时间简史（儿童版）

在我的一生中，我享有与父亲史蒂芬的朋友和同事们一起消磨时光、交谈和探讨一些关于伟大的世界问题的非凡特权。我的父亲是一位了不起的科学家，他意识到用人们可以理解的方式谈论他所从事的工作多么重要。他认为每个人都有权知道科学家的所作所为及其意义。所以作为一个爱问问题的女孩，对于我来说，得到解答极为正常。有时答案令人困惑或令人发指，甚至让我生气，但是我从那些知其所言的人那里得到了答案。听他们的解答或者问更多的问题，让我觉得仿佛壮丽的宇宙触手可及。

当我长大后，我意识到有这样的机会是多么难得。如果我的工作只有一件事，那就是分享我一生中极为幸运的一面——通过把他们写进书中的方式，让人们了解这些引人入胜、见解独到、富有创造力、才华横溢又幽默风趣的人们。从我和父亲合著的本书（《乔治的宇宙：秘密钥匙》）里父亲令人惊叹的论文开始，整个乔治系列因各领域大神科学家和专家的发声而更充实、更具启发性；写下其研究成果及工作生活以飨年轻读者。

当然，由于有了互联网，比起我小时候，现在我们能够更容易地获得更多的信息。但这意味着什么？你如何判断在互联网上了解的信息的真实和正确性？当我和父亲一起写书时，我们意识到可以在我们“大家庭”成员——专家和科学家的帮助下将信息变成知识。这本书将我们收集的所有精彩文章和知识整理为一本书，并添加了一些我一直想要加进来的令人惊喜的新内容，例如遗传学、平行宇宙以及关于黑洞的新论文。

我们作者们的新作还探讨了人工智能的道德准则和否定科学的问题，以及我们有史以来年轻的撰稿人谈到了气候变化和青少年对全球变暖的感想。

自从父亲和我次想到写一个男孩掉进黑洞后会发生怎样的故事以来，似乎已经过去很长时间了。我们合著本书的灵感来自于生日聚会上我问父亲的一个问题，这个问题促使我们写一本书来作出回答——现在，在这第七本也是后一本书中，我想我们可以坦诚地说，如果你提出一个问题，你永远不会知道将会有怎样的结果。在《乔治的宇宙：秘密钥匙》中，科学家和安妮的父亲埃里克正在为孩子们写一本书，叫做《宇宙用户指南》。正是此书。

很高兴也很荣幸与你一同踏上这段旅程。如果你已经是我们的读者了，谢谢！如果你还不是——请跳上宇宙飞船，准备升空吧！祝你宇宙冒险之旅好运，记住，别飞得离黑洞太近……

如果一个人掉进黑洞会怎么样？这个在生日聚会上的问题使得霍金和女儿为孩子们创作了这本儿童版的《时间简史》，这本书将告诉孩子们很多宇宙知识，有关宇宙的起源，如何去宇宙探索，宇宙中的生命在哪里，暗物质和暗能量的探寻，时间旅行和动钟之谜，到未来去等知识，书中还收录了世界上著名科学家们精彩的文章。这本书在“乔治的宇宙”系列中，安妮的爸爸、科学家埃里克为孩子们写了一本书，名为《宇宙用户指南》，这就是这本书。

如果一个人掉进黑洞会怎么样？这个在生日聚会上的问题使得霍金和女儿为孩子们创作了这本儿童版的《时间简史》，这本书将告诉孩子们很多宇宙知识，有关宇宙的起源，如何去宇宙探索，宇宙中的生命在哪里，暗物质和暗能量的探寻，时间旅行和动钟之谜，到未来去等知识，书中还收录了世界上著名科学家们精彩的文章。这本书在“乔治的宇宙”系列中，安妮的爸爸、科学家埃里克为孩子们写了一本书，名为《宇宙用户指南》，这就是这本书。

史蒂芬•霍金，1942年1月8日出生于英国牛津，是近代伟大的物理学家之一。他是剑桥大学的卢卡斯数学教授，获得了包括总统自由勋章在内的众多奖项和荣誉，著有《时间简史》《果壳中的宇宙》《大设计》等著作。2018年3月14日，霍金逝世，长眠于西敏寺，与牛顿和达尔文为邻。

露西•霍金，生于1970年11月2日，她曾是一名记者，为英国报纸撰写过大量文章，她与父亲史蒂芬•霍金共同创作了《乔治的宇宙》系列书籍（共6册）。她是2008年科学普及奖的获得者。

