迄今为止所有的宇宙学知识，专为文科生提供
看完本书，你可以：
*提到天体物理或者霍金的黑洞，不会立时大脑瘫痪
*减少对辐射、核能的恐惧
*理解爱因斯坦的相对论，明白时间旅行的前提条件
*可以更加自信地看硬科幻（小说或电影）
*认识到生命的无常和独特，人生观可能有所改变……
本书简介：
我们的存在的确让太阳系与众不同。
夏夜，你躺在沙滩上，仰望夜空。一颗小小的流星安静滑过，还来不及许愿，不可思议的事情发生了：你一下子穿越五十亿年，走进时光的旅行……
霍金亲传弟子、物理学博士克里斯托弗·加尔法德带领我们踏上一场关于宇宙的过去、现在和未来的惊奇之旅。不需要图表和方程式，只需凭着奇诡的想象，我们就可走向衰亡的太阳表面，飞越遥远的星系，感受来自黑洞的死亡魅力……你可以轻松读懂时至今日的宇宙神奇，继续探究关于上帝的存在、时间的起源以及人类的未来。
作者简介：
克里斯托弗·加尔法德
剑桥大学理论物理学博士，史蒂芬·霍金的亲传弟子，于2000—2006年师从霍金，从事有关黑洞信息悖论的研究。与史蒂芬·霍金及其女儿合著有儿童文学作品《乔治开启宇宙的秘密钥匙》，在全球45个国家出版发行。目前，加尔法德主要致力于向公众传播现代科学知识，并长期做客法国电视台和广播节目。
目录：
前言宇宙1章
第月亮3章
第我们的天体家庭5章
第庞然大物7章
第宇宙尽头的第一道墙理解外部空间1章
第讨厌的石头3章
第过往层层5章
第感受引力7章
第宇宙地平线之外9章
第三部分
第作好准备2章
第我们自己的时间4章
第四部分前言
第一部分宇宙
第1章安静的爆炸
第2章月亮
第3章太阳
第4章我们的天体家庭
第5章太阳之外
第6章庞然大物
第7章银河系
第8章宇宙尽头的第一道墙
第二部分理解外部空间
第1章定律与秩序
第2章讨厌的石头
第3章一九一五年
第4章过往层层
第5章膨胀
第6章感受引力
第7章宇宙学
第8章宇宙地平线之外
第9章大爆炸的铁证
第三部分快
第1章作好准备
第2章奇特的梦
第3章我们自己的时间
第4章如何才能永远不老
第四部分跃入量子世界
第1章金块与磁铁
第2章如同海里的鱼
第3章跃入原子世界
第4章坚强的电子世界
第5章一所特别的监狱
第6章最后的力量
第五部分到达空间与时间的源头
第1章要自信
第2章没有什么“什么都没有”
第3章反物质
第4章墙外有墙
第5章遗失的过去无处不在
第六部分意料之外的谜团
第1章宇宙
第2章量子无限
第3章活着，或是死去
第4章暗物质
第5章暗能量
第6章奇点
第7章灰色就是新的黑
第七部分迈向已知世界之外的第一步
第1章回到起点
第2章许多大爆炸
第3章宇宙无疆
第4章一片尚未被探索的现实
第5章一个关于弦的理论
后记写给一无所知者的宇宙——从无限大的宇宙到无限小的世界，我们可以尽情去理解、去感受，特别是去憧憬我们居住的星系上的永恒的诗意。——《观点》
第1章安静的爆炸想象现在是一个温暖无云的夏夜，你在一个遥远孤独的火山岛上，围绕在你周围的海面风平浪静，如同内陆的湖泊，只有极小的波浪冲刷着白色沙滩。周遭一切都是那么宁静。你躺在沙滩上，闭着眼睛，被白天阳光烘烤过的温暖细沙将热量缓缓地传递给空气，空气里弥漫着香甜迷人的异域气味。万籁俱寂。突然，远处传来的一声动物尖叫让你一跃而起，你紧张地注视着眼前的黑暗。什么都没有。刚才那个发出尖叫的不明生物现在已经安静下来。说到底，你并没有什么可害怕的。对某些动物或鱼类来说，这个小岛可能隐藏着危险，于你却完全不同。你是人类，所有捕猎者中最强大的一种。你的朋友马上就会过来与你喝一杯，你们正在度假，所以你躺回沙滩，继续自己那些作为人类成员的思考。广阔的夜空中有无数光点在闪烁。它们是星星。只需依赖裸眼，你就能在各个方向上看到它们。你小时候就有的疑问再次出现在你脑中：这些星星都是什么样的？为什么它们不停闪烁？它们离我们多远？现在的你还增添了疑惑：我们真的了解这一切吗？