霍金自称：“幸亏我选择了理论物理学，因为研究它用头脑足矣。”
纪伯伦在散文诗集《先知》中写道：“如果他确实智慧，他不仅邀请你进入他的智慧之屋，而且把你引向你自己的心智之门。”
一、教学要求
1．理解作者在本文中阐述的对宇宙的认识。
2．了解霍金的事迹以及他的著作《时间简史》。
二、学习要点
1．题解关键字
本文是一篇通俗的科普文章，选自霍金著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》。
2．内容提示
本文以通俗易懂的语言介绍了什么是科学理论，以及科学理论在对宇宙进行完整描述方面所起的作用。它引导人们思索：宇宙从何而来？时间从何开始？我们因何在此？以及我们能在多大程度上解决这些问题。
三、作者生平
斯蒂芬·威廉·霍金，1942年1月8日出生，曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院，并获剑桥大学哲学博士学位。在大学学习后期，开始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”（运动神经元疾病），半身不遂。他克服身患残疾的种种困难，于1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期，他在研究宇宙起源问题上，创立了宇宙之始是“无限密度的一点”的著名理论。1969年起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员，后先后在剑桥大学天文研究所、应用数学和理论物理学部等地进行研究和教学工作。1974年当选为皇家学会最年轻的会员。1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖。现为第17任剑桥大学卢卡斯数学教授。这是世界上最崇高的教席。在引力物理领域中，他被广泛尊崇为爱因斯坦之后的最大权威。在剑桥大学里，并列有狄拉克和霍金的半身像，以表彰他们分别对微观世界和宏观世界的研究作出影响同等深远的贡献。
霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦之后融合了20世纪另一个伟大理论——量子理论，他认为，宇宙是有限的，但无法找到边际，这如同地球表面有限但无法找到边际一样；时间也是有开始的，大约始于150亿到200亿年前。1988年获沃尔夫物理学奖。
1985年霍金丧失语言能力，表达思想的唯一工具是一台电脑声音合成器。他用仅能活动的几个手指操纵一个特制的鼠标器在电脑屏幕上选择字母、单词来造句，然后通过电脑播放声音，通常制造一个句子要五六分钟，为了合成一个小时的录音演讲要准备10天。1988年写成科普著作《时间简史》，至1995年10月该书发行量已超过2500万册，译成几十种语言，中译本也已出版。
1990年与结婚25年之久的妻子简·怀尔德离婚。1995年9月16日，与他的护士伊莱恩·梅森结婚。
四、作家作品
著有《空间－时间的大比例结构》（1973年与人合著）、《广义相对论：爱因斯坦百年评论》（1979年与人合编）、《超空间和超重力》（1981年与人合编）、《宇宙之始》（1983年与人合编）、《时间简史》（1988）。
其中，《时间简史》至今已累计发行2500多万册，被译成30多种语言在全球流传。
五、创作背景
霍金曾考虑过两个可能的博士课题研究领域：基本粒子和宇宙学，分别研究至小和至大。他最终选择了宇宙学，因为宇宙学有可用方程式表达，以及检验从望远镜和空间探测器收集来的数据的数学基础，而且还可以仅仅用头脑来研究。因为它包罗宇宙——宇宙的创生、演化和毁灭，宇宙学是“最大的科学”。
六、课文讲解
1．课文朗读
请学生分段朗读。
2．课文分析
作者从宇宙在时间是否有开端、在空间上是否有极限的问题开始，引出埃德温·哈勃的一个发现，从而推导出了宇宙的大爆炸模型。
接着，作者简明地介绍了什么是科学理论。他指出，一个好的科学理论，不仅能以一个包含任意元素的模型基础上准确地描述大批的观测，而且还能准确地预言未来的观测结果。比如，牛顿和爱因斯坦的预言正是符合这两个条件的，因此它们是好的理论。（虽然牛顿的理论与实际观测有些差距，但这差距已微小到可以忽略不计。）
