柔软的宇宙：相对论外传

到美国旅游探亲，顺便去了发现微波背景辐射的大牛角天线，那地方在一座小山包上，体积还是蛮震撼的。[呲牙]

现在打字的我，正下夜班坐在公车上，当我敲下前面几个字的时候，时间已流逝。扭头看向窗外的紫薇树，我突然想起，他们也曾经开着红色的花。 这不是一篇详尽的读书笔记，我只想把我看完这本书以后的胡思乱想，放在这里，所以呢，就不必担心剧透的问题了。 这本书的作者是吴京平，科普作家。他还有一本书叫《无中生有的世界》，《柔软的宇宙》是我读他的第二本书，前者偏重讲述微观世界；后者偏重讲述宏观世界。 我从初中就喜欢物理，一直到高中，物理一直是我的最爱。现在回想，为什么我会喜欢物理呢？我想其中最重要的一个原因就是，物理好玩儿！ 嘿嘿，我知道一定有人会反对我，比如现在我小姨家的小妹，她就不喜欢物理。 记得很早之前，有一次我给她补习初中物理，是受力分析和运动计算。真的要把我气死了，因为她老是问我为什么？一开始我还耐心的给她解释说 “物体之所以运动是合力作用的结果，合力是可以分解的，把不同的力沿着坐标轴分解成几何问题，寻找不同向量上的等量关系，套入物理学公式，剩下的就是数学运算的问题了” “奥奥，为什么力可以分解？” “因为我们把力等价成了几何向量，箭头表示方向，长短表示大小” “奥奥，为什么会有这么多的力？” “因为地球对物体的吸引力产生重力，不光滑物体的相对运动产生摩擦力，物体对地表压力的反作用力产生支持力……” “地球为什么对物体有吸引力？” “因为任何两个物体之间都有吸引力” “瞎说！为什么你和我之间没有？” “因为咱俩的质量都太小了” “为什么力和质量有关系啊？” “因为这是牛顿说的啊！” “为什么不回答我啊？” “定理，定理，是要背过的” 其实小妹提到的这个问题，我从来就不曾知道，即便是被小妹“责难”，也没有激起我的好奇心和求知欲，甚至觉得“背过就好了嘛！” 直到写这篇文字的前几个小时，我才知道了这个问题的答案。 原来，如果我和牛老爵爷生活同一个时代，我跑去问他，他也是回答不上来的。 在《柔软的宇宙》这本书倒数第二章“时空涟漪”中，作者写到： 牛顿的体系里引力的传播是立刻到达，不需要传播时间的，或者说，牛顿发现了引力与质量和距离有关，具体关系可以用万有引力来算，但是引力是如何传递的，牛顿没工夫搭理。爱因斯坦认为：引力传播是不可能超越光速的，必定需要时间，那么显然就会以波的形式向外扩散，这就是引力波。 看到这里，我才知道，原来“力和质量的关系”问题不止困扰着我小妹，就连牛顿和爱因斯坦，以及期间数百年之间的无数物理学家，都曾被这个问题苦恼过。 这是一件有趣的事，我想数百年之间一定有人多小孩像小妹问我一样，无数次的提到过这个问题，显然，并不是每个人都像我一样把这个问题抛之脑后，置之不理。比如，爱因斯坦。 爱因斯坦由此提出了引力波和引力子的概念。爱因斯坦毕竟是走在历史前面的人，伟大的理论物理学家爱因斯坦虽然推理出了引力波理论，但是他最终却没有看到自己的理论得到实验的证明。 2015年9月14日北京时间17点50分45秒，LIGO位于美国利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了GW150914信号。此刻，科学界对引力波给予高度的评价！ 2016年6月15日，在圣迭戈美国天文学会第228届年会上，LIGO科学家宣布第二次探测到了引力波事件。 这是一件开心而有趣的事，或许从中我们还能想到更多。只是小妹已经对物理学不那么感兴趣了，也不再问我更多的为什么了，这是一件令我高兴不起来的事儿。 看到上面的几段摘录，你可能会觉得这本书会不会太枯燥，那好吧，我在摘录几段出来。 1801年，一间封闭的乌漆墨黑的屋子里，一个人趴在屏幕前仔细地观察着微弱的光斑。