本書(shū)圍繞電影《星際穿越》中難懂的宇宙現(xiàn)象，帶大家走進(jìn)一個(gè)“詭異而瘋狂”的世界——廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、萬(wàn)有引力、日心說(shuō)以及宗教與科學(xué)的激情碰撞……黑洞從何處來(lái)?蟲(chóng)洞又將把我們帶向何方?速度與時(shí)間是什么關(guān)系?多維空間究竟是什么樣的場(chǎng)景?平行宇宙又是如何誕生的?這些問(wèn)題，作者給予了深入淺出的解說(shuō)，并由北京航空航天大學(xué)物理學(xué)博士嚴(yán)格把關(guān)。除此之外，還有愛(ài)因斯坦、史蒂芬·霍金、薛定諤等著名學(xué)者的逸聞趣事，讓本書(shū)的內(nèi)容更加富有趣味性。史蒂芬·霍金的三次“豪賭”，愛(ài)因斯坦與泰戈?duì)�、卓別林的爭(zhēng)論與友誼，薛定諤的風(fēng)流韻事，牛頓對(duì)煉金術(shù)的癡迷……本書(shū)適合對(duì)宇宙科學(xué)知識(shí)感興趣的成人及中學(xué)生閱讀，是零基礎(chǔ)讀者的最佳科普讀物。
目錄：
第一章宇宙里的陷阱——吞噬一切的黑洞
在電影《星際穿越》中，主人公庫(kù)伯掉進(jìn)了一個(gè)宇宙黑洞，并進(jìn)入了多維空間。在他的幫助下，女兒得以解決人類星際移民的技術(shù)難題，使瀕臨滅絕的人類得到了拯救。此后，庫(kù)伯又從黑洞中逃了出來(lái)，出現(xiàn)在土星附近，并被已經(jīng)移民到這里的人類拯救。只不過(guò)，黑洞中的短暫停留，人類的時(shí)間已經(jīng)流逝了近百年。
愛(ài)因斯坦之前的人們/
愛(ài)因斯坦的狹義與廣義相對(duì)論/
宇宙大碰撞——大爆炸之后到底發(fā)生了什么?/
黑洞的前身——恒星/
奇點(diǎn)規(guī)則/
史蒂芬·霍金的三次豪賭/
第二章乾坤大挪移——空間扭曲的蟲(chóng)洞
在《星際穿越》中，庫(kù)伯和他的隊(duì)友是通過(guò)土星附近的一個(gè)蟲(chóng)洞抵達(dá)黑洞附近的。如果沒(méi)有這個(gè)蟲(chóng)洞，他們根本無(wú)法穿越浩瀚的宇宙。蟲(chóng)洞為什么可以讓遙遠(yuǎn)的距離變得近在咫尺?
從黑洞到蟲(chóng)洞——愛(ài)因斯坦-羅森橋/
愛(ài)因斯坦與泰戈?duì)栔g的談話/
蟲(chóng)洞與時(shí)間旅行/第一章宇宙里的陷阱——吞噬一切的黑洞在電影《星際穿越》中，主人公庫(kù)伯掉進(jìn)了一個(gè)宇宙黑洞，并進(jìn)入了多維空間。在他的幫助下，女兒得以解決人類星際移民的技術(shù)難題，使瀕臨滅絕的人類得到了拯救。此后，庫(kù)伯又從黑洞中逃了出來(lái)，出現(xiàn)在土星附近，并被已經(jīng)移民到這里的人類拯救。只不過(guò)，黑洞中的短暫停留，人類的時(shí)間已經(jīng)流逝了近百年。愛(ài)因斯坦之前的人們/愛(ài)因斯坦的狹義與廣義相對(duì)論/宇宙大碰撞——大爆炸之后到底發(fā)生了什么?/黑洞的前身——恒星/奇點(diǎn)規(guī)則/史蒂芬·霍金的三次豪賭/第二章乾坤大挪移——空間扭曲的蟲(chóng)洞在《星際穿越》中，庫(kù)伯和他的隊(duì)友是通過(guò)土星附近的一個(gè)蟲(chóng)洞抵達(dá)黑洞附近的。如果沒(méi)有這個(gè)蟲(chóng)洞，他們根本無(wú)法穿越浩瀚的宇宙。蟲(chóng)洞為什么可以讓遙遠(yuǎn)的距離變得近在咫尺?從黑洞到蟲(chóng)洞——愛(ài)因斯坦-羅森橋/愛(ài)因斯坦與泰戈?duì)栔g的談話/蟲(chóng)洞與時(shí)間旅行/索恩的時(shí)間機(jī)器/史蒂芬·霍金與《時(shí)間簡(jiǎn)史》/擺脫歷史束縛的可能性/第三章一小時(shí)等于七年——時(shí)間膨脹在《星際穿越》里，庫(kù)伯與隊(duì)友在黑洞附近的行星上僅僅待了幾個(gè)小時(shí)，而留在宇宙飛船上的同伴卻苦等了年。因?yàn)樾行巧系囊粋�(gè)小時(shí)等于七年。當(dāng)庫(kù)伯從黑洞中逃出來(lái)，回到人類社會(huì)的時(shí)候，時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了上百年。