极简宇宙史

抬头仰望浩渺星空，你是否有那么一刻曾经想过，这个宇宙是否有边界？万千星河的彼端究竟有些什么？

遗憾的是，尽管人类已经进入太空时代，但我们绝大多数人注定一辈子困在这颗小小的蓝色地球上，没法亲眼见证这些问题的答案。

不过没关系。在这本书当中，你将坐在椅子上，靠想象力的翅膀遨游整个宇宙。从大到不可思议的总星系，到小到无法度量的奇点，从即将毁灭的太阳，到吞噬万物的黑洞，在这场无比奇妙的时空之旅中，你将见证闻所未闻的奇观，理解它们背后既深奥又美妙的科学原理。你会发现，让你得以存在的自然规律，也同样支配着璀璨繁星，而你与我，都是一团远古的星尘。

还有什么，是比这更浪漫的事情吗？

克里斯托弗·加尔法德，剑桥大学理论物理学博士，史蒂芬·霍金的关门弟子，从事有关黑洞信息悖论的研究。致力于向公众传播现代科学知识，长期做客法国电视台和广播节目，并曾多次造访中国进行科普演讲，深受世界读者和观众喜爱。

前言/1

部分宇宙

第1章安静的爆炸/5

第2章月亮/10

第3章太阳/17

第4章我们的天体家庭/23

第5章太阳之外/27

第6章庞然大物/30

第7章银河系/36

第8章宇宙尽头的道墙/45

第二部分理解外部空间

第1章定律与秩序/55

第2章讨厌的石头/58

第3章1915年/61

第4章过往层层/65

第5章膨胀/73

第6章感受引力/85

第7章宇宙学/99

第8章宇宙地平线之外/104

第9章大爆炸的铁证/109

第三部分快

第1章作好准备/121

第2章奇特的梦/124

第3章我们自己的时间/129

第4章如何才能永远不老/144

第四部分跃入量子世界

第1章金块与磁铁/153

第2章如同海里的鱼/159

第3章跃入原子世界/168

第4章坚强的电子世界/179

第5章一所特别的监狱/189

第6章后的力量/197

第五部分到达空间与时间的源头

第1章要自信/209

第2章没有什么“什么都没有”/213

第3章反物质/235

第4章墙外有墙/242

第5章遗失的过去无处不在/258

第六部分意料之外的谜团

第1章宇宙/267

第2章量子无限/273

第3章活着，或是死去/282

第4章暗物质/296

第5章暗能量/303

第6章奇点/314

第7章灰色就是新的黑/318

第七部分迈向已知世界之外的步

第1章回到起点/341

第2章许多大爆炸/347

第3章宇宙无疆/351

第4章一片尚未被探索的现实/357

第5章一个关于弦的理论/362

后记/373

致谢/383

资料来源/385

译后记/387

抬头仰望浩渺星空，你是否有那么一刻曾经想过，这个宇宙是否有边界？万千星河的彼端究竟有些什么？

遗憾的是，尽管人类已经进入太空时代，但我们绝大多数人注定一辈子困在这颗小小的蓝色地球上，没法亲眼见证这些问题的答案。

不过没关系。在这本书当中，你将坐在椅子上，靠想象力的翅膀遨游整个宇宙。从大到不可思议的总星系，到小到无法度量的奇点，从即将毁灭的太阳，到吞噬万物的黑洞，在这场无比奇妙的时空之旅中，你将见证闻所未闻的奇观，理解它们背后既深奥又美妙的科学原理。你会发现，让你得以存在的自然规律，也同样支配着璀璨繁星，而你与我，都是一团远古的星尘。

还有什么，是比这更浪漫的事情吗？

克里斯托弗·加尔法德，剑桥大学理论物理学博士，史蒂芬·霍金的关门弟子，从事有关黑洞信息悖论的研究。致力于向公众传播现代科学知识，长期做客法国电视台和广播节目，并曾多次造访中国进行科普演讲，深受世界读者和观众喜爱。

 1. 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？

 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。

 2. 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。

 3. 太阳发出的光线要花八分二十秒才能走完我们与它之间的 1.5 亿公里的距离。意味着如果太阳从现在起不再发光，我们也只有在八分二十秒之后才知道这个（相当大的）灾难。这还意味着，在地球上，你只能看见八分二十秒以前太阳的样子。永远不可能是当下的样子。在一个晴朗的白天闪耀的太阳事实上永远不会是你看到它时的样子。甚至

 它都不在你看到它在的地方。在它的光线到达你的皮肤所需要的八分二十秒时间里，太阳在它绕着银河系中心旋转的轨道上移动了大约 117,300 公里。

 4. 你在你的宇宙中虽然并未处在某个特殊的地方，你依然是——如同你母亲一直认为的——“你的”可见宇宙的中心。如果你觉得自己早就知道，就再次让快乐流过你的身体和心头。这可是个好消息。我再说一遍：你是你的宇宙的中心。现在，让你感觉没那么舒服的，是这同样适用于你的邻居：他/她也是他/她自己可见宇宙的中心。其他每个人都如此。其他每样东西也如此。我们、万事万物都在自己宇宙的中心，那个可通过光来观察的宇宙的中心。只有在某些非常特殊的条件下两个人的可见宇宙会完全重合，我请你们自己找出在什么时候、在什么条件下才能如此。

 5. 今天，依据 NASA 卫星的估算，我们宇宙的能量构成如下：

 暗能量：72%。

 暗物质：23%。

 我们已知物质（包括光）：4.6%

 你在自己整个旅程中所看到的一切只占我们整个宇宙所含物质总量的4.6%。

 其余的都是未知。

 6. 正是有了错误，我们才能瞥见未知。

 没有牛顿，没有可被我们用以对比的事物，我们甚至不会注意到水星轨道的细微漂移。

 没有水星轨道运动的实际情况与牛顿理论对其预言之间的差异，没有那些牛顿理论无法解释当物体以极高速运动时所发生的状况，我们就无法得到爱因斯坦对于宇宙构造与其内容物之间相互作用的真知灼见。

 没有爱因斯坦的方程式，我们就会与祖先们一样，对我们的宇宙具有历史这一事实一无所知。我们就无法建立模型解释我们的宇宙在整体上如何运行。

 没有这个模型，你就无法发现暗物质。同样也无法发现暗能量。

 为了找到正确，我们需要错误，这样我们才能向前进步。

 下一次当你仰望星空，我希望你能够记起这个宇宙是多么的神奇、广袤和美丽。在探索不为人知的美与神秘的同时，正因为我们不断充实自己的知识，放飞想象，才有可能为人类找到一条长久生存下去的道路。  

1.《极简宇宙史》轻松的谈话风格，很适合几乎没有科学知识的普通读者......读者在阅读时，会让我们对现代物理学如何更接近对现实的理解有更深的认识。——《纽约时报》

2.加尔法德给我们指出了一条路，那就是大美无言，无尽的想象是每个人的星空。——北京卫视

3.这是一部关于宇宙的公路电影……让我们用想象重塑宇宙。——《新发现》

4.晒着8分20秒到达的阳光，看着一百多万年前的恒星爆发，还有什么更浪漫的事嘛。——豆瓣读者