序言

章 起源

宇宙的创生

穿越太空之旅

万物理论

大爆炸

宇宙的膨胀

生命是否来自火星？ 

生命是如何起源？

生命史

遗传学

第二章 地球上有什么？

地球：由什么组成

地球上的“一天”有多长时间？

古迪洛克带

地球海洋

地球火山、太阳系及系外火山

地球由什么构成？

粒子碰撞

不确定性和薛定谔的猫

M理论——十一个维度！

构建生命之基石

地球平面论者、月球骗子和反疫苗者

第三章 探索宇宙

太空跳伞

夜空

我们的月球

光与星

太阳系

水星

金星

火星

木星

土星

天王星

海王星

冥王星

零星点点

地外行星

半人马座阿尔法星

巨蟹座55

仙女座

太空中的卫星

平行宇宙

第四章 暗物质

月球阴暗面

宇宙黑暗面

暗物质和暗能量

黑洞

中子星

奇点

走向黑暗

黑洞

第五章 宇宙中的生命

我们为什么要进入太空？ 

火星上真的有生命吗？

为火星建造火箭

想象火星上的生命

太空中的人类

总观效应

德雷克公式

零重力飞行

机器人太空旅行

彗星

光及其在太空中的传播

与外星人取得联系

声音在太空中的传播

外太空有人吗？

第六章 时间旅行……

虫洞和时间旅行

空间、时间和相对论

时间旅行和动钟之谜

第七章 ……到未来去！

我的机器人，你的机器人

机器人伦理

人工智能

谈机器人的道德准则

什么是计算机？

通用图灵机

有什么是计算机做不了的？

量子计算机

3D打印

无人驾驶汽车

地球面临的问题

未来食物

政治的未来是…… 你！ 

未来之城

互联网：隐私、身份和信息

气候变化

如果一个人掉进黑洞会怎么样？这个在生日聚会上的问题使得霍金和女儿为孩子们创作了这本儿童版的《时间简史》，这本书将告诉孩子们很多宇宙知识，有关宇宙的起源，如何去宇宙探索，宇宙中的生命在哪里，暗物质和暗能量的探寻，时间旅行和动钟之谜，到未来去等知识，书中还收录了世界上著名科学家们精彩的文章。这本书在“乔治的宇宙”系列中，安妮的爸爸、科学家埃里克为孩子们写了一本书，名为《宇宙用户指南》，这就是这本书。

史蒂芬•霍金，1942年1月8日出生于英国牛津，是近代伟大的物理学家之一。他是剑桥大学的卢卡斯数学教授，获得了包括总统自由勋章在内的众多奖项和荣誉，著有《时间简史》《果壳中的宇宙》《大设计》等著作。2018年3月14日，霍金逝世，长眠于西敏寺，与牛顿和达尔文为邻。

露西•霍金，生于1970年11月2日，她曾是一名记者，为英国报纸撰写过大量文章，她与父亲史蒂芬•霍金共同创作了《乔治的宇宙》系列书籍（共6册）。她是2008年科学普及奖的获得者。

内容试读：

关于世界的起源流传着很多不同的故事。例如，根据中非Bushongo人的说法，世界太初只有黑暗、水和伟大的Bumba神。一天，Bumba神肚子疼，吐出了太阳。太阳晒干了一些水，留下了陆地。他依然疼痛不止，接着吐出了月亮和星辰，然后吐出了一些动物——豹子、鳄鱼、乌龟，后吐出了人。

其他民族也有自己的故事。这是他们试图回答大问题的早期尝试：

• 我们为什么在这里?
• 我们来自哪里？

回答这些问题的个科学证据是在大约一个世纪以前发现的。人们发现其他星系正在远离我们。宇宙在膨胀，星系之间的距离越来越远。这意味着过去星系之间的距离更近。大约140亿年前，宇宙的温度很高，密度很大。它开始分离的那一刻叫做宇宙大爆炸。

宇宙自大爆炸起膨胀得越来越快，这种现象被称为通货膨胀，它也用来描述商店里价格不断上涨的方式。宇宙早期的通胀比物价通胀要快得多：我们认为，如果物价在一年内翻倍，那么通货膨胀率就会很高，但宇宙的尺寸在极短的时间内翻了好几倍。

通胀使宇宙变得非常大，非常平滑和平坦。但它又并非完全平滑的：宇宙在不同的地方有微小的变化。这些变化造成了早期宇宙温度的微小差异，我们可以从所谓的宇宙微波背景中看到这一点。这些变化意味着一些地区的扩张速度将略微放缓，变化较慢的区域终会停止膨胀，坍缩形成星系和恒星。我们的存在应归功于这些变化。如果早期的宇宙是完全平滑的，就不会有星系或恒星，因此生命就不可能发展。

穿越太空之旅

出发之前，我们必须理解“航行”和“宇宙”这两个术语的含义。“宇宙”一词的字面意思是存在的一切。然而，天文学历史可以看作是一系列步骤，每走一步，宇宙似乎就变得更大。所以我们所说的“一切”也会随着时间的推移而改变。