時(shí)間真的會(huì)扭曲嗎?速度與時(shí)間膨脹/時(shí)間的指向/物理與政治/超光速旅行者/愛(ài)因斯坦與卓別林/哥德?tīng)柕男D(zhuǎn)宇宙/第四章書(shū)架背后的世界——多維空間在電影《星際穿越》中，主人公庫(kù)伯掉進(jìn)了黑洞，并進(jìn)入了一個(gè)奇幻的空間，也就是五維空間。他就在女兒書(shū)房的書(shū)架背后，但是卻無(wú)法進(jìn)入地球上人們所處的四維時(shí)空。這個(gè)空間的奇幻之處在于，時(shí)間是可以逆轉(zhuǎn)的。所以在五維空間內(nèi)，庫(kù)伯看到了過(guò)去與女兒告別的情景。庫(kù)伯知道自己想要和家人重逢，就必須告訴女兒解開(kāi)五維空間的方程式。由于能通過(guò)五維空間傳遞的只有重力，庫(kù)伯只能用灰塵的重力和手表的指針，通過(guò)給女兒發(fā)送摩斯電碼的方式，把方程式的答案?jìng)鹘o女兒。四維時(shí)空/五維空間/量子力學(xué)——不確定的微觀世界/海森堡的不確定性原理/弦理論與超弦理論/第五章淺水掀起滔天浪——天體引力在《星際穿越》中，庫(kù)伯等人登上黑洞附近的行星。這顆行星被淺淺的、僅有腳背深的海水覆蓋，卻在瞬間掀起了滔天巨浪。咄咄怪事，原因究竟何在?經(jīng)典力學(xué)/萬(wàn)有引力與蘋果/伽利略與比薩斜塔/引力的本質(zhì)/最后的煉金術(shù)士/宇宙中存在著的力/第六章仰望璀璨星空——星辰與星系離開(kāi)地球，穿越土星附近的蟲(chóng)洞，登陸黑洞周圍的行星……不管是在《星際穿越》里，還是在我們的日常生活中，浩瀚宇宙里的日月星辰永遠(yuǎn)在激發(fā)我們的想象力。太陽(yáng)黑子與太陽(yáng)耀斑/哥白尼與日心說(shuō)/月球——比地球更古老/月亮：外星人的宇宙飛船?/最有可能誕生生命的金星/氣體巨行星——木星/有生命跡象的火星/地球致命的威脅——小行星/浩瀚的銀河/第七章N個(gè)世界，N個(gè)我——平行宇宙我們的世界是唯一的嗎?你是獨(dú)一無(wú)二的嗎?物理學(xué)家的解釋會(huì)讓你大吃一驚。薛定諤的貓——多宇宙解釋/量子力學(xué)哥本哈根和多重世界解釋/宇宙破裂的結(jié)果——平行宇宙/宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量/反物質(zhì)火箭/第八章激情碰撞——科學(xué)與靈性在廣義相對(duì)論、量子力學(xué)這些深?yuàn)W的科學(xué)理論中，人類的理性被發(fā)揮到了極限;而另一種思想力量也在嘗試對(duì)世界作出自己的解釋，那就是靈性。當(dāng)兩者相遇時(shí)，注定要碰撞出激情的火花。兩種不同的世界觀/關(guān)于宇宙的起源/關(guān)于時(shí)間問(wèn)題的爭(zhēng)論/愛(ài)因斯坦眼中的科學(xué)與宗教/第一章宇宙里的陷阱——吞噬一切的黑洞在電影《星際穿越》中，主人公庫(kù)伯掉進(jìn)了一個(gè)宇宙黑洞，并進(jìn)入了多維空間。在他的幫助下，女兒得以解決人類星際移民的技術(shù)難題，使瀕臨滅絕的人類得到了拯救。此后，庫(kù)伯又從黑洞中逃了出來(lái)，出現(xiàn)在土星附近，并被已經(jīng)移民到這里的人類拯救。只不過(guò)，黑洞中的短暫停留，人類的時(shí)間已經(jīng)流逝了近百年。愛(ài)因斯坦之前的人們“世界從哪里來(lái)?”這是一個(gè)爭(zhēng)論了千百年且永遠(yuǎn)沒(méi)有答案的哲學(xué)問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題太過(guò)抽象，只要過(guò)于抽象，往往會(huì)有許多種不同的答案。盡管如此，人們依然想得到一個(gè)讓所有人都接受的答案。在這個(gè)問(wèn)題中，涉及了“起源”的概念，也可以說(shuō)是人類的起源。提到人類的起源，就會(huì)聯(lián)想到宇宙的起源。關(guān)于宇宙的起源與歸宿，人們有許多種說(shuō)法。但是，這些說(shuō)法都被愛(ài)因斯坦的“廣義相對(duì)論”改變了。關(guān)于宇宙的起源，古人們很早以前就已經(jīng)有了自己的解釋，如中國(guó)古代的盤古開(kāi)天辟地說(shuō)以及西方的上帝創(chuàng)造萬(wàn)物說(shuō)，等等。