宇宙就像巴赫的賦格曲一樣美麗優(yōu)雅,時(shí)間的節(jié)拍器賦予宇宙一定的運(yùn)行節(jié)奏和規(guī)律。對(duì)人類來(lái)說(shuō),地球是目前已知的理想棲息地。這顆藍(lán)色星球以適當(dāng)?shù)木嚯x環(huán)繞太陽(yáng)有規(guī)律地運(yùn)動(dòng),空氣中有氧氣供我們呼吸,地面上有美味的動(dòng)植物供我們攝取能量。但如果人類誕生在臨近地球的金星或火星上,至多只能存活幾秒鐘。
不可否認(rèn),人類生活在一個(gè)幸運(yùn)的宇宙中和一顆神奇的星球上。在過(guò)去的40年中,科學(xué)家們已經(jīng)找到種種證據(jù)證明,如果我們的宇宙在誕生之時(shí)哪怕和現(xiàn)在有稍許不同,恒星、行星和地球上豐富多彩的生命形式都將不復(fù)存在。這便是當(dāng)下十分流行的宇宙微調(diào)論。
在《幸運(yùn)的宇宙》中,兩位作者將帶領(lǐng)我們展開(kāi)一段長(zhǎng)達(dá)138億年的宇宙探索之旅。在旅途中,我們會(huì)乘坐著時(shí)空穿梭機(jī)去參觀不同的宇宙,去發(fā)現(xiàn)大爆炸、暴脹、粒子、恒星、行星、星系、氣體云、黑洞、生命產(chǎn)生的奧秘,去探尋愛(ài)因斯坦夢(mèng)寐以求的自然終極規(guī)律。
如果換一個(gè)宇宙,豐富多彩的生命會(huì)怎么樣?如果沒(méi)有微小的粒子,人類會(huì)怎么樣?如果自然規(guī)律不存在了,萬(wàn)物會(huì)怎么樣?如果基本力消失,藍(lán)色星球會(huì)怎么樣?
……《幸運(yùn)的宇宙》中有幾十個(gè)如果……會(huì)怎么樣?的問(wèn)題,了解了這些問(wèn)題的答案,你就知道了宇宙、生命和科學(xué)的奧秘。
《幸運(yùn)的宇宙》的兩位作者都是享譽(yù)國(guó)際的天體物理學(xué)家,更是成功的科普作家,這保證了這本書的內(nèi)容兼具觀點(diǎn)的前瞻性和閱讀的趣味性。
對(duì)人類來(lái)說(shuō),地球是目前已知的理想棲息地。這顆藍(lán)色星球以適當(dāng)?shù)木嚯x環(huán)繞太陽(yáng)有規(guī)律地運(yùn)動(dòng),空氣中有氧氣供我們呼吸,地面上有美味的動(dòng)植物供我們攝取能量。不可否認(rèn),人類生活在一個(gè)幸運(yùn)的宇宙中和一顆神奇的星球上。在過(guò)去的40年中,科學(xué)家們已經(jīng)找到種種證據(jù)證明,如果我們的宇宙在誕生之時(shí)哪怕和現(xiàn)在有稍許不同,恒星、行星和地球上豐富多彩的生命形式都將不復(fù)存在。這便是當(dāng)下十分流行的宇宙微調(diào)論。
在這本書中,兩位作者將帶領(lǐng)我們展開(kāi)一段長(zhǎng)達(dá)138億年的宇宙探索之旅。在旅途中,我們會(huì)乘坐著時(shí)空穿梭機(jī)去參觀不同的宇宙,去發(fā)現(xiàn)大爆炸、暴脹、粒子、恒星、行星、星系、氣體云、黑洞、生命產(chǎn)生的奧秘,去探尋愛(ài)因斯坦夢(mèng)寐以求的自然終極規(guī)律。
《幸運(yùn)的宇宙》里有許多你想問(wèn)卻又苦尋不到答案的問(wèn)題:如果換一個(gè)宇宙,豐富多彩的生命會(huì)怎么樣?如果沒(méi)有微小的粒子,人類會(huì)怎么樣?如果自然規(guī)律不存在了,萬(wàn)物會(huì)怎么樣?如果基本力消失,藍(lán)色星球會(huì)怎么樣? ……
宇宙就像巴赫的賦格曲一樣美麗優(yōu)雅,時(shí)間的節(jié)拍器賦予宇宙法則一定的數(shù)學(xué)精度。這些物理學(xué)方程都剛好達(dá)到平衡狀態(tài),方程中的自然常數(shù)的值是經(jīng)過(guò)微調(diào)的,這樣才能讓人類有機(jī)會(huì)研究這個(gè)不同尋常的宇宙。假設(shè)稍微改變一下這些常數(shù)的值,宇宙瞬間就不再有原子存在,也無(wú)法形成行星了。看來(lái),我們能生活在這個(gè)宇宙中真是太幸運(yùn)了。
一種看似完美合理的觀點(diǎn)對(duì)這種好運(yùn)氣的解釋是,由于我們存在,所以我們必須生活在一個(gè)允許我們存在的宇宙中。但是,這個(gè)觀點(diǎn)實(shí)際上是說(shuō)我們的宇宙是從很多宇宙中甄選出來(lái)的,并沒(méi)有證據(jù)支持或者反對(duì)這種自然構(gòu)造的存在。
現(xiàn)在的宇宙對(duì)我們來(lái)說(shuō)是唯一的,對(duì)于研究宇宙的人來(lái)說(shuō)這是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。宇宙為什么會(huì)是這樣呢?科學(xué)就是基于已知的觀點(diǎn)(往往也叫作理論)來(lái)做出預(yù)測(cè),但我們只有一個(gè)可以觀測(cè)的宇宙,怎么辦呢?當(dāng)一種理論對(duì)唯一的研究對(duì)象有可能成立也有可能不成立的時(shí)候,還能做出預(yù)測(cè)嗎?
