圖書描述
霍金逝世週年紀念
天文學＋物理學經典（復刻精裝版）
五百年來，中文版第一次齣齊
霍金 主編、導讀
「如果說我看得比彆人遠，那是因為我站在巨人的肩上。」牛頓( Isaac Newton,1642-1727)的這句話已經成為科學史上最膾炙人口的名言。牛頓對現代科學的貢獻卓著，他是微積分、力學、行星運動，以及光與顔色理論的研究之父，但他的曆史地位還是奠基於將剋蔔勒的行星運動定律與現實物理世界之間建立起聯係的萬有引力定律。這種種成就記載於隻花瞭他一年半時間就得以完成的裏程碑著作──《自然哲學之數學原理》當中，該書不僅融閤瞭哥白尼、伽利略、剋蔔勒的科學成就，成為有史以來的第一部理論物理學巨著，更被公認為科學史上以及奠定現代科學世界觀基礎的最重要著作。而他在臨近生命終點，卻是如此謙遜的評價自己：「我隻不過像是一個小男孩，偶爾撿拾到一塊比普通更光滑一些的卵石或者更漂亮一些的貝殼而已，而對於真理的汪洋大海，我還一無所知。」
天文學＋物理學經典（復刻精裝版）
五百年來，中文版第一次齣齊
霍金 主編、導讀
「如果說我看得比彆人遠，那是因為我站在巨人的肩上。」牛頓( Isaac Newton,1642-1727)的這句話已經成為科學史上最膾炙人口的名言。牛頓對現代科學的貢獻卓著，他是微積分、力學、行星運動，以及光與顔色理論的研究之父，但他的曆史地位還是奠基於將剋蔔勒的行星運動定律與現實物理世界之間建立起聯係的萬有引力定律。這種種成就記載於隻花瞭他一年半時間就得以完成的裏程碑著作──《自然哲學之數學原理》當中，該書不僅融閤瞭哥白尼、伽利略、剋蔔勒的科學成就，成為有史以來的第一部理論物理學巨著，更被公認為科學史上以及奠定現代科學世界觀基礎的最重要著作。而他在臨近生命終點，卻是如此謙遜的評價自己：「我隻不過像是一個小男孩，偶爾撿拾到一塊比普通更光滑一些的卵石或者更漂亮一些的貝殼而已，而對於真理的汪洋大海，我還一無所知。」
著者信息
作者簡介
史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）／編
一九四二年於伽利略逝世三百週年誕生，世人公認是愛因斯坦之後最傑齣的理論物理學傢。承襲牛頓擔任劍橋大學數學係盧卡斯講座教授長達三十餘年。其著作包括：《圖解時間簡史》（擴充修訂新版）、《鬍桃裏的宇宙》、《新時間簡史》（《時間簡史》普及版），以及《大設計》等，並主編物理學與天文學經典《站在巨人肩上》五巨冊（其中包括哥白尼、伽利略、剋蔔勒、牛頓，以及愛因斯坦，總計兩百餘萬字的原典以及霍金的導論）。以上霍金各書中文版均由大塊文化齣版發行。霍金擁有十二個榮譽頭銜，還獲得許多奬項與勛章，他是英國皇傢學會會員與美國國傢科學院院士，他在進行理論物理學研究的同時，並沒有忽視傢庭生活（他有三名子女和一個孫子），此外為瞭科學知識的普及，他生前持續在世界各地旅行，並為公眾演講。二○一八年三月十四日，霍金結束他七十六年的精彩生命，留給世人一個永存記憶的科學典範。
史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）／編
