迄今為止所有的宇宙學知識，專為文科生提供
看完本書，你可以：
*提到天體物理或者霍金的黑洞，不會立時大腦癱瘓
*減少對輻射、核能的恐懼
*理解愛因斯坦的相對論，明白時間旅行的前提條件
*可以更加自信地看硬科幻（小說或電影）
*認識到生命的無常和獨特，人生觀可能有所改變……
本書簡介：
我們的存在的確讓太陽系與眾不同。
夏夜，你躺在沙灘上，仰望夜空。一顆小小的流星安靜滑過，還來不及許愿，不可思議的事情發(fā)生了：你一下子穿越五十億年，走進時光的旅行……
霍金親傳弟子、物理學博士克里斯托弗·加爾法德帶領我們踏上一場關于宇宙的過去、現在和未來的驚奇之旅。不需要圖表和方程式，只需憑著奇詭的想象，我們就可走向衰亡的太陽表面，飛越遙遠的星系，感受來自黑洞的死亡魅力……你可以輕松讀懂時至今日的宇宙神奇，繼續(xù)探究關于上帝的存在、時間的起源以及人類的未來。
作者簡介：
克里斯托弗·加爾法德
劍橋大學理論物理學博士，史蒂芬·霍金的親傳弟子，于2000—2006年師從霍金，從事有關黑洞信息悖論的研究。與史蒂芬·霍金及其女兒合著有兒童文學作品《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》，在全球45個國家出版發(fā)行。目前，加爾法德主要致力于向公眾傳播現代科學知識，并長期做客法國電視臺和廣播節(jié)目。
目錄：
前言宇宙1章
第月亮3章
第我們的天體家庭5章
第龐然大物7章
第宇宙盡頭的第一道墻理解外部空間1章
第討厭的石頭3章
第過往層層5章
第感受引力7章
第宇宙地平線之外9章
第三部分
第作好準備2章
第我們自己的時間4章
第四部分前言
第一部分宇宙
第1章安靜的爆炸
第2章月亮
第3章太陽
第4章我們的天體家庭
第5章太陽之外
第6章龐然大物
第7章銀河系
第8章宇宙盡頭的第一道墻
第二部分理解外部空間
第1章定律與秩序
第2章討厭的石頭
第3章一九一五年
第4章過往層層
第5章膨脹
第6章感受引力
第7章宇宙學
第8章宇宙地平線之外
第9章大爆炸的鐵證
第三部分快
第1章作好準備
第2章奇特的夢
第3章我們自己的時間
第4章如何才能永遠不老
第四部分躍入量子世界
第1章金塊與磁鐵
第2章如同海里的魚
第3章躍入原子世界
第4章堅強的電子世界
第5章一所特別的監(jiān)獄
第6章最后的力量
第五部分到達空間與時間的源頭
第1章要自信
第2章沒有什么“什么都沒有”
第3章反物質
第4章墻外有墻
第5章遺失的過去無處不在
第六部分意料之外的謎團
第1章宇宙
第2章量子無限
第3章活著，或是死去
第4章暗物質
第5章暗能量
第6章奇點
第7章灰色就是新的黑
第七部分邁向已知世界之外的第一步
第1章回到起點
第2章許多大爆炸
第3章宇宙無疆
第4章一片尚未被探索的現實
第5章一個關于弦的理論
后記寫給一無所知者的宇宙——從無限大的宇宙到無限小的世界，我們可以盡情去理解、去感受，特別是去憧憬我們居住的星系上的永恒的詩意�！队^點》