在這本書中,我的同事杰蘭特和盧克將帶你全面領(lǐng)略宇宙的輝煌與神秘。在這個(gè)過(guò)程中,你將會(huì)了解決定我們能否存在的量子力學(xué)基本方程,能與熵背后的概念,當(dāng)然還有引力。在行星和更大的尺度上,引力都是宇宙最主要的統(tǒng)治者。
在跟隨杰蘭特和盧克探索宇宙的過(guò)程中,你會(huì)看到人類是一顆特殊的行星在特殊的時(shí)間點(diǎn)及不同尋常的環(huán)境中的一部分,這顆行星圍繞著一顆特別的恒星運(yùn)轉(zhuǎn),這一切都發(fā)生在一個(gè)特別定制的宇宙中。正是因?yàn)檫@些特別的條件,人類才對(duì)自己在空間和時(shí)間中的位置感到好奇。我不知道我們?yōu)槭裁磿?huì)在這里,但我知道宇宙是很美的,這本書以一種通俗易懂的方式記錄了宇宙的神秘之美。
杰蘭特·劉易斯,悉尼大學(xué)的天體物理學(xué)教授。本科就讀于倫敦大學(xué),后獲得劍橋大學(xué)的天體物理學(xué)博士學(xué)位。他是一位享譽(yù)國(guó)際的天體物理學(xué)家,發(fā)表了200多篇有關(guān)各種物理學(xué)課題的論文,包括引力透鏡效應(yīng)、星系相食現(xiàn)象、宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)等。他也是一位成功的科普作家,經(jīng)常發(fā)表公共演講,出版科普?qǐng)D書,并通過(guò)推特和博客等社交媒體傳播天體物理學(xué)的知識(shí)。
盧克·巴恩斯,悉尼大學(xué)天體物理學(xué)專業(yè)的博士后研究員,獲得劍橋大學(xué)博士學(xué)位。
序 ... V
前言 ... VII
第1章
如果換一個(gè)宇宙,豐富多彩的生命會(huì)怎么樣? ... 001
烘焙蛋糕和宇宙微調(diào)論 ... 004
陽(yáng)光沙灘上的一場(chǎng)對(duì)話 ... 007
很難回答的簡(jiǎn)單問(wèn)題 ... 012
金庫(kù)密碼與宇宙學(xué) ... 029
大自然的基本常數(shù) ... 030
第2章
如果沒(méi)有微小的粒子,人類會(huì)怎么樣? ... 035
人體的構(gòu)造 ... 037
生命的奧秘 ... 038
92種基本元素 ... 044
12種基本粒子 ... 046
粒子的質(zhì)量 ... 049
形形色色的宇宙 ... 050
玻色子和費(fèi)米子 ... 056
固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài) ... 059
希格斯玻色子謎題 ... 061
小元素決定大宇宙 ... 066
第3章
如果基本力消失,藍(lán)色星球會(huì)怎么樣? ... 067
4種基本力 ... 070
穩(wěn)定谷 ... 088
消除一種基本力…… ... 094
第4章
如果宇宙的熵一直增大,銀河系會(huì)怎么樣? ... 097
熵宇宙的終極游戲規(guī)則 ... 100
地球引力塑造萬(wàn)物 ... 105
霍伊爾共振和生命起源 ... 116
宇宙的誕生和消亡 ... 123
第5章
如果沒(méi)發(fā)生大爆炸,宇宙會(huì)怎么樣? ... 131
極簡(jiǎn)宇宙史 ... 133
7堂極簡(jiǎn)天文課 ... 159
奇點(diǎn)之謎 ... 178
宇宙暴脹的使命 ... 179
第6章
如果自然規(guī)律不存在了,萬(wàn)物會(huì)怎么樣? ... 183
量子力學(xué)入門 ... 186
神奇的對(duì)稱性 ... 195
鏡像對(duì)稱性和不對(duì)稱性 ... 200
物質(zhì)與反物質(zhì)的不對(duì)稱性 ... 207
其他耦合常數(shù) ... 211
時(shí)間的本質(zhì) ... 212
3 1維度的宇宙 ... 222
用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述物理理論 ... 227
康威宇宙和生命游戲 ... 229
秩序和混沌 ... 235
第7章
如果微調(diào)論是成立的,外星生命會(huì)怎么樣? ... 239
第8章
如果萬(wàn)有理論出現(xiàn)了,大問(wèn)題會(huì)怎么樣? ... 293
對(duì)話還在繼續(xù) ... 296
宇宙本來(lái)就是這樣 ... 297
更深層次的物理定律 ... 298
多元宇宙理論 ... 302
宇宙的設(shè)計(jì)者是誰(shuí)? ... 327
計(jì)算機(jī)中的模擬宇宙 ... 351
對(duì)話結(jié)束了 ... 355
致謝 ... 361
延伸閱讀 ... 363
參考文獻(xiàn) ... 367
索引 ... 375