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大爆炸证明了神的存在吗？

我们的宇宙消失了大半？

你该如何在黑洞中生存？

UFO事件是真的吗？

火星人炸了我的狗？

天文学家为什么会谋杀他的宠物麋鹿？

……

在宇宙中，我们遇到了太多难以置信的东西，也面临了的谜团。

你想看的，这本书里都有！

充满激情的科学教育家蒂姆·詹姆斯继《元素周期表何以解释一切》和《量子和粒子物理学何以解释一切》之后，为我们带来了这部“科学三部曲”的收官之作！

现在，让我们把目光由微观转到宇宙，这个人类能研究的、ZUI古老、ZUI热、ZUI冷、ZUI奇怪的东西——一切的起点，一切的终点。

引言 在今天这个时代？ // 001

部分 捉摸不定的宇宙

章 很大，很老，很怪 // 009

第二章 一只死驼鹿 // 025

第三章 派对蛋糕和鸽子 // 049

第二部分 关于宇宙我们不知道的一切

第四章 大爆炸的大问题 // 067

第五章 救命啊，我们的宇宙消失了大半！ // 081

第六章 黑暗之心 // 097

第七章 全息图，圈和弦 // 121

第三部分 星星之间的生命

第八章 外面有人吗？ // 145

第九章 你好，地球人！ // 161

第十章 大胆前进 // 183

附录 // 207

致谢 // 219

参考文献 // 221

   蒂姆· 詹姆斯，高中教师，YouTube博主、博客博主以及Instagram博主，英国流行科学作家。他教授化学和物理，每年为物理研究所做讲座，也曾作为科学专家出现在BBC电台。

    蒂姆是被尼日利亚的传教士抚养长大的。取得化学硕士学位后，他专攻量子力学。毕业后他直接进入课堂，把科学教给每一个愿意听的人。国内出版作品：“科学三部曲”——《元素周期表何以解释一切》《量子和粒子物理学何以解释一切》《宇宙已知和未知的一切》。

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编辑推荐

★硬核科普，融合物理、化学、天文知识，帮你构建知识框架，讲清楚了从宇宙大爆炸到人类探索地外生命的一切。内文由中国科技大学蔡一夫教授审订，其对文本给予高度评价！

★内容不高冷、接地气，能唤起你对科学的好奇，对探究的热情。科学并不是科研人员的专属，而属于每一个人。宇宙中存在那么多谜团，而这些谜团将由我们去一一解开，由每一个热爱科学的人、由像你我这样的人去解开。

★书中讲述了人类对宇宙探索过程中前沿的成果，并针对我们奇的谜团做出了解释：黑洞、白洞、虫洞、四维空间、时空穿梭、UFO、外星人……

★篇幅更短，字数更少，阅读更轻松。英国网红青年教师代表作，一个接一个的故事和笑话，轻松有趣，又干货满满。该有的内容我们都有，但我们更好读！

★精装小开本，精致双封，巴掌大小，方便携带，让阅读随时发生。

书摘插图

时空地铁

    我记得有一次，我发现我的裤子破了个洞。在那个异常愚蠢的时刻，我把裤子翻过来，希望能够处理掉这个洞（那真是漫长的一天）。显然，展现在我面前的是洞的另一边，同时还有深深的羞耻感，以及我不应该成为科学老师的信念。我的意思是，如果我成功了，我的计划究竟是什么？在这一天剩下的时候，反着穿我的裤子？

    如果在一块布上剪一个洞，布的另一面也会自动出现一个洞。而黑洞，至少从数学上讲没什么不同。卡尔·施瓦西的方程描述了同时存在的两种奇点。一种把所有东西都拉进来，一种把所有东西都推出去。理论上来说，到达黑洞奇点的过程似乎可以反过来，我们将其命名为“白洞”。

    在理论上，白洞被描述成一个迫使时空向外的区域，即存在一个你无法进入的事件视界，因为反方向的时空曲率非常陡峭。

    然而，这里我们需要小心。方程预测的东西并不意味着它一定存在。例如，假设你想在草坪边上建一些栅栏。你知道草坪的面积是9 平方米，所以你把这个值取平方根，得到每一边的长度。9 的平方根是 3 和- 3，但你不会去当地的园艺商店，要求买“- 3 米的栅栏”。你知道这些方程是由一些符号组成的，而这些符号并不知道自己在描述什么。

    施瓦西的方程既描述了黑洞的存在，也描述了白洞的存在（黑洞的反面）。但大多数科学家都怀疑“反面黑洞”的意义。白洞从来没有被观察到，而且有理由说它永远不会被观察到，因为它违背了宇宙的其他规律。