無(wú)論是盤古開(kāi)天辟地說(shuō)還是上帝創(chuàng)造萬(wàn)物說(shuō)，其都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是地球是宇宙的中心，人類是宇宙的中心。在公元前年，希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，地球是不會(huì)動(dòng)的，像月亮、太陽(yáng)以及其他行星通通圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。漸漸地，人們接受了亞里士多德的說(shuō)法。但是，尼古拉·哥白尼并不認(rèn)可亞里士多德的理論，他認(rèn)為地心說(shuō)是錯(cuò)誤的，正確的理論應(yīng)該是日心說(shuō)，即太陽(yáng)是宇宙的中心。哥白尼的日心說(shuō)在今天看來(lái)，也是錯(cuò)誤的。但是在那個(gè)年代，這已經(jīng)是最接近當(dāng)前宇宙學(xué)說(shuō)的理論了，畢竟那個(gè)時(shí)候人們的觀察工具有限�！靖绨啄岬募龢恰磕辏绨啄徇w居到瀕臨波羅的海的弗隆堡。他買下了城堡中的一座箭樓。箭樓本來(lái)是作戰(zhàn)用的，最上面的一層是哥白尼工作的地方，下面的兩層用作臥室。從上層的窗口和露臺(tái)，哥白尼得以方便地觀測(cè)天象。哥白尼的余生就是在這個(gè)地方度過(guò)的，并在這里寫出了他的巨著——《天體運(yùn)行論》。不過(guò)，在十字騎士團(tuán)侵犯期間，他的手稿、儀器和藏書(shū)一度被燒毀。直到年的秋天，哥白尼才重新開(kāi)始寫作《天體運(yùn)行論》。這時(shí)，一位名叫安娜的女士出現(xiàn)在哥白尼的身邊。出身名門的安娜由衷地敬仰哥白尼，擔(dān)任了他的管家。在她的幫助下，哥白尼得以全身心地投入到研究和寫作中。哥白尼的日心說(shuō)理論雖然先進(jìn)，但是卻沒(méi)有事實(shí)的支撐。后來(lái)，望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)了，這意味著人們可以把視線放得更遠(yuǎn)。意大利人伽利略利用這個(gè)新發(fā)明，來(lái)觀察星空。通過(guò)觀察，伽利略證明了哥白尼理論的正確性。后來(lái)，開(kāi)普勒通過(guò)自己的研究糾正了哥白尼理論中的缺陷，即把行星沿著圓形軌道運(yùn)轉(zhuǎn)改成了沿著橢圓形軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。這些研究告訴人們，我們所居住的地球，包括宇宙中的其他星球，并不是靜止不動(dòng)的，而是沿著特有的軌道不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著。盡管這些理論有研究支持，但是依然不被大多數(shù)人所接受。當(dāng)然，人們接受一種新的理論畢竟需要時(shí)間，但這并不是最重要的原因。關(guān)鍵在于，這種理論本身就存在著無(wú)法解釋的問(wèn)題。例如，如果說(shuō)我們的地球在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，而且是一個(gè)球體，那么居住在地球上的人們?yōu)槭裁床粫?huì)掉下去呢?時(shí)間解決了這個(gè)問(wèn)題。年的時(shí)候，艾薩克·牛頓出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。牛頓的這部著作在物理學(xué)界的地位十分重要，并被認(rèn)為是物理科學(xué)界有史以來(lái)最重要的著作。在這部著作中，牛頓提出了一個(gè)十分重要的理論，即萬(wàn)有引力定律。這條定律解釋了我們?yōu)槭裁床粫?huì)從地球上掉下去。萬(wàn)有引力定律認(rèn)為，宇宙中的任何物體都會(huì)被另外一種物體所吸引，當(dāng)物體的質(zhì)量越大時(shí)，其本身所具有的引力也就越大。正是這種引力，決定了每顆星球的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道，也決定了地球?yàn)槭裁磭@著太陽(yáng)轉(zhuǎn)而不是太陽(yáng)圍繞著地球轉(zhuǎn)，這是因?yàn)樘?yáng)的質(zhì)量和引力比地球大。