本書作者史蒂芬•威廉•霍金（Stephen William Hawking，1942年1月8日－－），是英國著名物理學家與宇宙學家，現任職劍橋大學理論宇宙學中心研究主任。霍金對科學界做出很多重要的貢獻，最主要的是他與羅傑•潘洛斯共同合作，提出在廣義相對論框架內的潘洛斯──霍金奇性定理，以及關於黑洞會發射輻射的理論性預測（現稱為霍金輻射）。
　　從1979年至2009年，霍金是劍橋大學的盧卡斯數學教授，這是英國劍橋大學的一個榮譽職位，授予對象為數理相關的研究者，同一時間只授予一人。此外，霍金是英國皇家文藝學會的榮譽會員，也曾經獲得美國總統自由勳章，這是美國所頒發的最高榮譽平民獎。   
　　霍金撰寫了多本闡述己身研究與一般宇宙論的科普著作，廣受大眾歡迎。其中《時間簡史：從大爆炸到黑洞》曾經破紀錄地榮登英國〈星期日泰晤士報〉的暢銷書排行榜達237周之久。目前此書在臺灣共有《時間簡史》、《圖解時間簡史》、《新時間簡史》三個版本，前兩個版本適合工學院本科系學生閱讀，而《新時間簡史》則適合一般群眾作為日常的科普讀物。
　　霍金患有肌萎縮性脊髓側索硬化症（俗稱「漸凍症」），病情會隨著歲月逐漸愈加嚴重。目前已全身癱瘓的他無法發聲，必須依賴語音合成器來與其他人通話。不過，他仍在自己最熱衷的天文學中繼續發光發熱，像恆星般。（改寫自2016.09.14維基百科）

〈超新星與地球演化〉

　　有時候當一個巨大的恆星崩塌時，恆星的外圍區域可能會發生超新星大爆炸而飛散開來。超新星爆炸相當巨大，放射的光線甚至會超過整個星系所有恆星的總和。我們看到的蟹狀星雲即是超新星的殘骸，中國人在一〇五四年有記錄。雖然爆炸的恆星遠在五千光年之外，但是肉眼可見長達數月之久，明亮到不僅白天可以看到，甚至夜晚也可借光閱讀。若有一個超新星位在十分之一距離遠，也就是五百光年遠的地方，那麼將會明亮百倍，真的可以把黑夜變成白天。要了解這種爆炸的劇烈程度，可想像其光亮可匹敵太陽，距離卻是千萬倍之遠（記得太陽距離地球只有八光分遠而已）。如果超新星離我們夠近的話，或許地球本身仍然無損，但是發出的輻射卻足以殺死所有生物。事實上最近有個假設提出，指約在兩百萬年前、更新世與上新世交界滅絕的海洋生物，可能是由鄰近星系群天蠍──半人馬星協的一個超新星所產生的宇宙射線輻射造成。有些科學家相信，高階生物或許只能在沒有太多恆星的星系區域裡演化而成，稱為「生命區」，因為在密度高的地區，像超新星等現象會太常發生，週期性扼殺剛演化的生物。平均來說，宇宙每天都有十萬個超新星爆炸，每個星系大約一百年會出現一次超新星。不過這只是平均而論，遺憾的是（至少對天文學家來說）上次紀錄銀河系發生超新星是在一六〇四年，正巧在望遠鏡發明之前。
　　下次最有可能在銀河系出現超新星爆炸的恆星是Rho Cassiopeiae，慶幸的是它離我們有一萬光年遠，所以不用擔心。這顆恆星屬於黃色超巨星，銀河系裡已知只有七個。自一九九三年起，一個國際天文學家團隊開始進行研究，在接下來幾年觀察到這顆超巨星的溫度歷經周期性起伏變化，上下溫差為幾百度。二〇〇〇年夏天時，溫度突然從攝氏七千度驟降到四千度，同時也偵測到大氣裡含有二氧化鈦，相信是因為巨大的震波讓恆星外層噴發而出。
　　在超新星中，有些恆星生命盡頭生成的較重元素，會被拋回到星系裡面成為下一代恆星的材料。我們的太陽擁有2%較重的元素，因為太陽是第二代或第三代的恆星，約在五十億年前由一團旋轉氣雲所形成，裡面含有之前殘餘的超新星物質。氣雲裡面大部分的氣體形成太陽或散開，但少量較重的元素凝聚形成物體，變成現今環繞太陽的行星（如地球）。黃金珠寶與核反應爐裡面的鈾，都是在太陽系誕生之前的超新星殘餘物呢！
　　當地球剛凝聚成形時，溫度極高且無大氣。隨著時間發展，地球冷卻下來，岩石釋放氣體形成大氣。早期的大氣無法令人存活，因為沒有氧氣，卻含有許多有毒的氣體如硫化氫（蛋臭掉的味道就是由這種氣體造成），但是有許多原始型態的生物可以在這種條件下繁衍。科學家認為這些生物從海洋中發展出來，可能是因為原子隨機合成巨分子（macromolecules），這種大型結構能夠將海洋中其它原子組合成相似的結構。因此，巨分子可以自我複製與繁衍，但有時在複製的過程中會出錯，大部分錯誤讓新的巨分子無法再進行自我複製，最後便損壞了。然而，有些錯誤會製造出新一代具有更佳複製能力的巨分子，因此獲得了優勢，容易取代原有的巨分子。在這種方式下，演化過程開始了，發展出具有自我複製能力又越來越複雜的有機體。最初的原始生命型態會吸取包括硫化氫在内的各種物質，並排放氧氣，逐漸改變大氣的成份，最後形成今日的大氣層，並允許高階的生命型態出現，例如魚類、爬蟲類、哺乳類，以及最後的人類。（節選自《新時間簡史p99-102》）

