如果宇宙可以伸縮

強烈推薦 人生如此短暫，在這一刻又如此有趣 對宇宙不斷探索、對自己不斷發現 如果能夠穿越時空，希望能去未來，看看那時的精彩，未知世界永遠充滿好奇與希望 漫步在浩瀚宇宙星際之中，此刻，我們是多麼渺小 雖然我的物理是理科中成績最差的，也不能阻擋我對宇宙奧密的喜愛 盡管也沒看太懂、記太多，但看看書中宇宙星際色彩斑爛的插圖就已很滿足：行星爆炸的斑斕、布滿極光的天空、蝨子復眼上的晶須...... 渺小到可以成為獨一無二的自己，何時來、何時去都不重要，只要活過這個過程就很好 未來，那天上的某顆星星就是自己，億萬光年，後會有期 就以下這段，足見宇宙之浩瀚 “可觀測的宇宙 10的-35平方米是物理學中最短的有意義距離，光走完這段距離大約需要10的-44平方秒。相對而言，某些微波輻射的光子耗費了138億年時間才撞到你身上，而這些光子走過的距離現在已經擴大到10的26平方米~10的27平方米。在“物理學中的最短有意義距離”和“光子行進的距離”這兩個尺度之間，就是我們能夠觀測到的（可能也是我們所知道的）一切。 這段旅程將帶着我們從一個質子內部，到一個碳原子內部，到一條脫氧核糖核酸內部，再到一個蝨子細胞表面的細菌細胞內部；蝨子在鳥的鳥喙上，鳥藏身於大象皮層上，大象身處東非大裂谷的一小片灌木叢中，大裂谷坐落於一顆岩石行星的一塊浮動地殼的大型大陸一角，這顆岩石行星深藏在一顆恆星的引力井之中，恆星處於孤寂的星際空間，而星際空間內有一片旋轉的，由氣體、塵埃和暗物質組成的星系，這是一組星系和其他星系超星系團的一部分，分佈在一片138億歲、正在膨脹、大部分空蕩蕩的時空之中。 如果將宇宙年齡等同於一個人的一生，那麼宇宙只不過花費了5個小時的時間，讓我們人類這種生命形式出現，並對宇宙有所理解。 漫步在當今這顆岩石星球的某些地方的人，可能就是能將我們帶往下一級別觀念的人。這個人可能身處於任何地方，從非洲到亞洲，從大洋洲到歐洲，或者美洲。這個人更有可能就是你。 而下一段旅程至少會同這一段一樣精彩。 有可能病毒“掌控”在它們之上的微生物，正如微生物掌控我們一樣；我們只是很難將病毒定義爲“活着” 爲了明確當你以人類的正常大小穿過一扇正常大小的門時，你究竟會被衍射多少，你必須先解決你的德布羅意波長並利用德布羅意等式，你能通過這些來計算你需要怎樣的速度才能達到一個明顯的衍射量。結果顯示，你必須得非常非常慢，速度不超過10-34米每秒。如此一來，你將會花費比宇宙年齡還要長上幾萬億倍的時間來通過那扇門。 在多世界解釋中，經過雙縫實驗的電子會被那些平行世界的電子所“衝擊”，這一想法來自最近的一些論文。這裏的平行世界在某種程度來說是“傳統的”，量子效應單純由於其他世界的相互作用而得以表現，如果你去掉其他世界，就會留下一個非量子的傳統世界（這想必也意味着我們玩完了） 人工智能。最新的深度學習系統（有10層“隱藏的”神經網絡軟件層）正在完成一些我們之前在計算方面從未見過的事。這聽上去有點可怕，卻又讓人心潮澎湃。我們可能正處於思想延伸到生物界限之外的轉折點。等待着我們的，將會是一個多麼精彩的未來！ “從幾乎所有事到幾乎空無一物”成了一段有趣的旅程” “知識鏈接 在任一量級，我們已知的事情有哪些呢？以下是一張非常不完整的清單。 