宇宙之书——推荐序一

在广义相对论和现代宇宙学的研究方面，英国有很强的学术传统，特别是剑桥大学，一直是国际上宇宙学研究的一个主要中心。从爱丁顿开始，到稳恒态宇宙学的主将霍伊尔，再到以发现黑洞辐射而著名的霍金，英国有许多一流的宇宙学家。而且英国宇宙学家还有一个优良传统，就是他们当中很多人（包括上面提到的几位）都非常喜爱且擅长撰写科普作品。这些作品不仅内容新颖，介绍了宇宙学研究的前沿成果，而且语言风趣幽默，影响了世界各地的许多青少年。有不少宇宙学家，最早就是因为读了这些书而对宇宙学发生兴趣的。 约翰· D. 巴罗教授也是一位多产的英国宇宙学家。截至2012年底，他已经撰写了四百八十多篇论文、二十多本书，还为报刊、杂志等写了很多评论。巴罗教授在宇宙学模型及其观测检验方面完成了大量的研究工作，特别是在检验可变的引力常数方面。我自己的博士毕业论文研究也在这一领域。1999年我从哥伦比亚大学毕业时，巴罗刚刚就任剑桥大学应用数学与理论物理学系教授，我获得了一个到他那里做博士后的机会。不过，由于那时我刚刚开始和一位女孩谈恋爱，因此我选择了留在美国而没有去他那里——补偿我的是，这位女孩后来成了我妻子。直到2010年夏天，我才有机会再去剑桥访问，并在那里见到了他。 巴罗教授有几本科普书已被译成中文，在剑桥的访问结束时他赠给了我几本，使我得以愉快地消磨了回国飞机上的一段时光。这几本书并不像教科书那样系统地介绍某个理论或某种知识，而是有点像一位博学的朋友和你在咖啡馆聊天那样，东拉西扯却又让人兴味盎然。对于一个典型的理科男，也就是那些对数学、物理、天文、哲学、历史之类内容感兴趣的人来说，它们无疑是非常饶有兴味的消遣读物。 本书在某些方面的风格与那几本书也有些相似，里面有不少作者颇费了一番工夫收集甚至考证出来的关于学者们的各种奇闻轶事和八卦，还有许多本来和主题风马牛不相及但被引用时又让人有画龙点睛之感的幽默引语。不过，就内容而言，本书却相当系统。正如它的标题所示，它介绍了从古老的托勒密时代开始直到最近，研究者们为了理解宇宙而构想出的各种各样稀奇古怪的宇宙理论。现在对宇宙学感兴趣的一般读者们不难从许多科普书籍中找到对标准的大爆炸宇宙学理论的介绍，但本书所介绍的许多宇宙学理论，比如说在有些维度上膨胀而在另一些维度上收缩的卡斯纳宇宙、允许时间旅行的哥德尔旋转宇宙、九种类型的均匀而又各向异性的比安基宇宙等，则很少在科普书籍上露面，甚至对于一些专业的宇宙学研究者而言，如果不做理论研究的话，往往也只是在广义相对论教科书的脚注或者习题里才偶尔与之邂逅。既然这些模型并非主流，甚至有些已被淘汰，那么为什么要在一本面向公众的书中加以介绍呢？科学是在不同学说的竞争中发展的，现代被学者们普遍接受的标准宇宙模型，也是在经过观测和实验检验，击败了众多对手之后才脱颖而出的。但由于科普书籍通常不得不做的过于简化的处理，不少喜爱思索的读者在读完介绍大爆炸宇宙学的书籍后往往并不能完全满足而会产生这样的疑问：你们宇宙学家是有一些观测的证据，但难道对这些观测就不容许有其他的解释吗？读完本书，你可能对科学发展的历史会有一种不同的认识：其实，学者们一直都在创建不同的宇宙学理论；许多学说尽管在竞争中落败了，但对它们的研究，同样丰富和加深了我们对宇宙的理解。 本书也介绍了多重宇宙和人择原理这些仍处在激烈争议中的“后现代”宇宙学说。对这类学说，许多——也许是大部分——从事专业宇宙学研究的人都不太喜欢，认为它们充满了玄学味道，其论证随时可能陷入逻辑漏洞，也无法被观测和实验所证伪——而可证伪性不正是真正科学理论的标志吗？但无可否认的是，不管你喜不喜欢，从逻辑出发，多重宇宙和人择原理是可能的。对这些问题的思索和研究，虽然很难取得那种被学术界一致认可的发现，但对于加深我们对宇宙的理解，却仍是很有必要且也是非常有趣的。不过，关于这些问题的论证往往是颇为抽象难懂的，而且往往还夹杂着一般人所不熟悉的暴胀宇宙学和弦论中一些复杂的技术问题和术语。本书的介绍是比较清晰而平易的，抛开了这些技术上的细节而更多地指向问题的本质。当然，这个“平易”是相对而言的，它还是要求读者具有相当的知识基础。比如，下面这段话是我感到关于人择原理最简明的解释：“重点不在于宇宙拥有特定属性的概率，而在于宇宙中可能存在观测者（“生命”）的同时，也拥有这种特定属性的条件概率。”一下子就点透了人择原理最基本的思想。当然，你必须很熟悉或者至少是了解“条件概率”的概念才会对这段话有这种“通透”的感觉。 总之，巴罗教授的这本著作是一本颇为有趣、让人大开眼界的宇宙学科普书籍。无论是初次接触宇宙学的人，还是对之有一定了解甚至从事专业研究的人，都可以从阅读此书中得到一些乐趣。我愿向所有对宇宙学感兴趣的读者们推荐本书。 陈学雷 中国科学院国家天文台