此外，牛頓還在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中解釋了時(shí)間和空間以及物體是如何在空間和時(shí)間中運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。牛頓認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的。所謂絕對(duì)時(shí)間就是指，時(shí)間不論在哪里、在哪種狀態(tài)下，都會(huì)按照其自身的本質(zhì)不變地、均勻地流動(dòng)著，與任何外界現(xiàn)象都沒(méi)有關(guān)系。而絕對(duì)空間就是指，空間就好像一個(gè)巨大的容器一樣，為物體的運(yùn)動(dòng)提供了場(chǎng)所。不論是把物體放進(jìn)這個(gè)容器，還是取出這個(gè)容器，都不會(huì)給這個(gè)空間本身帶來(lái)什么改變。這個(gè)絕對(duì)空間理論的實(shí)質(zhì)就是，空間是均勻且不動(dòng)的�？偟膩�(lái)說(shuō)，牛頓的絕對(duì)時(shí)間和空間理論把時(shí)間和空間與物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)隔離開(kāi)來(lái)。正因?yàn)檫@樣，這個(gè)理論本身才存在著許多矛盾。牛頓本人也意識(shí)到了。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“牛頓自己比他以后的許多博學(xué)的科學(xué)家都更加清楚他思想結(jié)構(gòu)中的固有缺點(diǎn)。”在世紀(jì)后半葉，馬赫出版了《力學(xué)史》，在這部著作中馬赫尖銳地批評(píng)了牛頓的絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間。馬赫認(rèn)為，牛頓所提出的絕對(duì)時(shí)空觀脫離了經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，是站不住腳的。馬赫的這種觀念對(duì)愛(ài)因斯坦產(chǎn)生了深刻的影響。年，麥克斯韋發(fā)表了《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》，從波動(dòng)方程中得出了電磁波的傳播速度，并且證明電磁波的傳播速度只取決于傳播的介質(zhì)。后來(lái)，赫茲把麥克斯韋的波動(dòng)方程進(jìn)行了改造，使這個(gè)方程變得更加簡(jiǎn)潔。此外，赫茲還提出，電磁波的波速與波源的運(yùn)動(dòng)速度完全沒(méi)有關(guān)系。赫茲的這個(gè)觀點(diǎn)與伽利略的變換觀點(diǎn)存在著一定的矛盾。伽利略為了解決有關(guān)時(shí)間和空間的問(wèn)題，花費(fèi)了大量的精力進(jìn)行研究。最終伽利略提出了相對(duì)性原理，即一個(gè)相對(duì)于慣性系統(tǒng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，其內(nèi)部所發(fā)生的一切力學(xué)過(guò)程都不會(huì)受到此系統(tǒng)作為整體的勻速直線運(yùn)動(dòng)的影響。洛倫茲為了解決這個(gè)矛盾提出了新的觀點(diǎn)，即長(zhǎng)度收縮假說(shuō)。后來(lái)，洛倫茲又投入了大量的精力進(jìn)行研究，洛倫茲所研究的理論甚至已經(jīng)接近愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，但是由于其理論的邏輯太過(guò)混亂，最終與狹義相對(duì)論失之交臂。后來(lái)，法國(guó)一位科學(xué)家彭加勒開(kāi)始質(zhì)疑洛倫茲的長(zhǎng)度收縮假說(shuō)理論和批判牛頓的絕對(duì)時(shí)空理論。最終這位科學(xué)家的思想開(kāi)始靠近相對(duì)性原理，他的研究也越來(lái)越接近狹義相對(duì)論的內(nèi)容。