科普書**榮譽——英國皇家學會科學圖書大獎決選入圍
《鳳凰衛(wèi)視》“開卷八分鐘”梁文道專題推薦——（這）是我認為我過去幾年中讀到的關于當代物理學解釋得**的一本科普書籍之一
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十幾萬字的《時間簡史》只提到一個公式：E=mc2。它到底是什么意思？又為何如此重要？
歐洲核子研究中心（CERN）杰出科學家BrianCox&JeffForshaw
全新視角輕松演繹人人能懂
質量從何而來？
為什么星星會發(fā)光？
上帝粒子是什么？
答案都隱藏在愛因斯坦*著名的物理方程式E=mc2里！
本書簡介：
愛因斯坦在1905年**次寫下E=mc?這個公式，撼動了整個世界，徹底改變了人類的時空觀，幾乎宇宙所有的奧秘都隱含于相對論中，人類也因此對時間旅行的奧秘、原子裂變的巨大能量、宇宙的起源和終結、黑洞和暗能量都有了全新的認識。考克斯和福肖教授帶我們從21世紀的科學角度，重新去思索這個著名的公式。不同于其他介紹相對論的書，本書成功挑戰(zhàn)科普書的禁忌，用浪漫幽默方式輕松演繹相對論，令每個讀者都能領略到這個偉大理論的迷人之處。本書入圍科普書**榮譽英國皇家學會科學圖書大獎決選名單，是近年難得一見深具啟發(fā)性的科普讀物。
作者簡介：
有“物理界搖滾巨星”之稱的考克斯是英國的粒子物理學家、英國皇家學會研究員，并任教于曼徹斯特大學。他同時也是歐洲核子研究組織的成員，負責大型強子對撞機的超導環(huán)場探測器實驗，研究前部質子探測器。除此之外，考克斯在BBC主持多檔科普節(jié)目，受到觀眾追捧。他曾是D:Ream樂團的鍵盤手，每每現(xiàn)身講臺都引起一陣旋風，受到觀眾的熱烈歡迎。他為科學普及做出了卓越貢獻，歷年來獲得過許多獎項。
福肖教授是理論物理學家，畢業(yè)于牛津大學，他的主要研究領域是基本在粒子物理。1999年，他被授予物理學院麥克斯威爾獎章以表彰其在理論物理學的卓越成就。
目錄：
前言
**章時間和空間
第二章光的速度
第三章狹義相對論
第四章時空
第五章為什么E=mc2？
第六章為什么原子、捕鼠器以及星星的能量都值得我們關注？
第七章質量之源
第八章彎曲的時空前言前言
本書的目的是想用*簡單的語言闡述愛因斯坦在時空方面的理論，同時也想向廣
大讀者展示其蘊涵的科學美感。*終我們將能通過和勾股定理難度相當?shù)臄?shù)學運
算來得出著名的質能公式E=mc2。如果你不記得什么是勾股定理沒關系，我們到時
候也會介紹它。我們另外一個重要目的是希望任何看完本書的讀者都能夠了解現(xiàn)
代物理學家們是如何思考大自然，并且建立起那些能夠對人類生活產生巨大作用
和改變的理論的。愛因斯坦通過建立一個關于時間和空間的模型，為以后人們*
終理解為什么恒星會發(fā)光、為什么電動機和發(fā)動機能夠工作做了鋪墊，*終他的
理論也為所有現(xiàn)代物理理論提供了堅實的基礎。我們也希望這本書能夠對大家有
一些啟發(fā)，引起大家的思考。物理本身并不存在任何問題：我們在本書中將會逐前言
本書的目的是想用*簡單的語言闡述愛因斯坦在時空方面的理論，同時也想向廣
大讀者展示其蘊涵的科學美感。*終我們將能通過和勾股定理難度相當?shù)臄?shù)學運
算來得出著名的質能公式E=mc2。如果你不記得什么是勾股定理沒關系，我們到時
候也會介紹它。我們另外一個重要目的是希望任何看完本書的讀者都能夠了解現(xiàn)
代物理學家們是如何思考大自然，并且建立起那些能夠對人類生活產生巨大作用
和改變的理論的。愛因斯坦通過建立一個關于時間和空間的模型，為以后人們*
終理解為什么恒星會發(fā)光、為什么電動機和發(fā)動機能夠工作做了鋪墊，*終他的
理論也為所有現(xiàn)代物理理論提供了堅實的基礎。我們也希望這本書能夠對大家有
