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自从阿尔伯特·爱因斯坦1915年首次提出广义相对论以来，物理学家们一直在探索和质疑这一理论。他们的工作已揭开了宇宙中大量令人惊奇的秘密，很多人相信，更为神奇的奇迹正有待揭秘。

广义相对论为我们对时间的起源和宇宙中所有恒星和星系的演化的理解提供了关键的理论。这一理论的坚定支持者不仅揭示了宇宙极大尺度的物质属性，而且为最小尺度上的存在性研究开辟了道路，并解释了实在的结构是如何突现的。我们正处在现代物理学的一场重大变革之中。由于科学家在空间上能比以往任何时候都看得更远、更清楚，因此《完美理论》揭示了广义相对论的更广阔的相关性，向我们展示了宇宙从哪里开始，它的现状，以及它还将带领我们奔向何方。

引言

第1章 如果一个人自由下落

第2章 最有价值的发现

第3章 正确的数学，可憎的物理

第4章 坍缩的恒星

第5章 鹦鹉学舌

第6章 无线电时代

第7章 惠勒叫法

第8章 奇点

第9章 统一的困境

第10章 看见引力

第11章 暗宇宙

第12章 时空的终点

第13章 惊人的外推

第14章 待要发生的事情

致谢

注释

参考书目及文献

名词索引

作者：佩德罗G. 费雷拉（Pedro G. Ferreira）

佩德罗G. 费雷拉从小在葡萄牙和英国长大，2000年进入牛津大学，从那以后，他像一颗新星在科学界耀眼地升起，曾在伦敦、伯克利和欧洲核子研究中心工作过，目前是牛津大学天体物理学教授。

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資訊永遠不會毀滅——直到它碰上一個黑洞。如果你把這本書丢進一個黑洞，它會從你眼前消失。黑洞的質量及表面積會有些微的增加，而且它會輻射出光。最終那個黑洞會完全蒸發而消失不見，只留下一團沒有任何特徵的輻射。如果你是將質量和這本書一樣大的一袋空泵丢進去，也會發生完全相同的事：黑洞的面積會增加，它還會輻射出光而最終消失不見，到頭來你得到的是同樣一團沒有任何特徵的輻射。在這两個情形下，最終的產物都完全相同，雖然你是以相當不一樣的方式開始一切。事實上，我們甚至不需要等到黑洞消失，就知道有這樣的結果。當黑洞輻射出能量時，它們看起來都一樣，你根本不可能重新查出我們一開始是丢這本書、或是一袋空氣進到黑洞中。資訊已經消失了。

我决定自学广义相对论。我搜遍大学图书馆，找到了一些由20世纪最伟大的物理学家和数学家编撰的专著和教材。这些作者里有剑桥皇家天文学家亚瑟·爱丁顿、格丁根几何学家赫尔曼·外尔、量子物理学之父埃尔温·薛定谔和沃尔夫冈·泡利等。所有这些大家都用自己的独特方式讲述了该如何教授爱因斯坦的这门理论。有一本大部头著作看起来就像一厚本电话簿，有一千多页，里面还有三位美国相对论专家的赞词和评论。而另外一本由量子物理学家保罗·狄拉克所撰的小书则薄得勉强凑够了70页。我觉得我进入了一个由最富魅力的物理学大家所构筑的全新的概念世界。

理解他们的思想不是很容易。我不得不学着用一种全新的方式一一种在最初阶段需要用难以捉摸的几何学和深奥的数学的方式一来思考。解码爱因斯坦理论需要掌握不熟悉的数学语言。当时我还不知道当年爱因斯坦自己也是做足了同样的功课才建立起他的这一理论。一旦掌握了这种语言的词汇和语法，阅读起来就变得得心应手了，同时也由此开始了我一生的对广义相对论的迷恋。

1905年，在短短的几个月内，爱因斯坦写就了颠覆传统物理学的一系列论文。在那种灵感进发的状态下，他指出光的行为像能量束，更像物质粒子。他还表明，水中花粉和尘埃的颠三倒四的混乱路径可能源自水分子的振动，即水分子之间的振荡和反弹。他解决了一个已经因扰物理学家近半个世纪的问题：物理定律表现得看起来不同，这取决于你如何看待它们。他将它们与他的相对性原理捏合到了一起。

英国人亚瑟·爱丁顿以善骑自行车长途旅行著称。他曾设计了一个号码“E”来标记他骑自行车的耐力。简单来说，E是他一天骑车超过E英里的最大天数。我怀疑我的E数是否会大于5或6，因为在我这生里，一天骑自行车6英里（1英里=1。609千米，下同）的次数不会超过6次。我知道这是个可怜的数字。当爱丁顿去世时，他的E数是87，这意味着他有87次每天骑车超过87英里的个人记录。他独特的耐力和毅力使他受益匪浅，让他在生活的方方面面都取得了惊人的成果。

在我的书架上有两本广义相对论的教材，它们标示着黄金时代的结束。它们风格迥异。其中一本，《引力论》，由约翰·惠勒和他的两个杰出弟子一 查尔斯·米斯纳和基普·索恩一共同撰写。这本书有1000多页，配上黑色封面就像一本厚重的电话簿。其中精美

的插图和你想知道的关于时空的一切。MTW'可谓名副其实，里面有各种各样奇奇怪怪的惠勒叫法，那些都是惠勒在他的讲座和会议上不断想出的概念。另一本教材由斯蒂芬·温伯格一粒子物理学标准模型的创始人之一一撰写。温伯格不仅是量子物理学的顶尖人物之一，而且还涉足广义相对论，他的这本《引力论和宇宙论》是一本编选仔细、考虑周到的爱因斯坦理论的入门教材。MTW里有的很多东西它都有，但没前者那么铺张。并且，考虑到在它出版之前的0年中的那些令人兴奋的发现，因此温伯格的书里没有太多地谈到黑洞。事实上，黑洞只是作为某种展望的东西在书中某一小节的结尾被谨慎地提到，仿佛从广义相对论推导出黑洞概念来显得有点过分了。

每次我就我目前的工作给公众做演讲时，总有人问我同样的问题：“大爆炸之前有什么？”我给出过各种解释。要点就是“不存在之前，不存在时间，大爆炸没有之前”。我的同事乔斯琳·贝尔·伯内尔的回答则更具禅宗意味：“这就像站在北极问哪儿是北。”如果我可以用数学来解释，那事情将容易得多，但我不能这样做，因为大部分听众会发现他们如堕五里雾中。而且几十年来，由于史蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯的奇点定理，我们的确认为大爆炸之前什么都没有。这是诸多真理一 数学真理一中的一条真理，对这些出自广义相对论黄金时代的真理，我们还不能玩得转。

书籍介绍

自从阿尔伯特·爱因斯坦1915年首次提出广义相对论以来，物理学家们一直在探索和质疑这一理论。他们的工作已揭开了宇宙中大量令人惊奇的秘密，很多人相信，更为神奇的奇迹正有待揭秘。

广义相对论为我们对时间的起源和宇宙中所有恒星和星系的演化的理解提供了关键的理论。这一理论的坚定支持者不仅揭示了宇宙极大尺度的物质属性，而且为最小尺度上的存在性研究开辟了道路，并解释了实在的结构是如何突现的。我们正处在现代物理学的一场重大变革之中。由于科学家在空间上能比以往任何时候都看得更远、更清楚，因此《完美理论》揭示了广义相对论的更广阔的相关性，向我们展示了宇宙从哪里开始，它的现状，以及它还将带领我们奔向何方。