如今，大多数宇宙学家接受大爆炸理论——根据该理论，宇宙在大约140亿年前开始处于大压缩状态。这意味着我们能看到的远的距离是自宇宙大爆炸以来光走过的距离。这定义了可观测宇宙的大小。

那么“航行”是什么意思呢？首先，我们必须区分观测宇宙和穿越宇宙。观测是天文学家的工作，以及我们将会看到他们回顾过去。旅行是宇航员做的事，包括穿越太空。旅行还包括另一种航行。因为当我们从地球旅行到可观测宇宙的边缘时，我们实际上是在追溯人类关于宇宙尺度的思想历史。现在我们将依次讨论这三段旅程。

穿越时间之旅

天文学家接收到的信息来自以光速（300,000千米/秒）传播的电磁波。光速虽然非常快但它是有限的，天文学家经常用光旅行时间传播的距离来测量距离。例如，光从太阳到达我们需要几分钟，但从近的恒星到我们则需要几年，从近的大星系（仙女座）到我们需要几百万年，从遥远的星系到我们需要几十亿年。

这意味着当一个人超远距离观测时，他也在更深入地观测过去。例如，如果我们观察一个1000万光年远的星系，我们看到的是它1000万年前的样子。因此，从这个意义上说，一次穿越宇宙的旅行不仅是一次穿越太空的旅行；也是一次穿越时间的旅行——正好回到大爆炸。

我们不可能一直观测到大爆炸。早期的宇宙太热了，形成了一团粒子雾，导致我们的视线无法穿透。当宇宙膨胀时，它冷却了，大爆炸后38万年，雾消散了。然而，我们仍然可以用我们的理论来推测在那之前的宇宙是什么样子的。由于密度和温度随着时间的推移而增加，我们的推测依赖于我们在高能物理学领域的理论，但我们现在对宇宙的历史有了相当完整的了解。

人们可能认为我们穿越时间的旅行会在大爆炸时结束。然而，科学家们现在正试图理解创造本身的物理原理，任何能够产生我们宇宙的机制原则上还可以产生其他的宇宙。例如，一些人认为宇宙经历了膨胀和坍缩的周期，给我们留下了在时间拉长的宇宙。另一些人认为，我们的宇宙只是散布在太空中的许多“泡泡”之一。这些是所谓的“多元宇宙”提议的变体。

太空之旅

由于时间的原因，在宇宙中进行物理旅行更具挑战性。物理学家阿尔伯特·爱因斯坦提出了关于空间和时间的两个重要理论。他在1905年发表的《狭义相对论》中提出，宇宙飞船的运行速度不可能超过光速。这意味着至少需要10万年才能穿过银河系，100亿年才能穿过宇宙——至少在地球上的人看来是这样。但狭义相对论还预测，对于移动的观察者来说，时间流逝得更慢，因此对宇航员本身而言旅程可能更快。的确，如果一个人能以光的速度旅行，那么时间将不会流逝！

没有一艘宇宙飞船能像光速一样快，但仍然可以逐渐加速到这个速度；那所经历的时间将比地球上的时间短得多。例如，如果一个人被推进由于地球上的重力导致的物体坠落的加速过程中，穿越我们的银河系似乎只需要大约30年的时间。因此，你可以在自己的一生中回到地球，但是你的朋友们早已死去。如果一个人继续在银河系外加速一个世纪，原则上，他就可以到达目前可观测到的宇宙的边缘！

爱因斯坦的另一个理论——广义相对论（1915年）可能允许更多奇异的可能性。例如，也许有一天宇航员可以使用虫洞或空间扭曲——就像《星际迷航》和其他的流行科幻小说系列一样——使旅程变得更快，回到家而不会失去任何朋友。但这些都只是推测。

作者寄语：

“这一刻已经到来，我们是时候看向整个宇宙而非囿于自我……我们可以大胆探索前人未曾涉足的领域，谁知道我们会发现什么或者遇见谁呢？”

——史蒂芬•霍金

读者评价：

Sue Warren, Blogger

“尽管有科学内容，但文章的写作风格非常通俗易懂，研究的主题也很多，从宇宙的物理解释到地球科学，再到机器人和未来的预测。强烈推荐给10岁以上好奇的人。”

Bill Norton

Amazingly Simple to Understand

它应该是为青少年写的，它教会了我很多。写得如此简单，但不是以一种高人一等的方式。放在咖啡桌上的好书，在别人的书旁边，时间和空间的历史，或者浴室，或者床头的旁边。我肯定会拿它和我一起去度假。这也是送给任何十几岁孩子的绝妙礼物。

Louise Lacey

Lovely Book

这本可爱的书适合我们所有的孩子和成年人阅读。它在我们客厅的咖啡桌上，供大家阅读。