西南大学老教授协会倡导老教授读三本书,分别是《旧制度与大革命》《菜根谭》和《时间简史》,其中霍金的《时间简史》被美国《华尔街日报》称为“当代物理学有关宇宙组成、创生和演化的权威总结”。而《芝加哥论坛报》则刊文称“很难想象其他任何在世的人能将这些数学上令人生畏的主题表达得更清楚”。

霍金在书中提出：宇宙从何而来,又将向何处去?宇宙有开端吗?如果有的话,在开端之前发生了什么?时间的本质是什么?它会有一个终结吗?宇宙之间的日月星辰,人们通称为天体,天体的起源和演化以及有关宇宙的构造问题,自古以来,就存在着唯物主义和唯心主义,辩证法和形而上学的长期的激烈斗争。18世纪关于太阳系起源的“星云假说”,第一次把天体的起源和演化归结为天体内部的矛盾运动。

人类有文字记载的历史达数千年,但对宇宙的认识,对人类居住的地球到底是什么东西,直到公元前340年亚里士多德才在他的著作《论天》里提出地球是一个不动的球体,一部分是陆地,一部分是水域,外面被空气围着,太阳、月亮、行星和恒星都以圆周为轨道围绕着地球公转。

可当时人们并不相信亚里士多德的话,而普遍认为,如果亚里士多德的话属实,那么住在地球另一端的人,头朝下怎么走路呢?难道他们不掉下去吗?为什么那里的水不会流向天空呢?由此可见,当时的人并没有理解到,物体的下落是由于受到地球的吸引力。对于他们来说,“上”和“下”是空间的绝对方向,不论在哪里都是一样的。在他们看来,在我们地球上走上一半远,“上”就会变成“下”,而“下”就会变成“上”了。当时,人们对亚里士多德这种观点的看法,正像20世纪初某些人对爱因斯坦相对论的看法一样。当时的人们并不认识地球的吸引力,因此认为,当你跑到这个地球的下面一半去时,就会向下掉到蓝天中去。老观念是十分顽固的,新观念遭到十分强烈的反对,直到麦哲伦进行了著名的环球航行后,人们对所生存的大地(指地球)是球体的怀疑才最终消失。(www.daowen.com)

从亚里士多德的“地心说”,到哥白尼的“日心说”,再到开普勒修正了哥白尼的理论,提出了行星不是沿着圆周而是沿着椭圆轨道运动。但这只是开普勒偶然的发现与观测相符合,无法证明。直到1687年,牛顿给出了证明后才找到了理论解释。

事情是这样的,天文学的理论是以观测为基础的。人类首先研究太阳系的构造,开普勒发现了行星运动服从简单的数学规律,即行星绕太阳运行的三大定律(即轨迹定律、面积定律和周期定律),后来牛顿的引力理论就是一个简单的数学模型。在此模型中两个物体用一种力互相吸引,该力与被称为它们质量的量成正比,并和它们之间距离的平方成反比。然而此模型却以很高的精确度,预言了太阳能、地球、月亮和行星的运动。历史证明天文学只有在数学的帮助下,才能很好地发展起来。因此,要研究天文学就必须研究数学。

牛顿的万有引力定律是科学普遍结论的一个最完美的例子,它以一个简单的数学公式概括了巨大数量的事实。引力具有一系列的特性,这些特性把它和自然界里其他的力量(如电磁力)区分开来。自然界中的所有物体之间无一例外地都有引力在作用着,没有任何障碍物能阻挡引力,它的作用经过了行星或太阳以后也丝毫不会减弱,好像是经过什么都没有的空间一样。引力的作用并不决定于物体的化学成分、物理状态和物理性质,而只决定于物体质量(这也就是说,引力只与物体质量有关,与物体的化学成分、物体的物理性质和状态是没有什么关系的)。