然后，作者指出，“科学的终极目的在于提供一个简单的理论去描述整个宇宙”，然而这个目标实现起来相当困难，因此，现行的办法是发明许多部分理论来对宇宙进行逐步描述。比如今天科学界的两个基本的部分理论——广义相对论和量子力学，前者研究极大尺度的现象，后者研究极小尺度的现象。
最后，在把这些部分理论合成为一套完整理论的时候，又出现了一个矛盾：我们将要研究出的宇宙定论将决定我们的研究本身。紧接着，作者回答了这个问题：根据达尔文的自然选择原理，在人类中，有些个体的研究和判断能力比其他个体强一些，因此，这些人的智慧和发现将其主导作用，推进人类接近宇宙的完整理论。
3．课文难点讨论
在作者的论述中，宇宙的起源与上帝有什么关系？
4．相关评论
一个瘦的出奇、全身瘫痪的天才，他的身体无力地蜷缩在轮椅里，思想却在宇宙的最深处飞扬，穿越时间与空间，追寻宇宙的尽头，探索黑洞的隐秘。
七、练习
1．选择题
（1）本文选自《 》。
A．时间简史 B．万物起源 C．宇宙开端 D．星系的运转
答案：A
（2）本文没有提及的理论是（ ）。
A．牛顿万有引力理论 B．大爆炸理论 C．黑洞理论 D．宇宙膨胀假说
答案：C
2．填空题
在本文中，霍金认为，毕全功于一役地设计一种能描述整个宇宙的理论是非常困难的，因此，我们目前采取的办法是发明许多 。
答案：部分理论
八、研习与思考
1. 本文开头作者就宇宙开端的问题分别引用康德和奥古斯丁的看法，它们分别代表形而上学和神学的观点，接着指出科学的理论构想，请你简单谈谈三者之间的区别。文中所提出的科学构想代表了怎样的科学精神？
答：宇宙开端在康德看来“宇宙有开端”问题有正命题也有反命题，论证同样都有道理，体现了形而上学的思辨特质，即“纯粹理性的二律悖反”，他隐含的假设是“不管宇宙是否存在了无限久，时间均可无限地倒溯回去。”这代表了哲学家关于此一问题的思考。奥古斯丁指出在宇宙开端之前时间概念是没有意义的，他在《忏悔录》里指出了这一点。作为神学家他认为时间是在上帝掌握之内的。两人都相信宇宙是静止不变的。而科学家认为宇宙是动态的、发展的，他们对宇宙开端问题的思考往往用科学发现和实验证据论证，对时间问题的考察要精密、具体的多，体现出一种特别的科学精神。在作者看来，科学构想真正体现了科学家勇于探索、顽强求知、不断认识人类自身的科学精神。
2. 举例说明具体事例在科学理论阐述中的作用。
答：文中多有列举具体事例，这种科学理论与科学观测的结合使文章增加了知识性、增强了说服力，充分展示了作者认真的科学态度。
3. 体会本文中科学思想的魅力。
答：作者运用通俗的语言将精密复杂的科学理论加以分析介绍，比如作者提出将广义相对论和量子力学结合的宏大构想，尽管还处在探索之中，但既显示了作者出色的科学理论驾驭能力与宏观把握能力，同时不失理论的思辨性，又让读者读来明白晓畅。
九、相关艺术作品展示
1．《时间简史：从大爆炸到黑洞》
2．电影《时间简史》海报
图书《时间简史》获得了2500多万册的优异销售成绩，1992年，耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。
电影《时间简史》记述的霍金的个人命运和在一种神话与寓言的层次上预示了人类的未来。人类种群的命运和地位最终必将接受科学和技术的确认，是数学、而不是思想，在引导着人种的生死。生理萎缩和溃败的过程，被阻隔于语言交流之外。被放逐的过程由是成为一种仪式：牺牲。俄罗斯电影家安德烈·塔尔柯夫斯基在他的绝笔之作《牺牲》中也曾发一问：“先有了动词，再以前是什么？”正如霍金教授对宇宙本原的质询：“宇宙有开端吗？如果有的话在此之前发生过什么？”电影《时间简史》不仅仅描述了一位孤独地面对无尽沉默的宇宙的伟大科学家的生存境况，更记录了他被流放出人类群体的缓慢的撕裂般的过程，诚然，这一过程是我们以及我们的子孙后代必将经历的过程。但是，生理上的厄运终于将被提升至形而上的层次，短暂生命和 卑微的机体将超越一过性存在，长驻在虚拟的电子空间中。《时间简史》中的霍金作为被放逐者，以牺牲而获得拯救，以智慧破解了造物的秘密。这是一部霍金宇宙学理念演化的全程历览，一部科学传奇，一部完全的未来寓言，一部人类的放逐诗学。
十、延伸阅读