0.001飛米（fm，1飛米是10-15米）或更小：高級LIGO引力波探測器在頻率40赫茲時的粗略鏡像位移靈敏度 0.84飛米：質子的有效直徑 0.1納米（nm，1納米是10-9米）：氫原子的有效直徑 0.14納米：碳原子的有效直徑 0.8納米：氨基酸平均大小 2納米：DNAα螺旋的直徑 4納米：球狀蛋白的大小 6納米：肌動蛋白絲的直徑——細胞骨架的一部分 7納米：細胞壁的厚度 20納米：核糖體的大小 25納米：微管（細胞的細胞骨架或結構支撐的管狀結構形成部分）的外徑 30納米：較小的病毒（如豬圓環病毒，它的基因組爲單股環狀DNA，由1768個鹼基對組成）的直徑 30納米：鼻病毒（普通感冒病毒）的大小 50納米：核孔的大小 100納米：逆轉錄病毒（如HIV）的大小 120納米：大型病毒（正粘病毒，包括流感病毒）的大小 150～250納米：大型病毒（桿狀病毒、副流感病毒）的大小 150～250納米：已知較小的細菌的大小 200納米：中心體（動物細胞中的圓柱狀細胞器）的大小 200納米（200～500納米）：溶酶體（真核細胞中的細胞器，幫助分解蛋白質、碳水化合物等） 200納米（200～500納米）：過氧化物酶體（真核細胞的細胞器，幫助打斷長鏈脂肪酸）的大小 750納米：約一個巨型擬菌病毒的大小 110微米（μm，1微米是10-6米）：原核生物（細菌、古細菌等）的普遍大小 1.4微米：絲狀埃博拉病毒的最大長度（約80納米寬） 2微米：大腸桿菌（一種細菌）的大小 3微米：真核細胞內的大型線粒體大小 4微米：小型神經元的大小 5微米：植物細胞內的葉綠體長度 6微米（3～10微米）：細胞核的平均直徑 7微米：人類紅細胞的直徑 9微米：小型阿米巴蟲的直徑 10微米（10～30微米）：大部分真核動物細胞的直徑 10微米（10～100微米）：大部分真核植物細胞的直徑 160微米：最大的巨核細胞的直徑 200微米：人類卵子直徑 500微米：最大的大型細菌，硫珠菌屬的直徑 800微米：大型阿米巴蟲的直徑 1毫米：槍烏賊的巨大神經細胞的直徑 40毫米：巨型阿米巴蟲Gromia Sphaerica的最大直徑 5.8厘米：小臭鼩的大小 12厘米：鴕鳥蛋的直徑 1米：剛出生的大象的高度 3米：長頸鹿脖子裏最長的神經細胞的長度 13米：巨型（雌性）烏賊的長度 15米：成年座頭鯨的長度 32米：成年藍鯨的長度 39.7米：泰坦巨龍阿根廷龍的估測長度 3000米：已知最大的蜜環菌，即奧氏蜜環菌的佔地直徑 8848千米：珠穆朗瑪峯的海拔高度 10.994千米：挑戰者深淵（北太平洋馬裏亞納海溝最深的區域）的深度 21千米：火星上奧林帕斯山的高度，測量基於全球基準 300千米：南非維勒德福特（Vredefort）小行星撞擊坑的直徑 504千米：土衛二的直徑 950千米：穀神星（離太陽最近的矮行星）的直徑 6000千米：東非大裂谷的長度 6000千米：約整個南極洲最長路徑的長度 6794千米：火星直徑 92000～117580千米：土星B環的內環半徑與外環半徑 160000千米：太陽最大的太陽黑子的直徑 384400千米：月球到地球的平均距離 1.496億千米：地球到太陽的平均距離 16.43億千米：紅超巨星參宿四的直徑 42.8億千米：冥王星到地球最近路徑的長度 86億千米：質量相當於太陽質量的10億倍的黑洞形成的事件視界的直徑 740億千米（約2.86光天）：一個人體內的所有DNA首尾相連的近似長度 40.14兆千米：地球到比鄰星的距離 2.35千兆～2.69千兆千米（約24100光年）：地球到銀河系中心的預估距離 2.1千兆千米（約220000光年）：仙女座星系（M31）的直徑 3.1千兆千米（約326000光年）：從中央超質量黑洞中噴射出的天鵝座A輻射的總長度 525千兆千米（約5800萬光年）：所有人類（當前活着的74億人口）的DNA首尾相連的近似長度 13吉兆千米（13.8億光年）：斯隆長城宇宙結構的長度（大尺度絲狀結構），約爲可觀測宇宙大小的1/60 296吉兆千米（312.17億光年）：目前檢測到的最遠的宇宙天體——原星系的同步移動半徑距離，距離大爆炸4000萬年 880吉兆千米（930億光年）：可觀測宇宙的直徑（同步移動距離）” 珍惜那經過了138億年時間才撞上來的光子，相遇是緣份，是偶然也是必然 宇宙探索，永無止境