一声叹息后，你再次躺回沙滩，放松自己，把这些愚蠢的问题扔到一边：这些想法与我有什么关系？一颗小小的流星静静地滑过你头顶的天空，你正要许愿，一件不可思议的事发生了：就像要回答你刚才的问题似的，你一下子穿越了五十亿年时光，你意识到自己不再躺在沙滩上，而是处于外太空，漂浮在真空里。你的视觉、听觉和感知力都在，但身体却不见了。你已成仙，只剩下灵魂，你甚至还来不及回想自己到底经历了什么或喊声救命，因为你现在正处于一种非常特殊的状态。在你眼前几十万英里的地方，一个球状物正从遥远的星空背景下飞过。它带着深橙色的光芒，旋转着朝你飞来。你很快就意识到这个球体的表面是熔化了的岩石，你所面对着的是一颗行星。一颗液态的行星。震惊之余，你不由发问：什么样的能源可以提供这么多的热量熔化这整个世界？然后，在你的右边，出现了一颗星球，非常巨大。与那颗行星相比，这颗星星的体积大得出乎想象。它也在旋转。它也同样在空间移动，而且看起来它还在变得更大。那颗行星，虽然离你近许多，现在看起来就像是一个微不足道的橙色玻璃珠儿童玩具，被放在一个体积已经巨大却还依然以惊人速度变大的球体边上。与一分钟前相比，那颗巨星又大了两倍。现在，它散发着红色光芒，如暴怒的怪兽般吐出有几百万度高温的巨大等离子火舌，以接近光速的速度掠过星际空间。你所看到的一切都带着一种怪异的美感。事实上，你正经历着某个宇宙中最剧烈的事件，诡异的是这整个过程没有一丝声音。一切都那么安静，因为声音无法在真空中传播。当然，这颗恒星无法维持这么大的膨胀速率，但事实却是现在它还在变大。它已经大到了你无法想象的地步，行星已被它熔化，摧毁一切的能量正源源不断地从那颗巨星上袭来，吹向虚空。那颗星星依然不管不顾地继续膨胀，直到它原先正常大小的约一百倍，然后，突然之间，它爆炸了，把组成它自身的所有物质送入太空。冲击波穿过你幽灵般的身体，然后是尘埃，现在剩下的只有飘往各个方向的星尘。星星已经不见了，变成了一片壮观而多彩的尘埃云，以可与上帝媲美的速度向星际真空中扩散。慢慢地，非常缓慢地，你恢复了意识，明白了刚才所发生的一切，你的大脑终于对这可怕的现实有了清晰的认知。那颗死去的星星并不是天边随意的一颗普通星球，而是太阳。我们的太阳。而那颗在阳光里熔化了的行星就是地球。我们的星球，你的家园，没有了。你所见证的是我们的世界末日。这并不是一个想象中的终结，也不是玛雅文明所作出的牵强附会的毁灭暗示。这是真实景象，早在你出生之前，你所见到的事件发生的五十亿年之前，人们就已确信这是终会发生的真实景象。在你试图理清思绪时，你的意识又被瞬间送回现在，再次回到了你躺在沙滩上的身体之中。你的心脏狂跳不止，坐起身来环顾四周，如同从一个怪梦中醒来。树木、沙滩、大海和微风依然在那里。你的朋友们正走过来，出现在你的视线之中。刚才发生了什么？你睡着了吗？你看到的一切是个梦境吗？一种不安的感觉开始在你身体里弥漫，你不禁自问：这可能是真情实境吗？太阳真的会在某天爆炸？如果真的发生，人类又会怎么样？有人能够从这种大毁灭中幸存吗？我们的所有记忆，甚至关于我们自身存在的印迹都会湮没在浩瀚宇宙之中吗？再一次抬头看着星光照耀下的一切，你竭力想要给自己一个答案。内心深处，你知道自己所经历的不仅仅是一个简单的梦境，虽然你的意识已经回来，与自己躺在沙滩上的身体合二为一，但你的确经历了一次超越时空的旅行，去了一个非常遥远的未来，窥得了一些本不该示人的秘密。深呼吸慢慢地让你平静下来，你开始听到一些奇怪的声音，似乎微风、细浪、小鸟和星辰都以只有你能听到的声音向你轻声吟唱，突然之间，你听懂了它们的歌词。它是一种警告，也是一种邀请。它们喃喃地告诉你，关于人类所有可能的未来，只有一条小道，能够指引人类在太阳终将到来的死亡以及其他许多可能降临的巨大灾难之后依然存续。这条小道就是知识、科学。它是只有人类才拥有的旅程。也就是你将要走上的那条。又一声尖叫划过夜空，但这次它几乎没有引起你的注意。