牛刀小試

1.（　）下列敘述何者最為正確？
（A）平均來說，宇宙每年都有十萬個超新星爆炸，每個星系大約一年會出現一次超新星
（B）下次最有可能在銀河系出現超新星爆炸的恆星是Rho Cassiopeiae，科學家偵測到其大氣裡含有二氧化鈦，相信是因為巨大的震波讓恆星由內層噴發而出
（C）在超新星中，有些恆星生命盡頭生成的較重元素，會被拋回到星系裡面成為下一代行星的材料
（D）古人相關的天文記載，可以成為今人天文研究的間接例證。

參考答案：（D）。（A）平均來說，宇宙每天都有十萬個超新星爆炸，每個星系大約一百年會出現一次超新星；（B）大氣裡含有二氧化鈦，相信是因為巨大的震波讓恆星外層噴發而出；（C）成為下一代恆星的材料；（D）我們看到的蟹狀星雲即是超新星的殘骸，中國人在一〇五四年有記錄。

2.（　）下列有關地球的演化，何者為真？
（A）當地球剛凝聚成形時，溫度極高且無大氣。隨著時間發展，牛頓第一運動定律產生影響，地球引力吸收氣體形成大氣
（B）早期的大氣無法令人存活，因為沒有氧氣，卻含有許多有毒的氣體如硫化氫，但是有許多原始型態的生物可以在這種條件下繁衍
（C）科學家認為生物先從海洋中發展出來，可能是因為原子隨機合成巨分子，這種大型結構能夠在海洋中自行複製與繁衍，取得成功
（D）最初的原始生命型態會吸取包括硫化氫在内的各種物質，並排放二氧化碳，逐漸改變大氣的成份，最後形成今日的大氣層，並允許高階的生命型態出現。

參考答案：（B）。（A）當地球剛凝聚成形時，溫度極高且無大氣。隨著時間發展，地球冷卻下來，岩石釋放氣體形成大氣；（C）科學家認為這些生物從海洋中發展出來，可能是因為原子隨機合成巨分子（macromolecules），這種大型結構能夠將海洋中其它原子組合成相似的結構；（D）並排放氧氣。

3.簡答題：
科學家最近提出一個假說，指約在兩百萬年前、更新世與上新世交界滅絕的海洋生物，可能是由鄰近星系群天蠍──半人馬星協的一個超新星所產生的宇宙射線輻射造成。請你說明什麼樣的跡證可支持這樣的假說。

4.長文寫作：
物理學為天文學之母，相當比例的天文知識，都是因為物理學計算提出數據推論，然後再經由天文科學家觀察而取得實證。請你以「我看基礎學科之重要」為題，說明基礎學科對應用學科的幫助與貢獻。

教學文章由北一女中 蔡永強老師提供