本書是作者在《可畏的對稱》成為暢銷書之后的又一部科普著作。他從引力開始，從牛頓講到愛因斯坦，從“老人的玩具”引入作為廣義相對論基礎的等價原理以及時空彎曲；再由引力進入膨脹的宇宙、物質(zhì)的產(chǎn)生以及暗物質(zhì)的存在；然后再次回到引力，講述引力和量子理論結合的問題，涉及超弦以及膜理論；最后歸結到自然的可認識問題。引力是學生學物理時最先接觸的內(nèi)容。宇宙演化是各方人士關注的問題，它和引力間的關系至為密切，兩個方面的物理問題交織在一起。引力的秘密和宇宙的演化仍存在一些深刻的懸念。本書用通俗語言給讀者解釋內(nèi)容，并力圖深入講解，使人們了解為什么物理認識是如此發(fā)展過來的。作者致力于告訴讀者，科學家特別是大師們是怎樣思考的，因此本書特別具有啟發(fā)性。
作者簡介：
徐一鴻，理論物理學家，美國加州大學圣巴巴拉分校教授，美國國家理論物理研究所永久資深研究員。徐一鴻教授是上海人，出生于昆明，后搬遷至香港，移民圣保羅，求學美國，獲美國普林斯大學學士、哈佛大學博士學位�，F(xiàn)定居圣巴巴拉。共發(fā)表超過250篇的學術論文�？破諘⒔炭茣拔幕嬍撤矫嬷骷�。著有《力的統(tǒng)一》、《吞云》、《可畏的對稱》、《愛因斯坦的玩具》、《簡明量子場論》及《簡明愛因斯坦引力論》等。相關著作在德、日、韓、西、波蘭、印度等地出版。曾獲美國普立茲獎提名。
張禮，理論物理學家，清華大學高等研究中心教授，從事理論粒子物理及量子力學研究。著有《量子力學的前沿問題》、《近代物理學進展》等書。獲第九屆（2012-2013年度）周培源物理獎。
目錄：
序幕：蘋果和月亮
Ⅰ引力的升起
1老人的玩具
2在空間和時間中疾行
3無所不能的必定是弱的
Ⅱ膨脹的宇宙
4出航
5夜間的黑暗
6從大冷凍到大爆炸
Ⅲ從虛無中出來的結構
7宇宙誕生物質(zhì)
8富人變得更富
9從頭發(fā)旋渦到創(chuàng)世的初期
10天空中的鬼騎手
11戴上了光環(huán)序幕：蘋果和月亮
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1老人的玩具
2在空間和時間中疾行
3無所不能的必定是弱的Ⅱ膨脹的宇宙
4出航
5夜間的黑暗
6從大冷凍到大爆炸Ⅲ從虛無中出來的結構
7宇宙誕生物質(zhì)
8富人變得更富
9從頭發(fā)旋渦到創(chuàng)世的初期
10天空中的鬼騎手
11戴上了光環(huán)Ⅳ引力的秘密
12引力的墜落和升起
13弦的音樂
14思索的人和發(fā)笑的上帝
跋
注記
索引徐一鴻以一種輕松的、詩意的幽默寫作……。一個科學家肯定能夠喚起藏在數(shù)學公式之中的想象，用熱情和愉悅把某些很艱深的材料處理得當。
紐約時報徐一鴻通過他務實的、對話的風格成功地在逗人的故事中把科學帶給了讀者。
舊金山紀事報
光線的彎曲
光會落下嗎？牛頓和他同時代的人認為會，因為他們認為光是由小顆粒構成的。他們以后的物理學家并不這么肯定，畢竟你不能把光握在手中并感到它的重量。
愛因斯坦決定性地解決了問題，從而漂亮地展示了等價原理的威力。想要懂得這一點，還要去麻煩我們的朋友，她絲毫沒意識到起居室正在深度空間加速。她想玩一個激光標定游戲。她打開激光器，一束光穿過房間，但地板根本不在乎她在干什么，正和往常一樣地往上沖，愈來愈接近光束。我們的朋友很吃驚：光束竟然彎向了地板！