第1章安靜的爆炸想象現在是一個溫暖無云的夏夜，你在一個遙遠孤獨的火山島上，圍繞在你周圍的海面風平浪靜，如同內陸的湖泊，只有極小的波浪沖刷著白色沙灘。周遭一切都是那么寧靜。你躺在沙灘上，閉著眼睛，被白天陽光烘烤過的溫暖細沙將熱量緩緩地傳遞給空氣，空氣里彌漫著香甜迷人的異域氣味。萬籟俱寂。突然，遠處傳來的一聲動物尖叫讓你一躍而起，你緊張地注視著眼前的黑暗。什么都沒有。剛才那個發(fā)出尖叫的不明生物現在已經安靜下來。說到底，你并沒有什么可害怕的。對某些動物或魚類來說，這個小島可能隱藏著危險，于你卻完全不同。你是人類，所有捕獵者中最強大的一種。你的朋友馬上就會過來與你喝一杯，你們正在度假，所以你躺回沙灘，繼續(xù)自己那些作為人類成員的思考。廣闊的夜空中有無數光點在閃爍。它們是星星。只需依賴裸眼，你就能在各個方向上看到它們。你小時候就有的疑問再次出現在你腦中：這些星星都是什么樣的？為什么它們不停閃爍？它們離我們多遠？現在的你還增添了疑惑：我們真的了解這一切嗎？一聲嘆息后，你再次躺回沙灘，放松自己，把這些愚蠢的問題扔到一邊：這些想法與我有什么關系？一顆小小的流星靜靜地滑過你頭頂的天空，你正要許愿，一件不可思議的事發(fā)生了：就像要回答你剛才的問題似的，你一下子穿越了五十億年時光，你意識到自己不再躺在沙灘上，而是處于外太空，漂浮在真空里。你的視覺、聽覺和感知力都在，但身體卻不見了。你已成仙，只剩下靈魂，你甚至還來不及回想自己到底經歷了什么或喊聲救命，因為你現在正處于一種非常特殊的狀態(tài)。在你眼前幾十萬英里的地方，一個球狀物正從遙遠的星空背景下飛過。它帶著深橙色的光芒，旋轉著朝你飛來。你很快就意識到這個球體的表面是熔化了的巖石，你所面對著的是一顆行星。一顆液態(tài)的行星。震驚之余，你不由發(fā)問：什么樣的能源可以提供這么多的熱量熔化這整個世界？然后，在你的右邊，出現了一顆星球，非常巨大。與那顆行星相比，這顆星星的體積大得出乎想象。它也在旋轉。它也同樣在空間移動，而且看起來它還在變得更大。那顆行星，雖然離你近許多，現在看起來就像是一個微不足道的橙色玻璃珠兒童玩具，被放在一個體積已經巨大卻還依然以驚人速度變大的球體邊上。與一分鐘前相比，那顆巨星又大了兩倍�，F在，它散發(fā)著紅色光芒，如暴怒的怪獸般吐出有幾百萬度高溫的巨大等離子火舌，以接近光速的速度掠過星際空間。你所看到的一切都帶著一種怪異的美感。事實上，你正經歷著某個宇宙中最劇烈的事件，詭異的是這整個過程沒有一絲聲音。一切都那么安靜，因為聲音無法在真空中傳播。當然，這顆恒星無法維持這么大的膨脹速率，但事實卻是現在它還在變大。它已經大到了你無法想象的地步，行星已被它熔化，摧毀一切的能量正源源不斷地從那顆巨星上襲來，吹向虛空。那顆星星依然不管不顧地繼續(xù)膨脹，直到它原先正常大小的約一百倍，然后，突然之間，它爆炸了，把組成它自身的所有物質送入太空。沖擊波穿過你幽靈般的身體，然后是塵埃，現在剩下的只有飄往各個方向的星塵。星星已經不見了，變成了一片壯觀而多彩的塵埃云，以可與上帝媲美的速度向星際真空中擴散。慢慢地，非常緩慢地，你恢復了意識，明白了剛才所發(fā)生的一切，你的大腦終于對這可怕的現實有了清晰的認知。那顆死去的星星并不是天邊隨意的一顆普通星球，而是太陽。我們的太陽。而那顆在陽光里熔化了的行星就是地球。我們的星球，你的家園，沒有了。你所見證的是我們的世界末日。這并不是一個想象中的終結，也不是瑪雅文明所作出的牽強附會的毀滅暗示。這是真實景象，早在你出生之前，你所見到的事件發(fā)生的五十億年之前，人們就已確信這是終會發(fā)生的真實景象。在你試圖理清思緒時，你的意識又被瞬間送回現在，再次回到了你躺在沙灘上的身體之中。