1．宇宙仍是个谜团
——霍金在港主讲“宇宙的起源”全文
根据中非Boshongo人的传说，世界太初只有黑暗，水和伟大的Bumba上帝。一天，Bumba胃痛发作，呕吐出太阳。太阳灼干了一些水，留下土地。他仍然胃痛不止，又吐出了月亮和星辰，然后吐出一些动物，豹、鳄鱼、乌龟、最后是人。
这个创世纪的神话，和其他许多神话一样，试图回答我们大家都想诘问的问题：为何我们在此？我们从何而来？一般的答案是，人类的起源是发生在比较近期的事。人类正在知识上和技术上不断地取得进步。这样，它不可能存在那么久，否则的话，它应该取得更大的进步。这一点甚至在更早的时候就应该很清楚了。
例如，按照Usher主教的说法，《创世记》把世界的创生定于西元前4004年10月23日上午9时。另一方面，诸如山岳和河流的自然环境，在人的生命周期里改变甚微。所以人们通常把它们当作不变的背景。要么作为空洞的风景已经存在了无限久，要么是和人类在相同的时刻被创生出来。
但是并非所有人都喜欢宇宙有个开端的思想。例如，希腊最著名的哲学家亚里士多德，相信宇宙已经存在了无限久的时间。某种永恒的东西比某种创生的东西更完美。他提出我们之所以看到发展处于这个情形，那是因为洪水或者其他自然灾害，不断重覆地让文明回复到萌芽阶段。信仰永恒宇宙的动机是想避免求助于神意的干涉，以创生宇宙并启始运行。相反地，那些相信宇宙具有开端的人，将开端当作上帝存在的论据，把上帝当作宇宙的第一原因或者原动力。
如果人们相信宇宙有一个开端，那么很明显的问题是，在开端之前发生了什么？上帝在创造宇宙之前，他在做什么？他是在为那些诘问这类问题的人准备地狱吗？德国哲学家伊曼努尔 ． 康德十分关心宇宙有无开端的问题。他觉得，不管宇宙有无开端，都会引起逻辑矛盾或者二律背反。如果宇宙有一个开端，为何在它起始之前要等待无限久。他将此称为正题。另一方面，如果宇宙已经存在无限久，为什么它要花费无限长的时间才达到现在这个阶段。他把此称为反题。无论正题还是反题，都是基于康德的假设，几乎所有人也是这么办的，那就是，时间是绝对的，也就是说，时间从无限的过去向无限的将来流逝。时间独立于宇宙，在这个背景中，宇宙可以存在，也可以不存在。
直至今天，在许多科学家的心中，仍然保持这样的图景。然而，1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中，空间和时间不再是绝对的，不再是事件的固定背景。相反地，它们是动力量，宇宙中的物质和能量确定其形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。它是没有定义的。
如果宇宙随时间本质上不变，正如20世纪20年代之前一般认为的那样，就没有理由阻止在过去任意早的时刻定义时间。人们总可以将历史往更早的时刻延展，在这个意义上，任何所谓的宇宙开端都是人为的。于是，情形可以是这样，这个宇宙是去年创生的，但是所有记忆和物理证据都显得它要古老得多。这就产生了有关存在意义的高深哲学问题。我将采用所谓的实证主义方法来对付这些问题。在这个方法中，其思想是，我们按照我们构造世界的模型来解释自己感官的输入。人们不能询问这个模型是否代表实在，只能问它能否行得通。首先，如果按照一个简单而优雅的模型可以解释大量的观测；其次，如果这个模型作出可能被观察检验，也可能被证伪的明确预言，这个模型即是一个好模型。
根据实证主义方法，人们可以比较宇宙的两个模型。第一个模型，宇宙是去年创生的，而另一个是宇宙已经存在了远为长久的时间。一对孪生子在比一年前更早的时刻诞生，已经存在了久于一年的宇宙的模型能够解释像孪生子这样的事物。
另一方面，宇宙去年创生的模型不能解释这类事件，因此第二个模型更好。人们不能诘问宇宙是否在一年前确实存在过，或者仅仅显得是那样。在实证主义的方法中，它们没有区别。
在一个不变的宇宙中，不存在一个自然的起始之点。然而，20世纪20年代当埃德温． 哈勃在在威尔逊山上开始利用100英寸的望远镜进行观测时，情形发生了根本的改变。
哈勃发现，恒星并非均匀地分布于整个空间，而是大量地聚集在称为星系的集团之中。