如同在你内心播下的种子正在发芽，你迫不及待地想去了解自己所在的宇宙。你再一次抬起你谦逊的视线，以一个孩子的目光注视着满天星辰。宇宙是由什么构成的呢？地球周围是什么？再远些呢？我们可以看多远？我们对宇宙的历史知道多少？宇宙真有历史吗？波浪轻拂沙滩，和大多数人一样，你怀疑人类是否能够真正了解这些宇宙秘密，那些闪烁的群星似乎将你的身体带入一种半催眠状态。你能听到那些正在走近的朋友们的交谈，但奇怪的是，你感觉到这个世界变得与几分钟前不一样了。周围的一切都变得更加丰富和深刻，你的心灵和身体似乎成为某种巨大存在的一部分。这种存在远大于以前你所能想象的一切。你的手、腿、皮肤……物质……时间……空间……围绕在你周围的互相纠缠的各种力场……一层你从未意识到的面纱显然已被揭开，展现在你眼前的世界显出了神秘而出乎意料的真实。你的意识迫不及待地想再次飞往星空，你感觉到一次非凡的旅行正要把你带到那离你家园很远很远的地方。
第2章月亮如果你还在阅读本书，说明你已穿越进入了五十亿年后的未来。无论用什么标准看，这都是一个不错的开端。所以你可以自信地说自己的想象力很好。这是至关重要的一点，因为想要了解在二十一世纪初期我们理解宇宙真相的视角，就需要穿越时间、空间、物质、能量，而实现这种穿越所需要的全部技能，就是想象力。虽然你没有主动要求，但你还是在偶然间看到了人类，以及地球上一切生命所终将面临的命运。如果我们不努力了解自然运行的规律，这个命运将成为现实。为了不被残暴的濒死太阳所吞噬并得以长期生存，了解如何才能将自己的命运掌握在自己的手中将是我们仅有的机会。要实现这一点，我们必须揭开自然所遵循的法则，并学会如何利用它们。客观地说，这是一项艰巨的任务。但在本书接下来的篇幅中，你将会看到至今为止我们已经积累起来的所有知识的大概。通过在我们的宇宙里的穿行，你将会了解什么是引力，原子与其他粒子如何在互不接触的情形下相互作用，你会发现构成我们宇宙的各种谜团，而这些谜团带给了我们新的物质与能量。在你看过所有已知的知识之后，你将跃入未知世界，看看几位当今世界上最聪明的理论物理学家所研究的课题，以及他们为了解释我们碰巧所在的宇宙中非常奇怪的现实所作出的努力。平行宇宙、多元宇宙和超维度将出现在那里。随后，你的眼睛会被从这些奇迹所激发出来的、人类历经千年所积累的知识与智慧点亮。你应作好准备。过去数十年的发现改变了我们曾经确信的知识：我们所在的宇宙不仅比我们期待的深邃广阔许多，更有着超越我们所有祖先所有想象力的美丽。还有一个好消息：我们所了解到的知识已经让我们——人类——不同于地球上曾经存在过的任何其他生物。这是一件好事，因为其他生物中的大多数都已经灭绝。恐龙曾经统治了地球表面约两亿年，而我们的时代才过去区区几十万年。它们有着足够时间对环境提出问题并作出一些解答，但它们没这么做。它们灭绝了。今天，我们人类至少有希望可以提前探测到威胁地球的小行星并使其转向。因此，我们已经具有了恐龙所不具备的力量。虽然作为事后诸葛亮这么说有些不公平，但我们多少可以把恐龙的灭绝与它们缺少理论物理学知识联系起来。现在，你依然躺在沙滩上，虽然，那个关于死亡太阳的记忆还在你的脑中栩栩如生。老实说，你还没有太多知识，夜空中闪烁的星辰与你自身的存在看上去毫无关联。尘世间物种的生死对它们也毫无影响。看上去那些在外太空流逝的时间所作用的尺度远不是你的身体所能感受。地球上一整个物种的存在时间在那些遥远闪亮的天神眼中不过是弹指一瞬……三百年前，从古至今最出名同时也是最出色的科学家之一，那位发现万有引力的英国物理学家、数学家艾萨克·牛顿，就以下述方式看待时间：他认为，有一种人类的时间，被我们感知，并以钟表计量；还有一种上帝的时间，是瞬间而非流动的。人类时间这条无限长直线，向前也向后延伸到无穷，在牛顿的上帝眼中，却只是一个瞬间。他只在眨眼之间就已看到一切。当然，你不是上帝，你观看星空时，你的朋友在一旁为你静静地斟酒，你却因巨大的使命感而无所适从。