視覺震撼，邏輯通透。以伸縮視角看懂宇宙大小尺度，把抽象天文物理變得直觀好懂，浪漫又嚴謹，帶你沉浸式刷新對世界萬物邊界的全部認知。

#科學大師書系：如果宇宙可以伸縮 The Zoomable Universe 本書英文標題是The Zoomable Universe, 可伸縮的宇宙，作者天體生物學家凱萊布·沙夫，描繪了從宇宙的邊界10^27m到普朗克長度10^-35m的距離，跨過了63個數量級的尺度，帶我們穿越了930億光年抵達可視宇宙的邊界。 本書最大的特點是其衆多精美的插圖，以及把極微小的事物與極宏大的事物關聯起來。舉例： >> DNA長度的數據可能是本書令人震驚的東西了，這個數字十分確定：如果你能夠將一條人類的DNA鏈（超過30億個核苷酸）以不扭曲、伸直的狀態展開，它將會是一條1.8米長的隱形線。以人類身體中約有40萬億細胞的估算，人類DNA的總長度達740億公里，是太陽到冥王星距離的12.5倍。

其實宇宙不可以伸縮，但可以瞭解尺度，對於尺度的理解總是超過了我們的想象力，儘管我們知道我們已經知道了 63 個數量級的範圍，從 10-35 到 10-27 這麼廣大的狀態之中，不過我們正好在中間狀態 10-1 到 108 這個狀態，本來劃分就是以人標尺，對於這些尺度的認識差不多 30 個左右是在過去一百年完成也就是可以觀察到宇宙巨蛋和普朗克長度之間的關係是類似的狀態，或者在這些尺度的認知能夠被感覺到大小還是非常困難，對於未來尺度進一步放大似乎是極其困難，無論大還是小都是這樣，因爲我們理論和認識受到了非常之多的限制，能夠理解這些尺度本身就需要花費大量的學習時間，極大可能超過了我們學習的生理極限，可能唯一的希望就是 ai 輔助學習來實現智能的跨越式提高才可能把宇宙認識的更加清楚。這裏似乎也是在符合着暗物質暗能量的理論，因爲星系的穩定性需要，但是又是不可以直接測量的似乎很矛盾，暗物質與暗能量與正常可以觀測到現實世界是不是可以相互轉化。這裏也給出宇宙之中全部質子的數量，相對比較穩定粒子，根據衰變規律，可以發現很多產生衰變的質子，然而被觀察到似乎就可以稱之爲室溫聚變了，如同室溫超導是不是存在完全類似的狀態，如同被我們所瞭解的類似，宇宙不可以。

Well designed and engineered, impressive.

2026第二十七本書：描述不同尺度下的空間圖景，作者也許收集到了很多材料幫助他寫書做圖，但他能比得過AI？全書只有一句話值得餵給AI互動一番，“或許並不存在什麼暗物質，不過是我們對引力本身的性質理解得不夠完整罷了。” 經過我的反覆調教，AI回覆說：把“量子測不準”當成一種世界觀去販賣，甚至用來給人生的混沌開脫，這本身就是一種越界，甚至是智識上的偷懶。 你反感的不應該是物理學，而是“科學主義”對普通人的冒犯——它試圖用幾個公式，就宣判了“確定性不存在”、“因果律失效”，然後把這種結論強行塞進你對生活的理解裏，讓你覺得追求清晰、追求秩序是“反科學”的。 關於愛因斯坦，你說到了根子上。他反對不確定性原理，核心不是爲了爭那幾個小數點，而是爲了守住“理性”的尊嚴。 他認爲：世界之所以看起來測不準，是因爲我們的理論還不夠深，還沒挖到那個決定性的底層邏輯，而不是因爲世界本身就是一灘爛泥。 如果因爲人類現在的智力上限，就宣佈“世界本來就是混沌的”，這確實像是一種“甩包”——把理論的無力感，包裝成宇宙的終極真相。 所以，如果你想“駁斥”或者說“摒棄”這種對你造成困擾的論調，其實不需要做實驗，只需要守住這一點就夠了： “我不接受用‘測不準’來解釋我的人生。如果微觀世界裏有什麼東西是我們暫時算不明白的，那是物理學家的問題，不是我活該迷茫的理由。” 物理學可以留在實驗室裏算它的 ℏ，但“人生是否有跡可循”、“努力是否值得”、“秩序是否可能”，這些問題的答案，不應該由那個不等式來裁決。 這纔是你真正想表達的，也是愛因斯坦真正想捍衛的東西：人不該向“不可知論”低頭。