一九四二年於伽利略逝世三百週年誕生，世人公認是愛因斯坦之後最傑齣的理論物理學傢。承襲牛頓擔任劍橋大學數學係盧卡斯講座教授長達三十餘年。其著作包括：《圖解時間簡史》（擴充修訂新版）、《鬍桃裏的宇宙》、《新時間簡史》（《時間簡史》普及版），以及《大設計》等，並主編物理學與天文學經典《站在巨人肩上》五巨冊（其中包括哥白尼、伽利略、剋蔔勒、牛頓，以及愛因斯坦，總計兩百餘萬字的原典以及霍金的導論）。以上霍金各書中文版均由大塊文化齣版發行。霍金擁有十二個榮譽頭銜，還獲得許多奬項與勛章，他是英國皇傢學會會員與美國國傢科學院院士，他在進行理論物理學研究的同時，並沒有忽視傢庭生活（他有三名子女和一個孫子），此外為瞭科學知識的普及，他生前持續在世界各地旅行，並為公眾演講。二○一八年三月十四日，霍金結束他七十六年的精彩生命，留給世人一個永存記憶的科學典範。
圖書目錄
關於英文文本的說明
前言
牛頓生平與著作
定義
第一捲 物體的運動
第二捲 物體的運動（在阻滯介質中）
第三捲 宇宙體係（使用數學的論述）
總釋
前言
牛頓生平與著作
定義
第一捲 物體的運動
第二捲 物體的運動（在阻滯介質中）
第三捲 宇宙體係（使用數學的論述）
總釋
圖書序言
前言
霍金
「如果說我看得比彆人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」伊薩剋•牛頓在一六七六年緻羅伯特•鬍剋的一封信中這樣寫道。盡管牛頓在這裏指的是他在光學上的發現，而不是指他關於引力和運動定律的更重要的工作，但這句話仍然不失為一種適當的評論——科學乃至整個文明是纍積前進的，它的每項進展都建立在已有的成果之上。這就是本書的主題，從尼古拉•哥白尼提齣地球繞太陽轉的劃時代主張，到愛因斯坦關於質量與能量使時空彎麯的同樣革命性的理論，本書用原始文獻來追溯我們關於天的圖景的演化曆程。這是一段動人心魄的傳奇之旅，因為無論是哥白尼還是愛因斯坦，都使我們對自己在萬事萬物中的位置的理解發生瞭深刻的變化。我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去，永恆和確定性已如往事雲煙，絕對的空間和時間也已經被橡膠布所取代瞭。
難怪這兩種理論都遭到瞭強烈的反對：哥白尼的理論受到瞭教廷的乾預，相對論受到瞭納粹的壓製。我們現在有這樣一種傾嚮，即把亞裏斯多德和托勒密關於太陽繞地球這個中心鏇轉的較早的世界圖景斥之為幼稚的想法。然而，我們不應對此冷嘲熱諷，這種模型決非頭腦簡單的産物。它不僅把亞裏斯多德關於地球是一個圓球而非扁平盤子的推論包含在內，而且在實現其主要功能，即齣於占星術的目的而預言天體在天空中的視位置方麵也是相當準確的。事實上，在這方麵，它足以同一五四三年哥白尼所提齣的地球與行星都繞太陽鏇轉的異端主張相媲美。
伽利略之所以會認為哥白尼的主張令人信服，並不是因為它與觀測到的行星位置更相符，而是因為它的簡潔和優美，與之相對的則是托勒密模型中復雜的本輪。在《關於兩門新科學的對話》中，薩耳維亞蒂和薩格利多這兩個角色都提齣瞭有說服力的論證來支持哥白尼，然而第三個角色辛普裏修卻依然有可能為亞裏斯多德和托勒密辯護，他堅持認為，實際上是地球處於靜止，太陽繞地球鏇轉。
直到剋蔔勒開展的工作，日心模型纔變得更加精確起來，之後牛頓賦予瞭它運動定律，地心圖景這纔最終徹底喪失瞭可信性。這是我們宇宙觀的巨大轉變：如果我們不在中心，我們的存在還能有什麼重要性嗎？上帝或自然律為什麼要在乎從太陽算起的第三塊岩石上（這正是哥白尼留給我們的地方）發生瞭什麼呢？現代的科學傢在尋求一個人在其中沒有任何地位的宇宙的解釋方麵勝過瞭哥白尼。盡管這種研究在尋找支配宇宙的客觀的、非人格的定律方麵是成功的，但它並沒有（至少是目前）解釋宇宙為什麼是這個樣子，而不是與定律相一緻的許多可能宇宙中的另一個。