但是，彭加勒還沒(méi)有正式發(fā)表論文的時(shí)候，愛(ài)因斯坦的論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》就已經(jīng)搶先一步橫空出世了。愛(ài)因斯坦的狹義與廣義相對(duì)論年月日，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦出生在德國(guó)的西南一隅烏爾姆市。在中世紀(jì)的時(shí)候，德國(guó)對(duì)烏爾姆市的印象是：“烏爾姆人都是數(shù)學(xué)家�！边@種評(píng)價(jià)與后來(lái)成為物理學(xué)家的愛(ài)因斯坦倒是非常相配。但是，愛(ài)因斯坦早期并不喜愛(ài)數(shù)學(xué)，甚至認(rèn)為數(shù)學(xué)對(duì)物理研究并沒(méi)有那么重要。但是，這種看法隨著愛(ài)因斯坦對(duì)物理深入的研究而改變了。愛(ài)因斯坦早年曾在瑞士的蘇黎世大學(xué)擔(dān)任編制外物理講師的職位，當(dāng)時(shí)愛(ài)因斯坦被分派的課時(shí)是星期二和星期六早上的七點(diǎn)至八點(diǎn)。蘇黎世大學(xué)規(guī)定，大學(xué)生們有權(quán)利選擇是否去聽(tīng)編制外講師的課。所以，默默無(wú)聞的愛(ài)因斯坦在第一次講課時(shí)，只迎來(lái)了三位學(xué)生，而這三位學(xué)生還都是愛(ài)因斯坦的朋友。那個(gè)時(shí)候的愛(ài)因斯坦作為一名講師，經(jīng)常不能很好地備課，所以在講課的時(shí)候頻頻出錯(cuò)。因此，愛(ài)因斯坦在每次講完課之后，都會(huì)慣性地問(wèn)道：“誰(shuí)來(lái)告訴我，我在什么地方出錯(cuò)了沒(méi)有?”當(dāng)有學(xué)生指出愛(ài)因斯坦有關(guān)數(shù)學(xué)上的錯(cuò)誤時(shí)，愛(ài)因斯坦往往會(huì)說(shuō)：“我經(jīng)常告訴你們，我的數(shù)學(xué)從來(lái)就不怎么樣。”在愛(ài)因斯坦還只是一名中學(xué)生的時(shí)候，突然想到了一個(gè)問(wèn)題：如果以光速追隨另外一條光線運(yùn)動(dòng)，那么我們將會(huì)看到，這條光線就好像是一個(gè)在空間中震蕩而停滯不前的電磁場(chǎng)�？墒沁@種現(xiàn)象，是以往的物理知識(shí)所無(wú)法解決的。愛(ài)因斯坦開(kāi)始嘗試著解決這個(gè)問(wèn)題，但是都失敗了。因?yàn)槟莻�(gè)時(shí)候的愛(ài)因斯坦比較偏重于前人的經(jīng)驗(yàn)，而不是自己創(chuàng)新一些理論。后來(lái)愛(ài)因斯坦打破了傳統(tǒng)的物理觀念，創(chuàng)造出了屬于自己的理論，即狹義相對(duì)論。在這個(gè)理論中，愛(ài)因斯坦重新創(chuàng)造了有關(guān)時(shí)間和空間的概念。如今，人們都已經(jīng)接受了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論理論。但是，當(dāng)愛(ài)因斯坦剛剛提出相對(duì)論的理論時(shí)，受到了不少人的抨擊。因?yàn)樵谀莻�(gè)時(shí)候，經(jīng)典物理學(xué)理論已經(jīng)相當(dāng)完善且深入人心，當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界大多數(shù)人都認(rèn)為，有關(guān)物理的理論已經(jīng)大功告成，后人們的工作就是不斷地提高計(jì)算的能力和精準(zhǔn)度。但就在這時(shí)，愛(ài)因斯坦提出了與經(jīng)典物理學(xué)相悖的狹義相對(duì)論。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、時(shí)間與空間并不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系在一起的。物體在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，速度在不斷增加的同時(shí)，其質(zhì)量也在增加，而空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)變化。