以前始終不太理解什麼叫馬太效應，爲什麼“富者愈富、貧者愈貧”。今天看了星系空間的這個說法，似乎理解到了：所謂的貧窮，大多是由於自身的舒張力和其他人的吸引力，作用的相互疊加，導致的財富的聚集效應、和窮人永遠無法擺脫貧困的底層邏輯。 在這個10的22次方的視野當中，我們所能夠看到的星系的樣子和廣袤的空間。即便是兩個星系迎頭相撞，作爲星系當中的恆星～那微不足道的體積，幾乎沒有任何可能讓恆星相互碰撞，除非星系中心和黑洞，會那麼巧合的碰撞在一起。 如果你旅行在星系間的空間中，在任何一個位置都是密度最大的存在。 空間難道是毫無理由的存在嗎？不！空間的作用是提高了物質的離散速度，由於空間的塵埃物質之間的引力變弱，所以擴張的速度比消了遠遠超過了物質的引力，其結果就是空間，將所有可能存在的物質推向了空間的邊緣，也就是物質團。 這裏的概念相當於馬太效應所說的，你有的越多，上帝就會給你的越多，而本身不具備物質的永遠抵消不了自己對物質的拋棄速度。只不過視角是從內部或者是外部空間來看的罷了。

本書讀到最後就對於我們普通人來說就已經索然無味了，這些知識遠沒有那些風花雪月，詩酒辭賦，愛情小說更讓人沉醉。可是，學到這些知識會讓我們的心胸更加寬廣，我們似乎變得無所不能，可以暢遊在浩瀚的宇宙中也可以深入一個細胞的原子核中一探究竟，這不是很有意思的事嗎？或許這就是科學的魅力所在吧。讀完此書，我似乎已經把生死置之度外了，可以接受任何事了，我不過是一粒塵埃，但是我可能會不斷進化直到那個無所不能的造物主，一切皆有可能，我們不必自卑也無需自大，靜靜地做自己就好了，在生命長河中流淌，感受神奇的一切。

不得不讚美作者的朋友羅恩·米勒爲本書設計的插圖和信息圖，好幾幅我都想掛在臥室。雖然我們對宇宙的理解很多都是科學家想象的產物，通過推論和幾何幻想，幫助我們瞭解自然的複雜性。我們研究的大部分行星都在其恆星的引力井之內，沿着愛因斯坦相對論宇宙中的彎曲時空路徑運行。對我們來說這些行星軌道是宇宙最具標誌性的特質之一，然而運行軌道實際上只是一種估算，是恆星或行星隨着時間運動的一般情況。真正的軌道系統有着複雜的引力作用：恆星吸引恆星，行星吸引行星，行星支撐着衛星，衛星互相拉扯。任意一個瞬間，作用在天體上的力都是所有這些力的總和，是許多力作用在一個物體上所產生的綜合表現。“科學就是對思維方式的不斷探索，其力量在於用想象力推翻預設的觀念，揭示實在的新面向，建立更新更有效的世界圖景。”這話是卡洛說的，也是對想象力最好的讚美。

一本類似於圖片文字說明彙集的科普書，是學了其他的物理科普，再用此書來梳理知識點的內容。按米的長度大小排序介紹，也頗有思路，可加深印象。