哈勃测量来自星系的光，进而能够确定它们的速度。他预料向我们飞来的星系和离我们飞去的星系一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。但是令哈勃惊讶的是，他发现几乎所有的星系都飞离我们而去。此外，星系离开我们越远，则飞离得越快。宇宙不随时间不变，不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。
宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动，那么，它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变，则大约在150亿年之前，所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻是宇宙的开端吗？
许多科学家仍然不喜欢宇宙具有开端。因为这似乎意味着物理学崩溃了。人们就不得不去求助于外界的作用，为方便起见，可以把它称作上帝，去确定宇宙如何起始。因此他们提出一些理论。在这些理论中，宇宙此刻正在膨胀，但是没有开端。其中之一便是邦迪、高尔德和霍伊尔于1948年提出的稳恒态理论。
在稳恒态理论中，其思想是，随着星系离开，由假设中的在整个空间连续创生的物质形成新的星系。宇宙会永远存在，而且在所有时间中都显得一样。这最后的性质从实证主义的观点来看，作为一个可以用观测来检验的明确预言，具有巨大的优点。在马丁．赖尔领导下的剑桥射电观测天文小组在20世纪60年代早期对弱射电源进行了调查。这些源在天空分布得相当均匀，表明大部分源位于银河系之外。平均而言，较弱的源离得较远。
稳恒态理论预言了源的数目对应于源强度的图的形状。 但是观测表明，微弱的源比预言的更多，这表明在过去源的密度较高。这就和稳恒态理论的任何东西在时间中都是不变的基本假设相冲突。由于这个，也由于其他原因，稳恒态理论被抛弃了。
还有另一种避免宇宙有一开端的企图是，建议存在一个早先的收缩相，但是由于旋转和局部的无规性，物质不会落到同一点。相反，物质的不同部份会相互错开，宇宙会重新膨胀，这时密度保持有限。两位俄国人利弗席兹和哈拉尼科夫实际上声称，他们证明了，没有严格对称的一般收缩总会引起反弹，而密度保持有限。这个结果对于马克思主义列宁主义的唯物辩证法十分便利，因为它避免了有关宇宙创生的难以应付的问题。因此，这对于苏联科学家而言成为一篇信仰的文章。
当利弗席兹和哈拉尼科夫发表其断言时，我是一名21岁的研究生，为了完成博士论文，我正在寻找一个问题。我不相信他们所谓的证明，于是就着手和罗杰 ． 彭罗斯一起发展新的数学方法去研究这个问题。我们证明了宇宙不能反弹。如果爱因斯坦的广义相对论是正确的，就存在一个奇点，这是具有无限密度和无限时空曲率的点，时间在那里有一个开端。
在我得到第一个奇点结果数月之后，即1965年10月，人们得到了确认宇宙有一个非常密集开端的思想的观察证据，那是发现了贯穿整个空间的微弱的微波背景。这些微波和你使用的微波炉的微波是一样的，但是比它微弱多了。它们只能将匹萨加热到摄氏负270.4度, 甚至无法将匹萨化冻，更不用说烤熟它。实际上你自己就可以观察到这些微波。把你的电视调到一个空的频道去，在荧幕上看到的雪花的百分之几就归因于这个微波背景。早期非常热和密集状态遗留下的辐射是对这个背景的仅有的合理解释。随着宇宙膨胀，辐射一直冷却下来，直至我们今天观察到它的微弱的残余。
虽然彭罗斯和我自己的奇性定理预言，宇宙有一个开端，这些定理并没有告诉宇宙如何起始。广义相对论方程在奇点处崩溃了。这样，爱因斯坦理论不能预言宇宙如何起始，它只能预言一旦起始后如何演化。人们对彭罗斯和我的结果可有两种态度。一种是上帝由于我们不能理解的原因，选择宇宙的启始方式。这是约翰．保罗教皇的观点。在梵帝冈的一次宇宙论会议上，这位教皇告诉代表们，在宇宙起始之后，研究它是可以的。但是他们不应该探究起始的本身，因为这是创生的时刻，这是上帝的事体。我暗自庆幸，他没有意识到，我在会议上发表了一篇论文，刚好提出宇宙如何起始。我可不想像伽利略那样被递交给宗教裁判厅。
