一緒に暮らした後でしか理解できませんでした。文字が書けず、本を読むときはめくり機に頼らなければならず、書類を読むときは、大きな机の上で1ページずつ平らにしてから、桑の葉を食べる蚕のように車いすを運転して1ページずつ読んでいく。 .そんな強い意志を持って究極の真理を追い求める人間の魂には、心から敬意を払わなければなりません。通訳者の私事に至るまで、人情味あふれる人物であることがうかがえます。彼は毎日、ケンブリッジ ウェスト ロード 5 番地の自宅から美しいカム川を通り、古いキングス カレッジを通り、シルバー ストリートにある応用数学および理論物理学科のオフィスまで車いすを運転しなければなりません。部門は、彼の車椅子の便宜のために特別にスロープを作りました。

豊かな学問的伝統を持つケンブリッジ大学で、彼は現在、ニュートンとディラックの数学のルーカス教授として、おそらく最も権威のある教授職を保持しています。 この本の翻訳者の 1 人は、ホーキング博士に 4 年間教えられ、彼の指導の下で博士論文を完成させました。この本は、人類の 5 分の 1 が彼の理論を理解できるように、スティーブン ホーキング博士から中国語に翻訳されるように依頼されました。 徐明賢 呉仲超