当他终于看清了屏幕上那些奇怪的条纹以后，终于长出了一口气：“牛顿牛老爵爷，你错了！” 拉格朗日一跺脚仰天长叹，他们一下子就砍掉了拉瓦锡的头，可是这样的头不知道多少年才会长出一个。 爱因斯坦顺利地买了一张火车票就去了米兰，就这么“砰”地一下出现在他父母面前。父母大吃一惊，接着一股愁云便涌上了心头。这个熊孩子到底是怎么搞的，居然被学校开除了？爹妈欲哭无泪，唉声叹气，爱因斯坦同学倒是逃脱牢笼，天高任鸟飞。 在剑桥，同学们都叫他“奇人杨”，因为他哪国语言都懂，马骑得非常好，而且还会杂技走钢丝，算是科学家里走钢丝最棒的一位。各种乐器，他抬手就来，演奏水平相当高，这也为他后来研究波动学说打下基础。 这本是哲学家讨论的话题，物理学家们是怎么掺和进来的呢？欲知后事如何，且听下回分解…… 这本书里还有比上面的这些摘录文字更有趣的，等着你去慢慢的发现。 吴京平一定很喜欢评书的吧，这本书读起来像听评书一样妙趣横生，有悬念，有剧情，有喜怒哀乐，也有七情六欲，把接近两百年的天体物理学史，以时间为坐标轴，向大家娓娓道来，还不失乐趣，实在难得。 读这本书的时候，有两个人不止一次的出现在我的脑海里，一个是刘慈欣，一个是木心。 刘慈欣因为《三体》成为家喻户晓的科幻小说家，《三体》属于硬科幻，里面有很多的科学理论作为故事的支撑，好多熟悉的名词都可以在这本书中看到，比如：光速旅行、量子纠缠、曲率半径、视界、红移现象、引力波、大坍缩，奇点、黑洞、虫洞等等。 想到木心，完全是因为木心说的一句话： 木心：生命是一场对宇宙的忤逆。 宇宙从大爆炸开始，不断的扩增，即便百亿年过去了，宇宙仍然在加速的扩张，所以日月星辰其实正在逐渐距离我们远去。书中有一段描写极好，摘录于下： 按照现在的趋势，宇宙正在加速膨胀，在暗能量的驱动之下还胀得越来越起劲，恐怕到了最后，一切都会被扯碎。我们现在仰望星空，夜观天象，还能看到灿烂的繁星，随着宇宙的膨胀，恐怕很多天体最终都会离我们而去，退到视界之外，那时候的星空不知道要萧瑟成什么样子。遥远的类星体不见了，远处的星系也都消失在视界之外，仙女座大星系早就与我们的银河系合二为一，合并以后的银河-仙女星系形状不规则，我们看到的再也不是那一道跨过天际的银河，这一切都发生在三十亿年之后。越来越多的星星熄灭了，在死前最灿烂的一爆之后，留下美丽的行星状星云，还有不少变成了黑洞，我们再也没法用眼睛看到它们。 随着宇宙的膨胀，温度也越来越低，物质越来越稀疏，最终会稀薄得难以形成新的恒星。宇宙越来越暗淡，最终会变得死一般寂静，连黑洞都蒸发殆尽。时空呈现出了热寂状态，熵值无限。 这是作者利用现有的物理原理，为我们描绘的宇宙未来图景，熵（混乱程度）永无止境，接近无限。 有人说一切可以重头开始，宇宙会重新坍缩成新的奇点，一切都会重新来过，上帝会再一次表演“要有光”。 但是彭罗斯指出，即便宇宙塌缩，熵仍然只增不减，这个趋势并不会改变。因此不仅局部的时间穿越是不可能的，宇宙整体的时间反演也是不可能的。况且，我们的宇宙恐怕不会面临大塌缩，而是面对大撕裂。 这就是宇宙，目前认知最前沿的宇宙。 而反过来，再看我们自己，其实我们无时无刻，不是在逆天改命。文中写到： 我们总是从外界获取低熵物质来抵消自己的熵增，当我们再也不能这么做的时候，我们的生命就结束了。 无机物拒绝混乱，于是化合成有机分子。有机分子拒绝混乱，于是彼此耦合成微生物。微生物慢慢的一点点的发展到如今，变成千姿百态的世界。而且还在不断的从外界索取低熵物质以抵消自己的熵增，以避免陷入“混乱”。但是，无休止的混乱却正是宇宙演进的确定方向。 木心：生命是一场对宇宙的忤逆。 木心先生在他《文学回忆录》中还提到一件事，他认为： 宇宙观决定世界观，世界观决定价值观 撇开哲学不谈，单单从物理学出发，这本书读完以后，你的宇宙观会发生一丝丝的变化吗？