你的心臟狂跳不止，坐起身來環(huán)顧四周，如同從一個怪夢中醒來。樹木、沙灘、大海和微風依然在那里。你的朋友們正走過來，出現在你的視線之中。剛才發(fā)生了什么？你睡著了嗎？你看到的一切是個夢境嗎？一種不安的感覺開始在你身體里彌漫，你不禁自問：這可能是真情實境嗎？太陽真的會在某天爆炸？如果真的發(fā)生，人類又會怎么樣？有人能夠從這種大毀滅中幸存嗎？我們的所有記憶，甚至關于我們自身存在的印跡都會湮沒在浩瀚宇宙之中嗎？再一次抬頭看著星光照耀下的一切，你竭力想要給自己一個答案。內心深處，你知道自己所經歷的不僅僅是一個簡單的夢境，雖然你的意識已經回來，與自己躺在沙灘上的身體合二為一，但你的確經歷了一次超越時空的旅行，去了一個非常遙遠的未來，窺得了一些本不該示人的秘密。深呼吸慢慢地讓你平靜下來，你開始聽到一些奇怪的聲音，似乎微風、細浪、小鳥和星辰都以只有你能聽到的聲音向你輕聲吟唱，突然之間，你聽懂了它們的歌詞。它是一種警告，也是一種邀請。它們喃喃地告訴你，關于人類所有可能的未來，只有一條小道，能夠指引人類在太陽終將到來的死亡以及其他許多可能降臨的巨大災難之后依然存續(xù)。這條小道就是知識、科學。它是只有人類才擁有的旅程。也就是你將要走上的那條。又一聲尖叫劃過夜空，但這次它幾乎沒有引起你的注意。如同在你內心播下的種子正在發(fā)芽，你迫不及待地想去了解自己所在的宇宙。你再一次抬起你謙遜的視線，以一個孩子的目光注視著滿天星辰。宇宙是由什么構成的呢？地球周圍是什么？再遠些呢？我們可以看多遠？我們對宇宙的歷史知道多少？宇宙真有歷史嗎？波浪輕拂沙灘，和大多數人一樣，你懷疑人類是否能夠真正了解這些宇宙秘密，那些閃爍的群星似乎將你的身體帶入一種半催眠狀態(tài)。你能聽到那些正在走近的朋友們的交談，但奇怪的是，你感覺到這個世界變得與幾分鐘前不一樣了。周圍的一切都變得更加豐富和深刻，你的心靈和身體似乎成為某種巨大存在的一部分。這種存在遠大于以前你所能想象的一切。你的手、腿、皮膚……物質……時間……空間……圍繞在你周圍的互相糾纏的各種力場……一層你從未意識到的面紗顯然已被揭開，展現在你眼前的世界顯出了神秘而出乎意料的真實。你的意識迫不及待地想再次飛往星空，你感覺到一次非凡的旅行正要把你帶到那離你家園很遠很遠的地方。
第2章月亮如果你還在閱讀本書，說明你已穿越進入了五十億年后的未來。無論用什么標準看，這都是一個不錯的開端。所以你可以自信地說自己的想象力很好。這是至關重要的一點，因為想要了解在二十一世紀初期我們理解宇宙真相的視角，就需要穿越時間、空間、物質、能量，而實現這種穿越所需要的全部技能，就是想象力。雖然你沒有主動要求，但你還是在偶然間看到了人類，以及地球上一切生命所終將面臨的命運。如果我們不努力了解自然運行的規(guī)律，這個命運將成為現實。為了不被殘暴的瀕死太陽所吞噬并得以長期生存，了解如何才能將自己的命運掌握在自己的手中將是我們僅有的機會。要實現這一點，我們必須揭開自然所遵循的法則，并學會如何利用它們�？陀^地說，這是一項艱巨的任務。但在本書接下來的篇幅中，你將會看到至今為止我們已經積累起來的所有知識的大概。通過在我們的宇宙里的穿行，你將會了解什么是引力，原子與其他粒子如何在互不接觸的情形下相互作用，你會發(fā)現構成我們宇宙的各種謎團，而這些謎團帶給了我們新的物質與能量。