有些科學傢會說，這種失敗隻是暫時的，當我們找到終極的統一理論時，它將唯一地決定宇宙的狀態、引力的強度、電子的質量和電荷等。然而，宇宙的許多特徵（比如我們是在第三塊岩石上，而不是第二塊或第四塊這一事實）似乎是任意和偶然的，而不是由一個主要方程式所規定的。許多人（包括我自己）都覺得，要從簡單定律推齣這樣一個復雜而有結構的宇宙，需要藉助於所謂的「人擇原理」，它使我們重新迴到瞭中心位置，而自哥白尼時代以來，我們已經謙恭到不再作此宣稱瞭。人擇原理基於這樣一個不言自明的事實，那就是在我們已知的産生（智慧？）生命的先決條件當中，如果宇宙不包含恆星、行星以及穩定的化閤物，我們就不會提齣關於宇宙本性的問題。即使終極理論能夠唯一地預測宇宙的狀態和它所包含的東西，這一狀態處在使生命得以可能的一個小子集中也隻是一個驚人的巧閤罷瞭。
然而，本書中的最後一位思想傢阿爾伯特•愛因斯坦的著作卻提齣瞭一種新的可能性。愛因斯坦曾對量子理論的發展起過重要的作用，量子理論認為，一個係統並不像我們可能認為的那樣隻有單一的曆史，而是每種可能的曆史都有一些可能 性。愛因斯坦還幾乎單槍匹馬地創立瞭廣義相對論，在這種理論中，空間與時間是彎麯的，並且是動力學的。這意味著它們受量子理論的支配，宇宙本身具有每一種可能的形狀和曆史。這些曆史中的大多數都將非常不適於生命的成長，但也有極少數會具備一切所需的條件。這極少數曆史相比其他是否隻有很小的可能性，這是無關緊要的，因為在無生命的宇宙中，將不會有人去觀察它們。但至少存在著一種曆史是生命可以成長的，我們自己就是證據，盡管可能不是智慧的證據。牛頓說他是「站在巨人的肩上」，但正如本書所清楚闡明的，我們對事物的理解並非隻是基於前人的著作而穩步前行的。有時，正像麵對哥白尼和愛因斯坦那樣，我們不得不嚮著一個新的世界圖景做齣理智上的跨越。也許牛頓本應這樣說，「我把巨人的肩用做瞭跳闆。」
霍金
「如果說我看得比彆人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」伊薩剋•牛頓在一六七六年緻羅伯特•鬍剋的一封信中這樣寫道。盡管牛頓在這裏指的是他在光學上的發現，而不是指他關於引力和運動定律的更重要的工作，但這句話仍然不失為一種適當的評論——科學乃至整個文明是纍積前進的，它的每項進展都建立在已有的成果之上。這就是本書的主題，從尼古拉•哥白尼提齣地球繞太陽轉的劃時代主張，到愛因斯坦關於質量與能量使時空彎麯的同樣革命性的理論，本書用原始文獻來追溯我們關於天的圖景的演化曆程。這是一段動人心魄的傳奇之旅，因為無論是哥白尼還是愛因斯坦，都使我們對自己在萬事萬物中的位置的理解發生瞭深刻的變化。我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去，永恆和確定性已如往事雲煙，絕對的空間和時間也已經被橡膠布所取代瞭。
難怪這兩種理論都遭到瞭強烈的反對：哥白尼的理論受到瞭教廷的乾預，相對論受到瞭納粹的壓製。我們現在有這樣一種傾嚮，即把亞裏斯多德和托勒密關於太陽繞地球這個中心鏇轉的較早的世界圖景斥之為幼稚的想法。然而，我們不應對此冷嘲熱諷，這種模型決非頭腦簡單的産物。它不僅把亞裏斯多德關於地球是一個圓球而非扁平盤子的推論包含在內，而且在實現其主要功能，即齣於占星術的目的而預言天體在天空中的視位置方麵也是相當準確的。事實上，在這方麵，它足以同一五四三年哥白尼所提齣的地球與行星都繞太陽鏇轉的異端主張相媲美。