一些啟發(fā)，引起大家的思考。物理本身并不存在任何問題：我們在本書中將會逐
步看到愛因斯坦的理論已經發(fā)展得相當完善了，而且他的理論得到了很多實驗數(shù)
據(jù)的支持。然而我們必須強調的是，總有一天愛因斯坦的理論必然會讓位于一個
比它能更準確解釋大自然的理論。在科學世界里，并沒有什么永恒的真理，有的
只是那些現(xiàn)在還沒有被證明是錯誤的觀點。我們*多只能說，愛因斯坦的理論到
目前為止還是正確的。相反我們所說的不斷思考是科學迫使我們去考量大自然的
方式。不管是科學家還是一般人，每個人都有自己的直覺和感受，我們都從每天
的生活當中推斷出各種各樣的結論。如果將我們日常生活中觀察的結果放在科學
的精準而不帶感情的目光下檢驗，我們常常會發(fā)現(xiàn)大自然在我們的直觀感受中制
造了一些混沌。隨著本書中討論的不斷深入，我們會發(fā)現(xiàn)當所有的事物都以高速
運行時，我們關于時間和空間的常識將被拋棄，并且被一些意想不到而又十分優(yōu)
雅的全新理論所取代。從中我們得到一個非常樸實而誠懇的教訓：宇宙遠比我們
的日常生活中能接觸到的現(xiàn)象豐富許多。這也常常使科學家們對宇宙發(fā)出陣陣贊
嘆。也許*讓人感覺奇妙的是，新的物理理論充滿了數(shù)學上的和諧與優(yōu)雅。
雖然科學有時候看上去十分困難，但從其核心意義來說科學并不是一門復雜的學
問。甚至有人大膽地說，科學就是人們試圖移除自己本身的偏見從而能更加客觀
地看待整個世界的過程。也許他說的對又或不對，但不可否認的是科學對于我們
了解宇宙是如何運轉的做出了極大的貢獻。真正的難點在于我們是否能克服相信
常識的慣性。運用科學方法我們才能了解并接受大自然本來的模樣，而不會受到
我們固有的偏見的影響。也正因為如此，我們才有了當今科技社會中所取得的種
種成就。簡而言之，科學方法的確是行之有效的。
本書的前半部分，我們將致力于推導E=mc2這個著名的公式。這里“推導”的意思
是，我們將展示愛因斯坦是如何得到“能量等于質量乘以光速的平方”這樣一個
結論的，正如公式本身所說的那樣。如果我們稍稍對它做一番思考，可能會覺得
這是個非常奇怪的結論。也許人們*常見的能量是在運動中產生的，比如有人扔
出的一個板球恰巧飛向你的臉，當它打到你時你會覺得疼。這時一個物理學家會
說這是因為投手賦予了板球能量，而這種能量又在當你的臉阻擋住板球繼續(xù)運動
的同時轉化到你的臉上。質量則是衡量一個物體中所含物質的多少。一個板球比
一個乒乓球的質量大，但它又比一個行星的質量小。E=mc2這個公式要告訴我們的
是，就如同美元和歐元能互相兌換一樣，質量和能量可以互相轉換，它們之間的
兌換率則是光速的平方。那么當時愛因斯坦腦子里到底是有了怎樣的奇思妙想才
能得出這樣一個結論呢？而光速又是怎么把自己塞進這個關于質量和能量的關系
中的呢？本書中我們并不要求讀者有任何專業(yè)科學知識，我們也盡可能地回避數(shù)
學。盡管這樣，我們依然努力為所有的讀者提供一個真正的科學解釋（而不僅僅
是一種描述）。從這一點上來說，我們希望提供些新鮮的知識。
本書的后半段中，我們將去看看E=mc2是如何指引人類在理解大自然的道路上前行
。為什么星星會發(fā)光？為什么原子能比煤炭和石油更高效？“質量是什么？”這
個問題將帶領我們走入現(xiàn)代粒子物理世界，讓我們見識位于日內瓦的大型強子對
撞機，并尋找希格斯粒子，因為它或許能幫助我們揭開質量之源之謎。在本書的
結尾處，讀者會看到愛因斯坦另一個驚人的發(fā)現(xiàn)，那便是萬有引力其實是由于時
間和空間的結構本身特點而產生的，以至于得出“地球的公轉是圍繞著太陽做的
‘直線運動’”這種神奇的結論。我想包括史蒂芬?霍金在內的任何人都無法超越布萊恩?考克斯的闡述中所表現(xiàn)出的那種權威、智慧、激情、清晰和力量的完美結合。如果你對尖端的科學發(fā)展問題有興趣，并且想知道這些**發(fā)現(xiàn)是如何影響我們每一個人，那么就讓這位充滿激情的教授為你解釋一番吧。看到他你也許不禁會問，這俊朗的外表之下真的藏著一位教授嗎？