在你看過所有已知的知識之后，你將躍入未知世界，看看幾位當今世界上最聰明的理論物理學家所研究的課題，以及他們?yōu)榱私忉屛覀兣銮伤诘挠钪嬷蟹浅Ｆ婀值默F實所作出的努力。平行宇宙、多元宇宙和超維度將出現在那里。隨后，你的眼睛會被從這些奇跡所激發(fā)出來的、人類歷經千年所積累的知識與智慧點亮。你應作好準備。過去數十年的發(fā)現改變了我們曾經確信的知識：我們所在的宇宙不僅比我們期待的深邃廣闊許多，更有著超越我們所有祖先所有想象力的美麗。還有一個好消息：我們所了解到的知識已經讓我們——人類——不同于地球上曾經存在過的任何其他生物。這是一件好事，因為其他生物中的大多數都已經滅絕�？铸堅浗y(tǒng)治了地球表面約兩億年，而我們的時代才過去區(qū)區(qū)幾十萬年。它們有著足夠時間對環(huán)境提出問題并作出一些解答，但它們沒這么做。它們滅絕了。今天，我們人類至少有希望可以提前探測到威脅地球的小行星并使其轉向。因此，我們已經具有了恐龍所不具備的力量。雖然作為事后諸葛亮這么說有些不公平，但我們多少可以把恐龍的滅絕與它們缺少理論物理學知識聯(lián)系起來�，F在，你依然躺在沙灘上，雖然，那個關于死亡太陽的記憶還在你的腦中栩栩如生。老實說，你還沒有太多知識，夜空中閃爍的星辰與你自身的存在看上去毫無關聯(lián)。塵世間物種的生死對它們也毫無影響�？瓷先ツ切┰谕馓樟魇诺臅r間所作用的尺度遠不是你的身體所能感受。地球上一整個物種的存在時間在那些遙遠閃亮的天神眼中不過是彈指一瞬……三百年前，從古至今最出名同時也是最出色的科學家之一，那位發(fā)現萬有引力的英國物理學家、數學家艾薩克·牛頓，就以下述方式看待時間：他認為，有一種人類的時間，被我們感知，并以鐘表計量；還有一種上帝的時間，是瞬間而非流動的。人類時間這條無限長直線，向前也向后延伸到無窮，在牛頓的上帝眼中，卻只是一個瞬間。他只在眨眼之間就已看到一切。當然，你不是上帝，你觀看星空時，你的朋友在一旁為你靜靜地斟酒，你卻因巨大的使命感而無所適從。所有這一切都太大、太遙遠、太怪異……從哪里下手呢？你并不是理論物理學家……但你也從不輕言放棄。你有眼睛，也有好奇的大腦，所以你選擇從你能關注到的東西開始。天空一片黑暗。有星光閃耀。在群星之中，你的裸眼可以感覺到一條黯淡的光帶泛著白色微光。不管這些白光到底是些什么，你知道這條光帶名叫銀河。它的寬度大概是滿月直徑的十倍大小。年輕時你就已多次看過銀河，近來它卻很少被你注意。你現在注視著它，感到它在夜空里如此明顯，你的祖先們一定早就注意到了銀河的存在。你猜對了。不過想起來頗具諷刺意味，雖然經過幾百年來人們對銀河本質到底是什么的爭辯之后，我們現在已經知道了答案——但現代的光污染卻讓我們在絕大多數人類聚居之處無法看到銀河。然而，從你所在的熱帶小島上看去，它真切地掛在空中，顯現著自己。隨著地球的自轉與時間的流逝，銀河由東向西移過天空，就像白天運行的太陽一樣。未來人類的可能生存地或許就在其中，在那遠在地球天空之外的某處，這一想法在你的腦海中逐漸清晰，并深深根植心中難以擺脫。你聚精會神，想用肉眼看穿整個宇宙。終于，你還是搖了搖頭放棄了這個野心。你知道太陽、月亮，一些行星如金星、火星和木星，你看得見的那幾百顆恒星①，還有那條模模糊糊發(fā)著白色微光的灰塵般的銀河遠遠不是宇宙中的一切。