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論理論是現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一，主要解決有關(guān)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間、空間的關(guān)系問(wèn)題。在狹義相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦認(rèn)為光速永遠(yuǎn)保持不變，就任何參考系統(tǒng)而言，在真空中光的傳播速度都是c=km/s。目前為止，光速是最快的。這是因?yàn)楣馐且环N電磁波。狹義相對(duì)論還認(rèn)為：在任何慣性系統(tǒng)中，物理規(guī)律也是保持不變的。只要承認(rèn)了上述兩個(gè)觀念，那么就已經(jīng)接受了狹義相對(duì)論，從而也放棄了牛頓的絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間理論。在愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦本人希望人們能放棄所有通過(guò)時(shí)鐘測(cè)量得到的普遍時(shí)間概念。因?yàn)槊總�(gè)人都應(yīng)該有他自己的時(shí)間值，即兩個(gè)人如果是相對(duì)靜止的，那么他們的時(shí)間值就是一致的;如果他們之間存在著相互運(yùn)動(dòng)，那么他們所觀察到的時(shí)間將會(huì)不同。也就是說(shuō)，你所置身其中的速度將會(huì)決定你的時(shí)間。愛(ài)因斯坦的上述理論在當(dāng)時(shí)的許多人看來(lái)都是不可理解且荒唐的。但是大量的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了愛(ài)因斯坦上述理論的正確性。一個(gè)圍繞著地球旋轉(zhuǎn)的精確時(shí)鐘與放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)靜止的精確時(shí)鐘相比，兩者在時(shí)間上確實(shí)存在著差異。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論認(rèn)為，當(dāng)速度與光速相同時(shí)，時(shí)間就會(huì)靜止;而速度超過(guò)了光速，時(shí)間就會(huì)倒流。如果你想延長(zhǎng)自己的壽命，那么你可以試著乘坐飛機(jī)向東飛行。這樣一來(lái)，飛機(jī)的速度疊加上地球旋轉(zhuǎn)的速度，你就可以獲得零點(diǎn)幾秒的生命延長(zhǎng)。此外，愛(ài)因斯坦還提出了一個(gè)質(zhì)量能量方程，即E=mc。起初人們都不相信愛(ài)因斯坦的這個(gè)公式，直到原子彈爆炸的時(shí)候，人們才徹底相信愛(ài)因斯坦的公式和相對(duì)論，并認(rèn)為愛(ài)因斯坦就是“原子彈之父”。但是愛(ài)因斯坦本人并未承認(rèn)過(guò)，因?yàn)樗J(rèn)為自己的理論是造福人類，而不是制造出殺傷性這么巨大的核武器。而且，愛(ài)因斯坦本人并未參加原子彈的制造過(guò)程，只是一些美國(guó)科學(xué)家利用了愛(ài)因斯坦的公式。愛(ài)因斯坦的這個(gè)公式認(rèn)為，任何物質(zhì)在通常情況下都包含著巨大的能量，只是沒(méi)有找到向外釋放的途徑而已。愛(ài)因斯坦是在年提出狹義相對(duì)論的，那一年被稱為“物理年”。但是狹義相對(duì)論本身也存在著一定的問(wèn)題，后來(lái)愛(ài)因斯坦在年的時(shí)候提出了廣義相對(duì)論的基本原理。經(jīng)過(guò)不斷地豐富和充實(shí)，他在年發(fā)表了關(guān)于廣義相對(duì)論的論文《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》。