可以说这是一本较为浅显，能被非专业人士理解的书籍，讲述几百年来物理学与天文学的发展历程。语言还是比较通俗易懂的，偶有涉及专业度较高的内容也有图片加以辅助理解，就是书中介绍的人物很多，较为繁杂，且多为西方人物名，多相似，易为混淆。介绍的内容很丰富，有很好的科普作用，讲解的可以让读者不至于读不下去。但这也只能是历史型的介绍加上部分的专业讲述，真正要深入了解还是需要看专业的书籍。

《柔软的宇宙》这本书着实精彩，将艰深晦涩的物理理论以通俗易懂的话语讲述出来，就好像在讲一个故事一样，娓娓道来，引人入胜。作者的语言幽默风趣却又不流于浮夸，有别于现在许多空洞、轻浮的假幽默的书籍。这是非常难能可贵的地方，也体现了作者不俗的笔力。 有许多概念从小就在纪录片和科普书籍中接触过。从初中到大学也不断地学习物理。但是过了这么多年，早已遗忘许多，读到不少知识点都还要查阅资料才能明白。常在查阅资料时有恍然大悟之喜悦——原来如此。但又不免为自己遗忘这些知识而懊恼。 有生之年科学究竟可以发展到何种程度，人类究竟能否走向宇宙深处，宇宙的外面是什么，奇点的前面又是什么。凡此种种问题萦绕，不禁感慨自己之渺小与生命之短暂。

本书以时间为轴线，围绕相关科学人物的天文物理科学理论和实践成果进行深入浅出的阐述。 把宇宙的形成奥秘与人类自身的探索结合。宇宙万千可能不是不存在，或许只是我们未知而已。 把目光投向远方，那些被星空的神秘吸引的人正在孜孜不倦的探究未解的谜题。

我们为什么要读科学史？ 科学史其实就是人类的认知史，人类的认知历程是个非常曲折而又充满悬念的过程，而科学发现的历程就是不断解决老问题，发现新问题的过程。人类的历程就像无尽的远征，研读一段历史就好比偶尔回过头去，看看身后那一串长长的脚印。本书想要试图讲述的内容，就是在相对论这条道路上，我们到底走过了哪些路，在可望见的前方，还有哪些道路。 作者从两个角度解读科学史，第一个角度，科学家并非生活在真空中。每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。第二个角度，科学家也是人。他们也有七情六欲，也有喜怒哀乐，也有错综复杂的人际关系。在他的书中，人是第一主角。这本书的第一主角当然是爱因斯坦，作者给我们呈现的是一个丰满的、有血有肉的爱因斯坦，但是他记述的这些事情都有史料佐证，并不是随意编造。 狭义相对论&广义相对论 相对论的发展有两个阶段，第一个阶段是狭义相对论，第二个阶段叫广义相对论。相对论的创立者就是大名鼎鼎的爱因斯坦。但是相对论不是横空出世的，它的诞生是科学发展的必然。 狭义相对论彻底颠覆了我们对时间的认知，时间并不是均匀流逝的，它是相对的，在不同参考系中，时钟的频率是不同的。广义相对论告诉我们时空是有形状的，它不是硬邦邦的一块铁板，而是可以被掰成任意形状，是软软的。 虽然都叫相对论，但广义相对论与狭义相对论有很大差别。 第一，狭义相对论的适用范围是惯性系，也可以看成是一种理想公式，只存在于想象中的理想状态下。而广义相对论则彻底扔掉了惯性系，使得数学方程式成为了一个普适的公式。 第二，狭义相对论只研究时间、空间、运动这三者的关系，而广义相对论在此基础上又增加了一个对象，那就是引力，这四个物理对象被统一在了同一个数学方程式中。 第三，广义相对论是对宇宙时空结构的数学描述，比狭义相对论前进了一大步，是质的飞跃。 广义相对论下的宇宙学研究 宇宙大爆炸：宇宙开始于一个点。然后经过了漫长的时间，膨胀成了我们今天这个样子。 俄裔美国物理学家伽莫夫提出宇宙的早期是一个温度非常高的状态，这个原始的核火球砰的一下炸开，不断地膨胀，从而形成我们今天见到的宇宙。虽然当时他的理论没有得到太多的支持，但到今天，按照宇宙大爆炸模型推算出来很多预言都被一一证实，伽莫夫的理论被科学界广泛接受。大爆炸理论既有坚实的广义相对论作为数学基础，又有众多观测证据的支撑，成为了今天宇宙学中最牢靠的模型。

我記得上小學的有段時間我經常會做一種怪夢。而夢中我就像是掉進了一個黑洞裏，一個非常狹隘又壓抑的空間中，我想趕緊走出來，就拼命的往前走，卻怎麼也走不出來。我著急不知所措時，盡然在潛意識裏給我傳達來一個信號，這個信號清楚的提醒著我現在是在夢裡，這不是真的，只要我醒來，就能從這個該死的黑暗中走出來，於是我拼命想讓自己趕快醒來，結果越掙扎越醒不過來，雖然最後我還是走出了這個“黑洞”，卻驚醒出了一身冷汗。而且那段時間我還經常做同一個夢，不知不覺中讓我變得討厭睡覺。 今天我讀了這本書，突然聯想到，如果我們人類也是宇宙中一個質子的衍生，那麼我們人類大腦潛意識裡，也許存在著可以跟那浩瀚無垠的宇宙所連結的一個支點。也許這個支點可以讓我們人類，即使不用到宇宙太空中尋找，也能“輕鬆地”開啓一個黑洞或者其它什麼空間的入口。畢竟這個世上本來就沒有什麼絕對的。