宇宙中還隱藏著許多奧秘，無法看見，或許就在那些星星之間，等著我們去揭示……如果你能夠觀察一切，你會怎么做？當然，你會從地球近處開始，然后……然后你會飛向遠方，越遠越好，然后呢……你的思維已無法想象！看起來不可思議，但你的意識的確開始離開你的身體，向上，朝著星空飛去�？粗u以及躺在上面的自己的身體迅速向下離去，一種天旋地轉的感覺向你襲來。你的意識，如同靈魂出竅，正在向上和向東飄升。雖然你還不知道這一切怎么可能發(fā)生，卻已經升到了比地球上最高峰還高的空中。一個帶著異乎尋常紅光的月亮進入你的視野，掛在遠處的地平線上，在你還來不及想好該如何描述這件奇事的片刻之中，你的意識就已經朝著月亮飛去。你發(fā)現自己已經飛離了地球大氣層，飛行在位于我們所居住的行星和它唯一的自然衛(wèi)星之間的三十八萬公里虛空之中。從地球之外看去，月亮如同太陽一般發(fā)著白光。你的知識之旅開始了。在你之前，只有十幾位人類成員到達月球，現在你虛幻的身子也成為他們中的一員，與他們一樣行走在月球表面。地球早已消失在月球的地平線下。你的意識帶著你進入了所謂的“黑暗面”，那個從未朝向過地球的一面。月球上沒有藍天，也沒有風，在月球上你能看到的星星比在地球上任何一個地方看到的都多得多，而且它們還不閃爍。所有這一切都是因為月球上沒有大氣層。在月球，地面之上一毫米就是太空了。遍布月球表面的傷痕從未被氣候的變化抹平。到處都是隕石坑，都是那貧瘠的土地遭受撞擊的冰凍記憶。當你準備走向月球朝向地球的那一面時，月球的歷史猛地涌入你渴求的大腦，你看著腳下的月球大地，目瞪口呆。這是一種什么樣的暴力！大概四十億年前，我們年輕的行星與另一顆行星撞在一起，后者大概有火星那么大，這次撞擊從地球上扯了一塊物質下來，被帶入太空。在隨后的幾億年時間里，所有那次撞擊產生的碎片聚到一起，形成了一個球體繞著地球運行。等這一切塵埃落定之時，就是你現在置身其上的月球的誕生之日。如果這次撞擊發(fā)生在今天，其劇烈程度足以將地球上的一切生命抹去。而當時，我們的地球上還是一片荒蕪，沒有生命。有趣的是，如果沒有這次災難性的碰撞，我們就不會有月亮照亮我們的夜晚，沒有潮汐變化，而地球上可能也不會出現如我們現在所熟悉的生命形式。當那顆藍色的地球躍過月平線，出現在你眼前時，你意識到這場宇宙級的災難事件所帶來的創(chuàng)生與破壞一樣偉大。從這里看出去，你所居住的行星，大小大概有在地球上看月亮時的四個月亮之大，它像是漂浮在有著星光閃爍的黑暗背景之上的一顆藍色珍珠。從太空中觀看我們所在的世界是一種讓自己謙遜的方式，現在如此，將來也一定會如此。你繼續(xù)在月球漫步，看著地球在月球的天空中升起，雖然一切看起來都寧靜安全，你還是知道自己沒有被這種表面的平靜所蒙蔽。在這里，時間又有了另一層含義，地質年代中以往和現在的宙（地質年代中最大的年代單位）中發(fā)生的一切都被完好保存，宇宙中的暴力無時不在。傷痕累累的月球表面那些隕石坑就是這些暴力的最好提醒。在漫長的時間里，那些漂浮在太空里數十萬計的大山般的巨石不停地擊打著月球。它們也同樣擊打地球——只是地球上的傷痕已經愈合，因為我們的世界有生命，用不停變化著的土壤將自己的過往深深掩蓋。盡管如此，你忽然意識到，在這個殘酷的宇宙里，盡管地球有著自愈的能力，但依然如此脆弱，幾乎毫無防衛(wèi)……幾乎沒有。不是完全沒有。