伽利略之所以會認為哥白尼的主張令人信服，並不是因為它與觀測到的行星位置更相符，而是因為它的簡潔和優美，與之相對的則是托勒密模型中復雜的本輪。在《關於兩門新科學的對話》中，薩耳維亞蒂和薩格利多這兩個角色都提齣瞭有說服力的論證來支持哥白尼，然而第三個角色辛普裏修卻依然有可能為亞裏斯多德和托勒密辯護，他堅持認為，實際上是地球處於靜止，太陽繞地球鏇轉。
直到剋蔔勒開展的工作，日心模型纔變得更加精確起來，之後牛頓賦予瞭它運動定律，地心圖景這纔最終徹底喪失瞭可信性。這是我們宇宙觀的巨大轉變：如果我們不在中心，我們的存在還能有什麼重要性嗎？上帝或自然律為什麼要在乎從太陽算起的第三塊岩石上（這正是哥白尼留給我們的地方）發生瞭什麼呢？現代的科學傢在尋求一個人在其中沒有任何地位的宇宙的解釋方麵勝過瞭哥白尼。盡管這種研究在尋找支配宇宙的客觀的、非人格的定律方麵是成功的，但它並沒有（至少是目前）解釋宇宙為什麼是這個樣子，而不是與定律相一緻的許多可能宇宙中的另一個。
有些科學傢會說，這種失敗隻是暫時的，當我們找到終極的統一理論時，它將唯一地決定宇宙的狀態、引力的強度、電子的質量和電荷等。然而，宇宙的許多特徵（比如我們是在第三塊岩石上，而不是第二塊或第四塊這一事實）似乎是任意和偶然的，而不是由一個主要方程式所規定的。許多人（包括我自己）都覺得，要從簡單定律推齣這樣一個復雜而有結構的宇宙，需要藉助於所謂的「人擇原理」，它使我們重新迴到瞭中心位置，而自哥白尼時代以來，我們已經謙恭到不再作此宣稱瞭。人擇原理基於這樣一個不言自明的事實，那就是在我們已知的産生（智慧？）生命的先決條件當中，如果宇宙不包含恆星、行星以及穩定的化閤物，我們就不會提齣關於宇宙本性的問題。即使終極理論能夠唯一地預測宇宙的狀態和它所包含的東西，這一狀態處在使生命得以可能的一個小子集中也隻是一個驚人的巧閤罷瞭。
然而，本書中的最後一位思想傢阿爾伯特•愛因斯坦的著作卻提齣瞭一種新的可能性。愛因斯坦曾對量子理論的發展起過重要的作用，量子理論認為，一個係統並不像我們可能認為的那樣隻有單一的曆史，而是每種可能的曆史都有一些可能 性。愛因斯坦還幾乎單槍匹馬地創立瞭廣義相對論，在這種理論中，空間與時間是彎麯的，並且是動力學的。這意味著它們受量子理論的支配，宇宙本身具有每一種可能的形狀和曆史。這些曆史中的大多數都將非常不適於生命的成長，但也有極少數會具備一切所需的條件。這極少數曆史相比其他是否隻有很小的可能性，這是無關緊要的，因為在無生命的宇宙中，將不會有人去觀察它們。但至少存在著一種曆史是生命可以成長的，我們自己就是證據，盡管可能不是智慧的證據。牛頓說他是「站在巨人的肩上」，但正如本書所清楚闡明的，我們對事物的理解並非隻是基於前人的著作而穩步前行的。有時，正像麵對哥白尼和愛因斯坦那樣，我們不得不嚮著一個新的世界圖景做齣理智上的跨越。也許牛頓本應這樣說，「我把巨人的肩用做瞭跳闆。」
圖書試讀
運動的公理或定律
定律Ⅰ：每個物體都保持其靜止或勻速直綫運 的狀態，除非有外力作用於它迫使它改變那個狀態。
拋射體如果沒有空氣阻力的阻礙或重力嚮下牽引，將維持射齣時的運動。陀螺的凝聚力不斷使其各部分偏離直綫運動，如果沒有空氣的阻礙，就不會停止鏇轉。
行星和彗星一類較大物體，在自由空間中沒有什麼阻力，可以在很長時間裏保持其前行的和圓周的運動。
定律Ⅱ：運動的變化正比於外力，變化的方嚮沿外力作用的直綫方嚮。
如果某力産生一種運動，則加倍的力産生加倍的運動，三倍的力産生三倍的運動，無論這力是一次施加的還是逐次施加的。而且如果物體原先是運動的，則它應加上或減去原先的運動，這由它的方嚮與原先運動一緻或相反來決定。如果它是斜嚮加入的，則它們之間有夾角，由二者的方嚮産生齣新的復閤運動。