《柔软的宇宙》初看书名，开始以为是科普类天文著作，满怀期待打开它，“引子”部分让人以为拿错了书，开篇就是法国大革命；再到“第一章——见证奇迹的时刻”，顿时脑补出一个神奇的科学时空，让我纵横古今，驰骋宇宙……结果发现作者好皮，那幽默风趣的语言风格，胡说八道的一本正经，越看越像外国故事会，让我这颗严肃且敬畏的心，不知如何安放是好。 随着进一步的深入阅读，发现原来是物理、天文和数学等各科学领域的成果展示及研发过程，对于科普我这种全盲来讲再合适不过，有种歪打正着的感觉。 科学给人的感觉常常是高深莫测，需要具备一定的专业知识才可窥其妙。对于我这种科学小白来说，尽管大多数时候只是在看热闹，但作者把晦涩难懂的各科知识糅合在一起，深入浅出，使人通俗易懂，还有他评书般的把各个科学大牛的魔法讲得有声有色，扣人心弦，让人顶礼膜拜的同时沉醉其中。 这本书让我们站在巨人们的肩膀上看世界，让我们看清了科学家们是如何历经曲折探索与创造的，他们与我们普通人一样，也有着人的七情六欲，那些看似稀奇古怪的发明又究竟如何影响着我们的每一天。 我们生活的宇宙已经存在了约140亿年，而人类科学探索史至今不过才200多年，还有太多未知需要探寻…… “逝者如斯夫，不舍昼夜。” 世间万物都随着时间的流逝不断改变，唯一不变的就是时刻在改变，没人知道未来会是什么样，但我们对未来的一切要怀有期待，用郭德纲的话说：“世界是你的，也是我的，最终都是那帮孙子的……”

从某种意义上来说，一部人类的进步史也可以说是一部人类对外在空间的探索史和发现史。人类的渺小和宇宙的廓大并不能阻止人类对外太空的探索和思考。人类也在不断地摒弃谬误，寻求真知。在这个艰难的历程中，一个个人类智慧的大脑在充当着先导作用。从古代的亚里士多德等到牛顿、哥白尼、布鲁诺、伽利略、哈勃、爱因斯坦、霍金等等，他们就是人类科技探索史上一座座路标和丰碑，引领着人类不断修正自己，探寻宇宙的秘密。 作者以简明风趣的语言对人类的科技发展史有一个较全面的叙述，给人一个总体的观感。特别是对一些科学家的佚闻的挖掘和速写，读来轻松有趣。

满脑子在构思写点什么作为本书结尾，足足想了我半个钟头，愣是啥都没有冒出来~好像想说的话之前在看另外一本类似的书的时候说过了《时间的形状，相对论史话》~这两本书均以时间为线索，介绍了人类科学史的发展，好吧写时间为线索这几个字我都哆嗦了一下。因为这本书还有上本书都帮忙转达了某些科学家的一个观点，或许时间是混乱的，什么都是混乱的，然后我也是混乱的。😭 上次那本书读完，我买了一副流沙画，没事就翻转一下，体会熵~然后我在流沙画的封闭系统里面崩溃了。是的，看一幅流沙画崩溃了😭满脑子全是，封闭系统中熵值只增加不减少~ 这次我又崩溃了，什么比无穷大还要大又是个什么玩意儿啊，偶数无穷大比整数无穷大大，这是作者举的例子。。。。 感叹了这么多，回归正题，一直对星空还有科学有莫大的兴趣，可是兴趣归兴趣，要想完完全全理解真的不是一件容易的事情，毕竟人类各个时期最聪明的大脑都花了那么长的时间进行思维实验，观测，计算，反复验证求索，为了小数点后N位的一个值吵一辈子。我才花十个小时看本书，不能全部理解也太正常了。 感谢那些具有求知精神的科学家，让我们后人能够初窥这宇宙的一角。 🤗然后我脑子晕了十个小时，但是不妨碍我瞎想啊，我在思考怎么能进行光速旅行~这里我认为人类算是一个信息的载体，如果未来我们的生物科学跟计算机网络技术发展到另一个高度，我们完全有可能在如今叫服务器的东西上面储存我们每个人的所有信息，包括生物特征，情感等。然后建立互联宇宙网~你如果想去月球旅行了，去服务器上更新一下你的信息，biu~一秒后球上服务器已经得到了你的最新信息，在月球人激活你的克隆体，好了恭喜你完成光速旅行。