因為它有我們。有你。那種創(chuàng)造了月球的撞擊大體來說只會發(fā)生在過去。因為今天已經不再有大的行星到處亂跑來威脅我們的世界，只剩下一些小行星和彗星了——而且月亮也承擔了一部分從這些威脅中保護我們的責任。然而，還是處處都有危機潛伏，當你注視著掛在黑暗天幕中的藍色地球時，一團明亮的光球在你身后突然升起，提醒你未來地球的命運。這個東西是一顆恒星，是我們所居住的行星附近最亮最狂暴的天體。我們稱它為太陽。它距離我們居住的世界一億五千萬公里。它是我們所用一切能量的來源。這盞非凡的天體燈泡所發(fā)出的強光讓你目眩神迷，你發(fā)現自己已飛離月球，向著我們自己的恒星飛去，去探尋它的秘密。
第3章太陽如果人類能夠以某種方式收獲太陽在一秒鐘內輻射出的所有能量，它就足以滿足我們全世界五億年的能量需求。你已離我們的恒星越來越近，意識到現在的太陽比你在五十億年后看到的小很多，那時的太陽已瀕臨死亡。然而，即便如此，現在的它依然很大。直觀地說，如果把太陽縮小到一只大西瓜那么大，我們的小小地球將會處于四十三米之外，而且你需要放大鏡才能看到它。你已經飛到了離太陽表面幾千英里的高處。在你身后，地球已成為一個小小的亮點，隱藏于一片星光背景之中。在你前面，太陽占據了一半天空。到處都是等離子體氣泡的噴發(fā)。幾十億噸紅熱的物質就在你的眼前爆發(fā)，看上去就像被太陽磁場打開的隨機圓環(huán)，穿過你幽靈般的身體。即使以最苛刻的標準來看，這也是一種無與倫比的景象，看著這種巨大的能量，你不解是什么讓太陽這么獨特，與地球完全不同。恒星怎么會成為恒星的呢？這些能量從何而來？而這樣一個龐然大物又怎么會有死去的一天？為了回答這些問題，你飛向最險惡的地方：日核，太陽的心臟，太陽表面之下約五十萬公里的深處。對比一下，地核大約只有六千五百公里深。你頭朝下躍入這個明亮的火爐，還記得我們所呼吸、看見、觸摸或檢測到的，甚至構成你自己真正身體的所有物質，都由原子構成。原子是建造一切物質的基本構件。你可以把它們看成是你所在環(huán)境的樂高積木。與樂高積木不同的是，原子的形狀不是長方體。它們主要呈球形，具有一個緊密的球狀原子核和一些微小的電子在遠處高速旋轉。與樂高相同的是我們可以依據原子的大小將它們分類。它們中最小的一個被稱為氫原子。第二小的被稱為氦原子。這兩種原子加在一起構成了已知宇宙的百分之九十八的物質。的確很多。但與以前比，這個比例現在已經變小了，大概一百三十八億年前，這兩種原子幾乎構成了宇宙中所有的已知物質。今天我們可以看到的除了氫與氦之外的原子還包括氮原子、碳原子、氧原子或銀原子等。它們顯然是后來才出現的。這個過程是什么樣的呢？你要去尋求答案。隨著你在太陽中越潛越深，溫度變得越來越高，熱得難以想象。當你來到日核時，溫度大概是一千六百萬攝氏度，甚至更高。到處都有足夠多的氫原子，雖然它們都已被周圍的高能量剝光：它們的電子已經被松開，只留下孤獨的原子核。這兒的壓力非常高，原子核們被整個恒星加于自己核心的重量壓迫著幾乎無法動彈。這還不夠，它們還被迫彼此融合，變成一個更大的原子核。這一切就活生生地在你眼前發(fā)生：熱核聚變，一個用較小的原子核產生較大的原子核的過程。原子核們一旦生成，在離開誕生它們
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