——StephenFry
為了弄清楚作為愛因斯坦一生理論中*經典的公式E=mc2，他們（考克斯和福肖）成功地開辟了一條通往那個神秘領域的道路。這條路從數(shù)學表達方式下的時空結構一直通向原子彈、天體物理學，并*終到達質量之源。
——NewScientist
如果想去除大多數(shù)人對愛因斯坦*著名的公式膚淺的理解，你可以聆聽作為資深的科學家以及教育家布萊恩?考克斯和杰夫?福肖的闡述。通過準確的語言和幾個充分解釋的公式，他們將一些物理學中*不可思議的發(fā)現(xiàn)平易近人地帶到了讀者身邊�！�
——Seed我想包括史蒂芬?霍金在內的任何人都無法超越布萊恩?考克斯的闡述中所表現(xiàn)出的那種權威、智慧、激情、清晰和力量的完美結合。如果你對尖端的科學發(fā)展問題有興趣，并且想知道這些**發(fā)現(xiàn)是如何影響我們每一個人，那么就讓這位充滿激情的教授為你解釋一番吧�？吹剿阋苍S不禁會問，這俊朗的外表之下真的藏著一位教授嗎？
——StephenFry
為了弄清楚作為愛因斯坦一生理論中*經典的公式E=mc2，他們（考克斯和福肖）成功地開辟了一條通往那個神秘領域的道路。這條路從數(shù)學表達方式下的時空結構一直通向原子彈、天體物理學，并*終到達質量之源。
——NewScientist
如果想去除大多數(shù)人對愛因斯坦*著名的公式膚淺的理解，你可以聆聽作為資深的科學家以及教育家布萊恩?考克斯和杰夫?福肖的闡述。通過準確的語言和幾個充分解釋的公式，他們將一些物理學中*不可思議的發(fā)現(xiàn)平易近人地帶到了讀者身邊�！�
——Seed
很多學者都嘗試過解釋（公式的）本質，但他們并沒有都取得成功。較之布萊恩?考克斯和杰夫?福肖，沒有人更加能勝任這份工作了。他們做了一項了不起的事，包括在書的標題中就回答了問題本身。
——BBCFocusmagazine
�。╓hydoesE=mc2？）通篇行文清晰明確，并有不少的閃光點，然而絲毫沒有讓人感覺到任何驕傲自大……任何有著一顆探索之心的讀者都能被這兩位睿智的科學家筆下平實的語言所吸引而受到啟發(fā)……這是一本讀后會讓人愉快的書。
——TheHuffingtonPost
（在WhydoesE=mc2？）中包含了很多的知識和非常好的解釋。它為那些喜歡過科學或者曾經想更多的了解科學的人們提供了一個很好的機會，免去了他們必須再次回到學校學習的麻煩。在閱讀這本書的時候請保持一份開放的態(tài)度和一種好奇的心態(tài)，而當你放下它時將會發(fā)現(xiàn)自己獲得了相當豐富的知識。
——SacramentoBookReview**章時間和空間
“時間”和“空間”對你而言，意味著什么呢？
也許，“空間”是寒冷冬夜里繁星點點的浩瀚蒼穹，又或許是裹著星條旗、拖著金色尾巴的火箭將神采奕奕的宇航員送入孤獨的衛(wèi)星軌道時，身后留下的一片空虛。而“時間”也許就是手表上滴滴答答的時針，抑或是隨著太陽第五十億次向北傾斜中，慢慢變黃的葉子。古往今來，我們都在這個藍色的星球上生活著，直觀地感受著時間和空間。
十九世紀末，人類在看似沒有任何關聯(lián)的幾個領域內相繼取得了重大的科研突破，這些科學成就促使物理學家們重新審視我們眼中的時間和空間，以及那些停留在直觀層面上的認識。不久之后的二十世紀初，赫爾曼?閔可夫斯基——阿爾伯特?愛因斯坦的導師以及同事，這樣寫道：“從現(xiàn)在開始，時間與空間已不再各自獨立存在，取而代之的是兩者混合體的誕生。”這條著名的“訃告”，直接宣判了古代關于天體運行等天文理論的死刑。