对我们结果的另外解释，这也是得到大多数科学家赞同的解释。这个结果显示，在早期宇宙中的非常强大的引力场中，广义相对论崩溃了，必须用一个更完备的理论来取代它 。因为广义相对论没有注意到物质小尺度结构，而后者是由量子理论制约的，所以人们预料总要进行这种取代。在通常情况下，因为宇宙的尺度和量子理论的微观尺度相比较极为巨大，所以是否取代无所谓。但是当宇宙处于普朗克尺度，也就是1千亿亿亿亿份之一米时，这两个尺度变成相同，必须考虑量子理论。
为了理解宇宙的起源，我们必须把广义相对论和量子理论相结合。里查德 ． 费恩曼对历史求和的思想似乎是实现这个目标的最佳方法。里查德 ． 费恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的脱衣舞酒吧里敲小鼓，又是加州理工学院卓越的物理学家。他提议一个系统从状态A到状态B经过所有可能的路径或历史。
每个路径或者历史都有一定的振幅和强度。而系统从A到B的概率是将每个路径的振幅加起来。存在一个由兰干酪制成月亮的历史。但是其振幅很低。这对于老鼠来说不是一个好消息。
宇宙现在状态的概率可将结局为这个状态的所有历史叠加得到。但是这些历史如何起始的呢？这是一个改头换面的起源问题。是否需要一个造物主下达命令，宇宙如此这般起始呢？还是由科学定律来确定宇宙的初始条件呢？
事实上，即便宇宙的历史回到无限的过去，这个问题仍然存在。但是如果宇宙只在150亿年前起始，这个问题就更加急切。询问在时间的开端会发生什么，有点像当人们认为世界是平坦的，询问在世界的边缘会发生什么一样。世界是一块平板吗？海洋从它边缘上倾泻下去吗？我已经用实验对此验证过。我环球旅行过，我并没有掉下去。
正如大家知道的，当人们意识到世界不是一块平板，而是一个弯曲的面时，在宇宙的边缘发生什么的问题就被解决了。然而，时间似乎不同。它显得和空间相分离。像是一个铁轨模型。如果它有一个开端，就必须有人去启动火车运行。
爱因斯坦的广义相对论将时间和空间统一成时空。但是时间仍然和空间不同，它正像一个通道，要么有开端和终结，要么无限地伸展出去。然而，詹姆．哈特尔和我意识到，当广义相对论和量子论相结合时，在极端情形下，时间可以像空间中另一方向那样行为。这意味着，和我们摆脱世界边缘的方法类似，可以摆脱时间具有开端的问题。
假定宇宙的开端正如地球的南极，其纬度取时间的角色。宇宙就在南极作为一个起始点。随着往北运动，代表宇宙尺度的常纬度的圆就膨胀。诘问在宇宙开端之前发生了什么是没有意义的问题。因为在南极的南边没有任何东西。
时间，用纬度来测量，在南极处有一个开端。但是南极和其他的点非常相像。至少我听别人这么讲的。我去过南极洲，没有去过南极。
同样的自然定律正如在其他地方一样，在南极成立。长期以来，人们说宇宙的开端是正常定律失效之处，所以宇宙不应该有开端。而现在，宇宙的开端由科学定律来制约，所以反对宇宙有开端的论证不再成立。
詹姆·哈特尔和我发展宇宙自发创生的图景有一点像泡泡在沸腾的水中形成。
其思想是，宇宙最可能的历史像是泡泡的表面。许多小泡泡出现，然后再消失。这些对应于微小的宇宙，它们膨胀，但在仍然处于微观尺度时再次坍缩。它们是另外可能的宇宙，由于不能维持足够长的时间，来不及发展星系和恒星，更不用说智慧生命了，所以我们对它们没有多大兴趣。然而，这些小泡泡中的一些会膨胀到一定的尺度，到那时可以安全地逃避坍缩。它们会继续以不断增大的速率膨胀，形成我们看到的泡泡。它们对应于开始以不断增加的速率膨胀的宇宙。这就是所谓的暴胀，正如每年的价格上涨一样。
通货膨胀的世界记录应归一战以后的德国。在18月期间价格增大了一千万倍。但是，它和早期宇宙中的暴胀相比实在微不足道。宇宙在比一秒还微小得多的时间里膨胀了十的30次方倍。和通货膨胀不同，早期宇宙的暴胀是非常好的事情。它产生了一个非常巨大的均匀的宇宙，正如我们观察到的。然而，它不是完全均匀的。在对历史求和中，稍微具有无规性的历史和完全均匀和规则历史的概率几乎相同。因此，理论预言早期宇宙很可能是稍微不均匀的。这些无规性在从不同方向来的微波背景强度上引起小的变化。利用MAP(微波各向异性) 卫星已经观察到微波背景，发现了和预言完全一致的变化。这样，我们知道自己正在正确的道路上前进。
早期宇宙中的无规性，意味着在有些区域的密度，比其他地方的稍高。这些额外密度的引力吸引使这个区域的膨胀减缓，而且最终能够使这些区域坍缩形成星系和恒星。请仔细看这张微波天图。它是宇宙中一切结构的蓝图。我们是极早期宇宙的量子起伏的产物。上帝的确在掷骰子。