廣義相對(duì)論主要針對(duì)引力問(wèn)題進(jìn)行探討，在狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論關(guān)于時(shí)空結(jié)構(gòu)與物質(zhì)分布之間的關(guān)系，并且提出時(shí)空“彎曲”。愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力場(chǎng)可以造成空間的扭曲。引力場(chǎng)的極致會(huì)使時(shí)間和空間變得扭曲起來(lái)，從而使光都無(wú)法逃逸出去。而黑洞就是這樣一個(gè)引力十分巨大的天體，不論什么都會(huì)被其吞噬。但是，愛(ài)因斯坦本人并不相信宇宙中存在黑洞這樣引力巨大的天體，而以史蒂芬·霍金為首的大多數(shù)物理學(xué)家都相信宇宙中存在著能夠吞噬一切的黑洞�！举だ缘南鄬�(duì)性原理】有關(guān)相對(duì)性的原理是伽利略首先提出來(lái)的，伽利略本人對(duì)這個(gè)理論的解釋是這樣的：假設(shè)你和幾位朋友被關(guān)在一條大船的甲板下面，這條船在物理學(xué)中被稱為“薩爾維柯蒂之船”。這里的空間很充足，跟你一起來(lái)到這里的除了朋友外，還有一些蒼蠅、蝴蝶和其他小飛蟲(chóng)。這個(gè)時(shí)候，你找到了一個(gè)大木桶，并往木桶中蓄滿了水，木桶里面還放了幾條魚(yú)。然后，你需要找一個(gè)裝滿水的瓶子掛起來(lái)，讓這個(gè)瓶子中的水一滴一滴地滴到下面的一個(gè)細(xì)頸瓶子中。在船靜止不動(dòng)的時(shí)候，你會(huì)看到小飛蟲(chóng)、蒼蠅和蝴蝶在這個(gè)封閉的空間中以相同的速度飛向不同的方向;木桶中的魚(yú)以相同的速度游往不同的方向;瓶子中的水永遠(yuǎn)滴到下面的細(xì)頸瓶子中。你可以試著把任何東西扔給你的朋友，只要距離是相同的，盡管方向不同，但是所用的力量是相同的。就好像你立定跳遠(yuǎn)一樣，無(wú)論你跳往哪個(gè)方向，距離都是一樣的。那么，你所觀察到的上述現(xiàn)象會(huì)不會(huì)受到船速的影響呢?伽利略認(rèn)為，只要你能保證船只的運(yùn)動(dòng)是勻速的，不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)，不論船只的速度是多少，你所看到的現(xiàn)象都不會(huì)因此而改變。同樣，你也不能通過(guò)對(duì)上述幾種現(xiàn)象的觀察，來(lái)確定船只是否正在運(yùn)動(dòng)，或許你所乘坐的船正在全速前行，或許是靜止不動(dòng)。而這種現(xiàn)象就是伽利略所說(shuō)的相對(duì)性原理。宇宙大碰撞——大爆炸之后到底發(fā)生了什么?廣義相對(duì)論告訴我們，宇宙大爆炸意味著宇宙的起源和時(shí)間的開(kāi)始。宇宙大爆炸理論認(rèn)為，在億年前，宇宙還只是一個(gè)奇點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候宇宙的體積是零，所以無(wú)限熱。年的時(shí)候，喬治·勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論。這個(gè)理論認(rèn)為，整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子”中，后來(lái)隨著溫度的升高而發(fā)生了大爆炸。大爆炸的碎片向四面八方散去，最終形成今天的宇宙。但是，宇宙大爆炸只是一種被大多數(shù)人認(rèn)可的理論而已。粒子的運(yùn)動(dòng)速度與溫度有著十分密切的關(guān)系。在高溫狀態(tài)下，粒子的運(yùn)動(dòng)速度非�？�，甚至能打破核力或電磁力把它們吸引在一起的作用。在高溫狀態(tài)下，粒子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)使粒子之間發(fā)生碰撞，碰撞的結(jié)果就是產(chǎn)生了許多不同的粒子或是反粒子對(duì)。在這種高速的碰撞中，一些粒子會(huì)碰撞到反粒子，這會(huì)導(dǎo)致粒子的湮滅。不過(guò)也不用擔(dān)心，因?yàn)榱Ｗ拥漠a(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于湮滅的速度。