所有这一切都太大、太遥远、太怪异……从哪里下手呢？你并不是理论物理学家……但你也从不轻言放弃。你有眼睛，也有好奇的大脑，所以你选择从你能关注到的东西开始。天空一片黑暗。有星光闪耀。在群星之中，你的裸眼可以感觉到一条黯淡的光带泛着白色微光。不管这些白光到底是些什么，你知道这条光带名叫银河。它的宽度大概是满月直径的十倍大小。年轻时你就已多次看过银河，近来它却很少被你注意。你现在注视着它，感到它在夜空里如此明显，你的祖先们一定早就注意到了银河的存在。你猜对了。不过想起来颇具讽刺意味，虽然经过几百年来人们对银河本质到底是什么的争辩之后，我们现在已经知道了答案——但现代的光污染却让我们在绝大多数人类聚居之处无法看到银河。然而，从你所在的热带小岛上看去，它真切地挂在空中，显现着自己。随着地球的自转与时间的流逝，银河由东向西移过天空，就像白天运行的太阳一样。未来人类的可能生存地或许就在其中，在那远在地球天空之外的某处，这一想法在你的脑海中逐渐清晰，并深深根植心中难以摆脱。你聚精会神，想用肉眼看穿整个宇宙。终于，你还是摇了摇头放弃了这个野心。你知道太阳、月亮，一些行星如金星、火星和木星，你看得见的那几百颗恒星①，还有那条模模糊糊发着白色微光的灰尘般的银河远远不是宇宙中的一切。宇宙中还隐藏着许多奥秘，无法看见，或许就在那些星星之间，等着我们去揭示……如果你能够观察一切，你会怎么做？当然，你会从地球近处开始，然后……然后你会飞向远方，越远越好，然后呢……你的思维已无法想象！看起来不可思议，但你的意识的确开始离开你的身体，向上，朝着星空飞去。看着小岛以及躺在上面的自己的身体迅速向下离去，一种天旋地转的感觉向你袭来。你的意识，如同灵魂出窍，正在向上和向东飘升。虽然你还不知道这一切怎么可能发生，却已经升到了比地球上最高峰还高的空中。一个带着异乎寻常红光的月亮进入你的视野，挂在远处的地平线上，在你还来不及想好该如何描述这件奇事的片刻之中，你的意识就已经朝着月亮飞去。你发现自己已经飞离了地球大气层，飞行在位于我们所居住的行星和它唯一的自然卫星之间的三十八万公里虚空之中。从地球之外看去，月亮如同太阳一般发着白光。你的知识之旅开始了。在你之前，只有十几位人类成员到达月球，现在你虚幻的身子也成为他们中的一员，与他们一样行走在月球表面。地球早已消失在月球的地平线下。你的意识带着你进入了所谓的“黑暗面”，那个从未朝向过地球的一面。月球上没有蓝天，也没有风，在月球上你能看到的星星比在地球上任何一个地方看到的都多得多，而且它们还不闪烁。所有这一切都是因为月球上没有大气层。在月球，地面之上一毫米就是太空了。遍布月球表面的伤痕从未被气候的变化抹平。到处都是陨石坑，都是那贫瘠的土地遭受撞击的冰冻记忆。当你准备走向月球朝向地球的那一面时，月球的历史猛地涌入你渴求的大脑，你看着脚下的月球大地，目瞪口呆。这是一种什么样的暴力！大概四十亿年前，我们年轻的行星与另一颗行星撞在一起，后者大概有火星那么大，这次撞击从地球上扯了一块物质下来，被带入太空。在随后的几亿年时间里，所有那次撞击产生的碎片聚到一起，形成了一个球体绕着地球运行。等这一切尘埃落定之时，就是你现在置身其上的月球的诞生之日。如果这次撞击发生在今天，其剧烈程度足以将地球上的一切生命抹去。而当时，我们的地球上还是一片荒芜，没有生命。有趣的是，如果没有这次灾难性的碰撞，我们就不会有月亮照亮我们的夜晚，没有潮汐变化，而地球上可能也不会出现如我们现在所熟悉的生命形式。当那颗蓝色的地球跃过月平线，出现在你眼前时，你意识到这场宇宙级的灾难事件所带来的创生与破坏一样伟大。从这里看出去，你所居住的行星，大小大概有在地球上看月亮时的四个月亮之大，它像是漂浮在有着星光闪烁的黑暗背景之上的一颗蓝色珍珠。从太空中观看我们所在的世界是一种让自己谦逊的方式，现在如此，将来也一定会如此。你继续在月球漫步，看着地球在月球的天空中升起，虽然一切看起来都宁静安全，你还是知道自己没有被这种表面的平静所蒙蔽。