在过去的百年间，我们在宇宙学中取得了惊人的进步。广义相对论和宇宙膨胀的发现，粉碎了永远存在并将永远继续存在的宇宙的古老图像。取而代之，广义相对论预言，宇宙和时间本身都在大爆炸处起始。它还预言时间在黑洞里终结。宇宙微波背景的发现，以及黑洞的观测，支持这些结论。这是我们的宇宙图像和实在本身的一个深刻的改变。
虽然广义相对论预言了，宇宙来自于过去一个高曲率的时期，但它不能预言宇宙如何从大爆炸形成。这样，广义相对论自身不能回答宇宙学的核心问题，为何宇宙如此这般。然而，如果广义相对论和量子论相合并，就可能预言宇宙是如何起始的。它开始以不断增大的速率膨胀。这两个理论的结合预言，在这个称作暴胀的时期，微小的起伏会发展，导致星系、恒星以及宇宙中所有其他结构的形成。对宇宙微波背景中的小的非均匀性的观测，完全证实了预言的性质。这样，我们似乎正朝着理解宇宙起源的正确方向前进，尽管还有许多工作要做。当我们通过精密测量空间航空器之间距离，进而能够检测到引力波，就会打开极早期宇宙的新窗口。引力波从最早的时刻自由地向我们传播，所有介入的物质都无法阻碍它。与此相比较，自由电子多次地散射光。这种散射一直进行到30万年后电子被凝结之前。
尽管我们已经取得了一些伟大成功，并非一切都已解决。我们观察到，宇宙的膨胀在长期的变缓之后，再次加速。对此理论还不能理解清楚。缺乏这种理解，对宇宙的未来还无法确定。它会继续地无限地膨胀下去吗？暴胀是一个自然定律吗？或者宇宙最终会再次坍缩吗？新的观测结果，理论的进步正迅速涌来。宇宙学是一个非常激动人心和活跃的学科。我们正接近回答这古老的问题：我们为何在此？我们从何而来？
谢谢各位。
2．《时间简史》译者序 （吴忠超）
宇宙论是一门既古老又年轻的学科。作为宇宙里高等生物的人类不会满足于自身的生存和种族的绵延，还一代代不懈地探索着存在和生命的意义。但是，人类理念的进化是极其缓慢和艰苦的。从亚里士多德--托勒密的地心说到哥白尼--伽利略的日心说的演化就花了2000年的时间。令人吃惊的是，尽管人们知道世间的一切都在运动，只是到了本世纪20年代因哈勃发现了红移定律后，宇宙演化的观念才进入人类的意识。人们甚至从来没有想到过宇宙还会演化。牛顿的万有引力定律表明，宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态。即使在爱因斯坦的广义相对论中，情况也好不到哪儿去，为了得到一个稳定的宇宙模型，他曾将宇宙常数引进理论中。他们都希望在自己的理论中找到稳定的宇宙模型。可见，宇宙演化的观念并不是产生于这些天才的头脑之中。
将哈勃的发现当成现代宇宙论的诞生是公平的。哈勃发现，从星系光谱的红移可以推断，越远的星系以越快的速度离开我们而去，这表明整个宇宙处于膨胀的状态。从时间上倒溯到过去，估计在100亿到200亿年前曾经发生过一桩开天辟地的大事件，即宇宙从一个极其紧致、极热的状态中大爆炸而产生。伽莫夫在1948年发表的一篇关于热大爆炸模型的文章中作出了一个惊人的预言，早期大爆炸的辐射仍残存在我们周围，不过由于宇宙膨胀引起的红移，其绝对温度只余下几度左右，在这种温度下，辐射是处于微波的波段。但在1965年彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙微波背景辐射之前，人们并不认真对待此预言。
一般认为，爱因斯坦的广义相对论是用于描述宇宙演化的正确的理论。在经典广义相对论的框架里，霍金和彭罗斯证明了，在很一般的条件下，空间—时间一定存在奇点，最著名的奇点即是黑洞里的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处，所有定律以及可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点处的边界条件，才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化。由于边界条件只能由宇宙外的造物主所给定，所以宇宙的命运就操纵在造物主的手中。这就是从牛顿时代起一直困扰人类智慧的第一推动问题。