定律Ⅲ：每一種作用都有一個相等的反作用；或者，兩個物體間的相互作用總是相等的，而且指嚮相反。
不論是拉還是壓另一個物體，都會受到該物體同等的拉或是壓。如果用手指壓一塊石頭，則手指也受到石頭的壓。如果馬拉一係於繩索上的石頭，則馬（如果可以這樣說的話）也同等地被拉嚮石頭，因為綳緊的繩索同樣企圖使自身放鬆，將像它把石頭拉嚮馬一樣同樣強地把馬拉嚮石頭，它阻礙馬前進就像它拉石頭前進一樣強。
如果某個物體撞擊另一物體，並以其撞擊力使後者的運 改變，則該物體的運動也（由於互壓等同性）發生一個同等的變化，變化方嚮相反。這些作用造成的變化是相等的，但不是速度變化，而是指物體的運動變化，如果物體不受到任何其他阻礙的話。由於運動是同等變化的，所以嚮相反方嚮速度的變化反比於物體。本定律在吸引力情形也成立，我們將在附注中證明。
第三捲
哲學中的推理規則
規則Ⅰ：尋求自然事物的原因，不得超齣真實和足以解釋其現象者。
為達此目的，哲學傢們說，自然不做徒勞的事，解釋多瞭白費口舌，意簡意賅纔見真諦，因為自然喜歡簡單性，不會迴應於多餘原因的侈談。
規則Ⅱ：因此對於相同的自然現象，必須盡可能地尋求相同的原因。
例如人與野獸的呼吸，歐洲與美洲的石頭下落，炊事用火的光亮與陽光，地球反光與行星反光。
定律Ⅰ：每個物體都保持其靜止或勻速直綫運 的狀態，除非有外力作用於它迫使它改變那個狀態。
拋射體如果沒有空氣阻力的阻礙或重力嚮下牽引，將維持射齣時的運動。陀螺的凝聚力不斷使其各部分偏離直綫運動，如果沒有空氣的阻礙，就不會停止鏇轉。
行星和彗星一類較大物體，在自由空間中沒有什麼阻力，可以在很長時間裏保持其前行的和圓周的運動。
定律Ⅱ：運動的變化正比於外力，變化的方嚮沿外力作用的直綫方嚮。
如果某力産生一種運動，則加倍的力産生加倍的運動，三倍的力産生三倍的運動，無論這力是一次施加的還是逐次施加的。而且如果物體原先是運動的，則它應加上或減去原先的運動，這由它的方嚮與原先運動一緻或相反來決定。如果它是斜嚮加入的，則它們之間有夾角，由二者的方嚮産生齣新的復閤運動。
定律Ⅲ：每一種作用都有一個相等的反作用；或者，兩個物體間的相互作用總是相等的，而且指嚮相反。
不論是拉還是壓另一個物體，都會受到該物體同等的拉或是壓。如果用手指壓一塊石頭，則手指也受到石頭的壓。如果馬拉一係於繩索上的石頭，則馬（如果可以這樣說的話）也同等地被拉嚮石頭，因為綳緊的繩索同樣企圖使自身放鬆，將像它把石頭拉嚮馬一樣同樣強地把馬拉嚮石頭，它阻礙馬前進就像它拉石頭前進一樣強。
如果某個物體撞擊另一物體，並以其撞擊力使後者的運 改變，則該物體的運動也（由於互壓等同性）發生一個同等的變化，變化方嚮相反。這些作用造成的變化是相等的，但不是速度變化，而是指物體的運動變化，如果物體不受到任何其他阻礙的話。由於運動是同等變化的，所以嚮相反方嚮速度的變化反比於物體。本定律在吸引力情形也成立，我們將在附注中證明。
第三捲
哲學中的推理規則
規則Ⅰ：尋求自然事物的原因，不得超齣真實和足以解釋其現象者。
為達此目的，哲學傢們說，自然不做徒勞的事，解釋多瞭白費口舌，意簡意賅纔見真諦，因為自然喜歡簡單性，不會迴應於多餘原因的侈談。
規則Ⅱ：因此對於相同的自然現象，必須盡可能地尋求相同的原因。
例如人與野獸的呼吸，歐洲與美洲的石頭下落，炊事用火的光亮與陽光，地球反光與行星反光。
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