我們笑了，哈哈，她又被騙了！光并沒有往下落，只是地板在往上沖！但根據(jù)等價原理，在深度空間加速的起居室中的物理和引力場中的物理是一樣的。我們可以作結論：引力使光彎曲，而這是正確的。
這樣，等價原理一舉解決了長期的爭論。觀測已經(jīng)證明了結論是正確的：星光在從太陽附近經(jīng)過時確實彎了一點點。
反引力
能有反引力嗎？我曾看過一個解密的政府文件，研究敵對國家制造翻引力飛機的可能性（真是令人同情，文件中列出了一些蘇聯(lián)集團研究引力的物理學家的名字。我知道他們中許多人是純粹的理論家，叫他們解釋一下普通飛機的工作原理都會很費勁）。
科幻小說作家喜歡諸如反引力這樣的概念。但如果你相信等價原理，反引力就是不可能的。
論據(jù)仍是極為簡單的。扔下一把物體，它們中能有往上掉的嗎？不能。根據(jù)等價原理，你處在深度空間中加速的火箭里。這里仍然沿用老說法：盡管你信誓旦旦，說它們正往下落。但對于飄在外面的觀測者，是地板沖向上面去迎你扔下的物體。顯然，如果等價原理是正確的，在引力場中不會有一個往上落的物體。
時間彎曲
從等價原理可以得到一系列令人吃驚的，做夢都想不到的效應。大概沒有比空間和時間彎曲更能引起公眾想像的了。但是愛因斯坦的快樂思想，看起來那么簡單但又極為深刻，幾乎立刻能引申到空間和時間的彎曲。
設想在引力場中不同位置的兩個觀測者，一個在地面，一個在塔頂。地面的觀測者每秒向塔頂?shù)挠^測者發(fā)一個光脈沖信號，塔頂?shù)挠^測者測量兩個信號到來的時間間隔他們在比較時間流逝的快慢。
想像把整個的安排包括地面及坐在那里的觀測者，塔和高居其頂端的觀測者移到深度空間的加速飛船上。根據(jù)愛因斯坦的等價原理，這和在地球引力場中的情況是絕對沒有區(qū)別的�，F(xiàn)在就能容易地定性判斷會發(fā)生什么了。在一個光脈沖趨近塔頂時，一直在加速的觀測者卻愈來愈快地遠離，因此光脈沖需要多一點的時間到達塔頂?shù)挠^測者。時間像是對兩個觀測者流動的速率不同。等價原理告訴我們，雖然地面和塔頂?shù)挠^測者都坐著不動，他們也看到時間的不同流逝。
親愛的讀者，這就是時間彎曲的所有內(nèi)容。雖然使人驚訝，但卻不像某些科幻作家所希望的那樣神奇。
空間彎曲
要了解為什么引力使空間彎曲，先想一下我們?nèi)绾尾拍芘袛辔覀兯幍娜S空間是否彎曲。因為彎曲的三維空間很難想像，讓我們設想一個在二維彎曲空間也就是曲面中生活的二維小生物，他是如何判斷他的空間是否彎曲的。
當我們想像一個曲面時，它是嵌入在或者說是包容在日常經(jīng)驗的三維空間中。作為三維空間的人，我們?nèi)タ炊S表面，很容易判斷它是否彎曲。但二維生物不能脫離自己的世界到三維空間中來看他的世界，正如我們不能跳出我們的宇宙來看一看我們的三維空間一樣。二維生物該怎么辦呢？
答案就在我小時候感到困惑的一個古老謎語里。一個獵人往南走了一英里，轉(zhuǎn)向東走了一英里，最后，他轉(zhuǎn)向北方。走了一英里后，他回到原地，遇到了一只熊，將它射殺。這熊是什么顏色的？
謎語中提供的信息表明地球表面一定是彎曲的。對數(shù)學家而言，這個信息就是獵人足跡形成的三角形的三個角之和是90°+90°+90°=270°，它大于180°（見圖2.2）。與此對照的是，在平面上畫的三角形，其三個角之和是180°。這樣，二維生物只需在他的空間中畫一個三角形，量它三個角，看看加起來是否是180°就行。
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