在这里，时间又有了另一层含义，地质年代中以往和现在的宙（地质年代中最大的年代单位）中发生的一切都被完好保存，宇宙中的暴力无时不在。伤痕累累的月球表面那些陨石坑就是这些暴力的最好提醒。在漫长的时间里，那些漂浮在太空里数十万计的大山般的巨石不停地击打着月球。它们也同样击打地球——只是地球上的伤痕已经愈合，因为我们的世界有生命，用不停变化着的土壤将自己的过往深深掩盖。尽管如此，你忽然意识到，在这个残酷的宇宙里，尽管地球有着自愈的能力，但依然如此脆弱，几乎毫无防卫……几乎没有。不是完全没有。因为它有我们。有你。那种创造了月球的撞击大体来说只会发生在过去。因为今天已经不再有大的行星到处乱跑来威胁我们的世界，只剩下一些小行星和彗星了——而且月亮也承担了一部分从这些威胁中保护我们的责任。然而，还是处处都有危机潜伏，当你注视着挂在黑暗天幕中的蓝色地球时，一团明亮的光球在你身后突然升起，提醒你未来地球的命运。这个东西是一颗恒星，是我们所居住的行星附近最亮最狂暴的天体。我们称它为太阳。它距离我们居住的世界一亿五千万公里。它是我们所用一切能量的来源。这盏非凡的天体灯泡所发出的强光让你目眩神迷，你发现自己已飞离月球，向着我们自己的恒星飞去，去探寻它的秘密。
第3章太阳如果人类能够以某种方式收获太阳在一秒钟内辐射出的所有能量，它就足以满足我们全世界五亿年的能量需求。你已离我们的恒星越来越近，意识到现在的太阳比你在五十亿年后看到的小很多，那时的太阳已濒临死亡。然而，即便如此，现在的它依然很大。直观地说，如果把太阳缩小到一只大西瓜那么大，我们的小小地球将会处于四十三米之外，而且你需要放大镜才能看到它。你已经飞到了离太阳表面几千英里的高处。在你身后，地球已成为一个小小的亮点，隐藏于一片星光背景之中。在你前面，太阳占据了一半天空。到处都是等离子体气泡的喷发。几十亿吨红热的物质就在你的眼前爆发，看上去就像被太阳磁场打开的随机圆环，穿过你幽灵般的身体。即使以最苛刻的标准来看，这也是一种无与伦比的景象，看着这种巨大的能量，你不解是什么让太阳这么独特，与地球完全不同。恒星怎么会成为恒星的呢？这些能量从何而来？而这样一个庞然大物又怎么会有死去的一天？为了回答这些问题，你飞向最险恶的地方：日核，太阳的心脏，太阳表面之下约五十万公里的深处。对比一下，地核大约只有六千五百公里深。你头朝下跃入这个明亮的火炉，还记得我们所呼吸、看见、触摸或检测到的，甚至构成你自己真正身体的所有物质，都由原子构成。原子是建造一切物质的基本构件。你可以把它们看成是你所在环境的乐高积木。与乐高积木不同的是，原子的形状不是长方体。它们主要呈球形，具有一个紧密的球状原子核和一些微小的电子在远处高速旋转。与乐高相同的是我们可以依据原子的大小将它们分类。它们中最小的一个被称为氢原子。第二小的被称为氦原子。这两种原子加在一起构成了已知宇宙的百分之九十八的物质。的确很多。但与以前比，这个比例现在已经变小了，大概一百三十八亿年前，这两种原子几乎构成了宇宙中所有的已知物质。今天我们可以看到的除了氢与氦之外的原子还包括氮原子、碳原子、氧原子或银原子等。它们显然是后来才出现的。这个过程是什么样的呢？你要去寻求答案。随着你在太阳中越潜越深，温度变得越来越高，热得难以想象。当你来到日核时，温度大概是一千六百万摄氏度，甚至更高。到处都有足够多的氢原子，虽然它们都已被周围的高能量剥光：它们的电子已经被松开，只留下孤独的原子核。这儿的压力非常高，原子核们被整个恒星加于自己核心的重量压迫着几乎无法动弹。这还不够，它们还被迫彼此融合，变成一个更大的原子核。这一切就活生生地在你眼前发生：热核聚变，一个用较小的原子核产生较大的原子核的过程。原子核们一旦生成，在离开诞生它们
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