如果空间—时间没有边界，则就不必劳驾上帝进行第一推动了。这只有在量子引力论中才能做到。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态，空间—时间可看成一有限无界的四维面，正如地球的表面一样，只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论，如星系、恒星等等的成团结构，大尺度的各向同性和均匀性，空间--时间的平性，即空间--时间基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能，还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论的意义在于它真正使宇宙论成为一门成熟的科学，它是一个自足的理论，即在原则上，单凭科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来。
本书作者是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。70年代他和彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。1973年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有板其基本的意义，它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。
1974年以后，他的研究转向量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论，但它的一些特征已被发现。例如，空间—时间在普郎克尺度（10＾-33厘米）下不是平坦的，而是处于一种泡沫的状态。在量子引力中不存在纯态，因果性受到破坏，因此使不可知性从经典统计物理、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。
1980年以后，他的兴趣转向量子宇宙论。
本书的副题是“从大爆炸到黑洞”。霍金认为他一生的贡献是，在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平，而且整个宇宙正是起始于此。
理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化，但就观念而言，现在已经相当完备了。
霍金的生平是非常富有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一，他的贡献是在他20年之久被卢伽雷病禁锢在轮椅上的情况下做出的，这真正是空前的。因为他的贡献对于人类的观念有深远的影响，所以媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。尽管如此，译者之一于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时，门打开后，忽然脑后响起一种非常微弱的电器的声音，回头一看，只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上，他自己驱动着电开关。译者尽量保持礼貌而不显出过分吃惊，但是他对首次见到他的人对其残废程度的吃惊早已习惯。他要用很大努力才能举起头来。在失声之前，只能用非常微弱的变形的语言交谈，这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字，看书必须依赖于一种翻书页的机器，读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到，他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号，经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。
在富有学术传统的剑桥大学，他目前担任着也许是有史以来最为崇高的教授职务，那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。