在大爆炸發(fā)生的一秒鐘后，宇宙的溫度降低到億攝氏度，是太陽(yáng)中心溫度的倍左右。這時(shí)的宇宙中主要有光子、電子和中微子(也就是粒子)。這個(gè)時(shí)候，粒子的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該非常迅速，但只是一些極輕的粒子和反粒子。與此同時(shí)，宇宙也在不斷地膨脹。隨著宇宙的膨脹，宇宙內(nèi)的輻射溫度會(huì)漸漸降低。在低溫度狀態(tài)中，粒子的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)大大降低，粒子所具有的能量也在降低。也就是說(shuō)，粒子的產(chǎn)生速度在降低，其湮滅的速度會(huì)高于產(chǎn)生的速度。電子與粒子一樣，在這種低溫度的碰撞中，產(chǎn)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于湮滅率。在這種膨脹與降溫中，大多數(shù)的電子和反電子都相互湮滅了，而光子的數(shù)量卻在不斷增加。由于中微子——也就是輕粒子——它的能量很低，就是說(shuō)它們所產(chǎn)生的作用非常輕微，所以不會(huì)像電子湮滅得那么慘烈。例如，如今的宇宙中還存在著遠(yuǎn)古時(shí)期的輕粒子。在宇宙大爆炸發(fā)生了大約秒之后，溫度降得更低，大約降低到億攝氏度左右，相當(dāng)于最熱的恒星內(nèi)部的溫度。由于溫度低，所以質(zhì)子和中子的運(yùn)動(dòng)速度大大降低，其本身所具有的能量也在降低，直接導(dǎo)致重氫原子核的出現(xiàn)。此外，還有很多元素也在誕生，這些元素就是以后組成萬(wàn)物的框架。當(dāng)宇宙大爆炸發(fā)生了幾個(gè)小時(shí)后，重氫和其他元素停止產(chǎn)生。這個(gè)時(shí)候的宇宙已經(jīng)不再進(jìn)行創(chuàng)造了，在之后的幾百億年中，宇宙只是在不斷地膨脹和降溫。當(dāng)宇宙的溫度降低到幾千攝氏度之后，電子和核子的運(yùn)動(dòng)速度和能量已經(jīng)降低了很多。這時(shí)，它們已經(jīng)沒(méi)有能力對(duì)抗電磁吸引力，這直接導(dǎo)致了原子的出現(xiàn)。按照宇宙大爆炸的理論，宇宙就是一個(gè)不斷膨脹和降溫的過(guò)程。但是，宇宙如此之大，大到讓人們誤以為其無(wú)限的程度。所以，宇宙中膨脹和降溫的速度并不相同。在有些區(qū)域，膨脹會(huì)由于額外的引力而放緩。在一些區(qū)域，甚至?xí)Y(jié)束膨脹。也就是說(shuō)，這些區(qū)域中已經(jīng)沒(méi)有了光與熱。因此，這個(gè)時(shí)候便出現(xiàn)了坍塌。這種坍塌會(huì)使其內(nèi)部的原子發(fā)生碰撞，這種碰撞會(huì)產(chǎn)生能量與熱量。隨著內(nèi)部溫度的上升，最后會(huì)發(fā)生熱巨變反應(yīng)，從而使更多的氫轉(zhuǎn)變成氦，并停止坍塌，使宇宙長(zhǎng)時(shí)間處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)。例如太陽(yáng)，其本身需要把氫燃燒成氦，并散發(fā)出光與熱量。宇宙中的所有恒星基本上都會(huì)經(jīng)歷上述過(guò)程。當(dāng)恒星在短時(shí)間內(nèi)把所有的氫都消耗完畢后，會(huì)稍微收縮，然后把氦轉(zhuǎn)變成碳和氧等元素，為生命的出現(xiàn)提供了可能性。有人認(rèn)為，在宇宙大爆炸發(fā)生后會(huì)出現(xiàn)一些早期恒星。這些恒星會(huì)經(jīng)歷上述過(guò)程，從而產(chǎn)生碳和氧這樣形成生命的重要元素。天文學(xué)家認(rèn)為，給予我們地球人光與熱的太陽(yáng)，并不是宇宙大爆炸后所形成的第一代恒星，而是第二代或是第三代恒星。當(dāng)恒星耗盡自身所有的光與熱量之后，自然會(huì)形成碳和氧這樣重要的元素，但同時(shí)也意味著生命的結(jié)束。在恒星生命即將結(jié)束時(shí)，會(huì)把新形成的元素拋向宇宙。這為后來(lái)新的恒星的誕生奠定了基礎(chǔ)。
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