那么，閔可夫斯基所說的“時間和空間的混合體”到底是什么呢？要了解這個帶有濃重神秘色彩的新名詞，我們就必須了解愛因斯坦的狹義相對論。在狹義相對論里，世界**次看到了E=mc2這個著名的公式；由此，在繼續(xù)探索宇宙奧秘的旅程中，光速c進入了我們的視野，并牢牢地站在了科技大舞臺的正中心。
愛因斯坦狹義相對論的核心內容是對時間以及空間的描述。其中，*重要的一個概念是一種速度，一個宇宙中任何事物都不可能超越的極限速度——光速。在真空中，光速達到每秒299,792,458米。光以這個速度，從地球出發(fā)，經過8分多鐘可以到達太陽，10萬年后能穿越我們所在的銀河系，超過200萬年后可到達仙女座星系——我們在宇宙中*近的鄰居。每當夜幕降臨，地球上**的天文望遠鏡就會將目光投向宇宙的深處，盡全力地去捕捉*深處的點點光芒，而發(fā)出這些光芒的恒星可能此刻早已消亡。比地球從一團星云中誕生還要早幾十億年，也就是在大約100億年前的時候，這些星光便開始了自己的旅程。光速極快，但面對星際間的遙遠距離，也顯得那么微不足道了。我們能通過類似于歐洲核子研究中心（CERN）在瑞士日內瓦的大型強子對撞機這樣的設備把一些非常小的物體加速至接近光速的百分之一。
這個特殊速度的存在，或者說是宇宙速度上限的存在，本身就是一個奇怪的概念。如同我們接下來會在本書中揭示的那樣，將這個速度和光速聯(lián)系起來其實是一個障眼法。而在愛因斯坦的理論中，它將扮演更重要的角色，同時光為什么以光速（299,792,458米/秒）前進也自有其原因。當然，這些都是后面的內容�，F(xiàn)在，我們僅僅需要知道當物體以接近光速的速度移動時，意想不到的事情便會接踵而來。有沒有任何其他的原因在阻止物體以超越光速的速度運行呢？因為給我們的感覺是，“沒有任何物體的速度能快得超過光速”，就好像在說“不論發(fā)動機的馬力有多大，自然法則導致我們的車速無法超過每小時70英里”一樣讓人費解。顯而易見，自然法則不像一條限速交規(guī)那樣需要交通管理部門來貫徹執(zhí)行，因為整個時間和空間都是依照自然法則形成的，這些自然法則是無法在這樣的世界里被打破的。如果它們被打破，這個世界便會產生很多無法預料的結果，這不能不說是我們的幸運。在本書靠后的章節(jié)里，我們將發(fā)現(xiàn)，如果我們能超光速地移動，那么人造時間機器就能回到歷史上的任意時刻�？梢韵胂螅鲇谀撤N目的或是不小心，我們回到了自己出生之前的某個時刻，并阻止了自己父母的相知相識。這類情節(jié)經常出現(xiàn)在精彩的科幻小說里，但是真實的世界卻無法如此編排，愛因斯坦的研究也表明我們的世界不是那樣形成的。時間和空間以一種精妙的方式交織在一起，避免了這些似是而非的觀點產生。但是，為了究其原理，我們需要付出代價——必須舍棄一些根深蒂固的關于時空的觀念。在愛因斯坦所描述的宇宙中，移動的鐘表會變慢、運動的物體會縮小、人們可以到幾十億年之后的未來世界旅行。同樣在這個宇宙中，人們的生命可以被無限延長，長到人們可以看到太陽燃盡、海水蒸干，目睹整個太陽系陷入永恒的黑暗。人們還能見證新的恒星以及行星從星塵中誕生的過程，甚至可以看到新的生命萌發(fā)在宇宙的某個角落，即使作為他們家園的那顆星球目前還不存在。愛因斯坦的宇宙能開啟人們通往遙遠未來的高速通道，同時也能將回到過去的大門死死關閉。
看完整本書后，讀者們將明白愛因斯坦如何“被迫”得出這如夢似幻的宇宙觀，而他的觀點又是如何被許多科學實驗以及實際科技運用證明是正確的。以車載衛(wèi)星導航系統(tǒng)為例，它的設計中就考慮到了地球衛(wèi)星軌道中時鐘的走動和地面上時鐘的走動快慢不一的問題。愛因斯坦的想法是大膽的：時間和空間的真面目并不是它們表面看上去的那樣！
現(xiàn)在，我們有點超前了。在能夠充分理解和體會愛因斯坦的非凡發(fā)現(xiàn)之前，兩個在相對論中占有核心地位的概念值得我們仔細思考，那便是時間和空間。
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