    为了解决这个问题， 物理学家弗里曼· 戴森（Freeman Dyson）提出，如果白洞确实存在，它可能只存在于另一个完全不同的宇宙中。

    回到床单的类比。想象在织物上戳一个洞，洞在床单的另一面也存在。生活在该宇宙表面的小虫子可以穿过这个洞，然后发现自己身处一个完全颠倒的现实中。

    通常情况下，要实现这种“翻转”，虫子必须在床单上移动，沿着曲线越过摺边（无论它意味着什么），并沿着底面移动。然而，时空裂缝会让小虫子在一瞬间到达另一个宇宙。

    连接白洞和黑洞的路径叫“爱因斯坦- 罗森桥”，以爱因斯坦与他的合作者纳森·罗森（Nathan Rosen）的名字命名，后者提出了描述爱因斯坦- 罗森桥的理论。它通常有一个更有趣的名字—“虫洞”，由约翰·阿奇博尔德·惠勒发明。惠勒认为虫洞就是穿过苹果的管道，虫子不需要经过苹果表面就能从一边到达另一边。

    后来（由爱因斯坦本人）提出的想法是，如果我们忘掉黑洞/ 白洞的开口，可能就只剩下管道本身。这样的虫洞甚至可以连接同一宇宙中的不同两点，让我们能够旅行到不同的空间区域，而这段距离通常需要几个世纪才能到达。

    这种虫洞叫“可穿越虫洞”，而平行宇宙中的黑洞/白洞单向系统叫作“施瓦西虫洞”。

    所有这些都是基于理论和计算，而不是确凿的事实，因此虫洞是一个令人激动的争议性话题。一些物理学家认为，你永远到达不了可穿越虫洞的另一端，因为虫洞中间的时空会变窄（或完全坍缩），你将永远被困在虫洞里。另一些物理学家提出，适当的粒子可以维持虫洞的开启，让我们像驾驶交通工具一样驾驶它穿越虫洞的两端，无论这两端位于何时何地。

    没有人知道我们会在黑洞奇点的另一侧发现什么，尤其是如果你根本哪里也去不了。也许你只是被毁灭了。或者，如果每个黑洞奇点都通向一个白洞奇点，而后者创造了一个属于自己的宇宙，会怎么样？也许我们生活于其中的大爆炸，是另一个宇宙创造的白洞？也许每个黑洞中间都有一个被压扁的宇宙，给其中的生物留下这样的印象：它们在自己的维度里占据空间，而在我们的维度里什么都不占。

    黑洞奇点完全是一个谜，所以你几乎可以发明任何你想放进去的东西。每个黑洞中都有一个完整的宇宙，如果这样的想法听起来很不可思议，那就等待着我们对事件视界做更细致的观察吧。

媒体评论

就像蒂姆·詹姆斯之前的作品《元素周期表何以解释一切》一样，这本书一如既往的轻松有趣又干货满满，它带我们跨越了数百亿光年，从宇宙大爆炸到人类对地外生命的探索。

——安德鲁·克鲁米（Andrew Crumey），《伟大的解脱之链》作者

谁说科学是干巴巴的？蒂姆·詹姆斯的科学就不是。

——《纽约邮报》（New York Post）

读这本书就像喝一杯热巧克力一样轻松顺滑，亲切自然，书中还写了那么多科学、历史领域的逸闻趣事，让我闻所未闻。理查德·费曼是非常伟大的物理教育家，而蒂姆·詹姆斯让我们更懂他。

——亚马逊热心读者

前言

引言  在今天这个时代？

    2016 年，美国说唱歌手B.o.B（本名小鲍比·雷·西蒙斯）在Twitter 上公开宣称自己是“地平论者”（Flat Earther）。他还录制了一首宣扬自己信仰的歌，其中控诉“一种名为科学的邪教”误导了所有人，蒙蔽了宇宙中事物运行的真相。

    一些古代文明也相信地球是平的，但现代版的“地平说运动”始于1838 年，当时英国作家塞缪尔·罗伯瑟姆（Samuel Rowbotham）做了个实验，在剑桥郡的老贝德福德河测量沿河的水位。罗伯瑟姆发现水面弯曲的程度并不如他想象的那么大，因此他宣称大地是一个圆盘，而不是一个球。可不是嘛。

    平心而论，罗伯瑟姆是个经验丰富的演讲者，能够幽默地战胜那些质疑他观点的人。但不久，科学家阿尔弗雷德· 拉塞尔· 华莱士重复了他的实验。华莱士把折射等因素考虑在内， 计算出的结果是，大地终究还是圆的。尤利西斯· 莫洛（Ulysses Morrow）所做的实验也许更能说明问题，他计算出地球呈碗状，这让你知道实验结果有多么可靠。

    一个半世纪以后，当B.o.B 开始宣传这些维多利亚时代的“地平说”的时候，他比罗伯瑟姆有优势：广泛的知名度和无约束的媒体报道，使其理论不需要事先被同行评议。在他发表声明的几个月内，其他名人纷纷表示支持，而支持“地平说”的人也从一个不起眼的边缘人群转变成一种不容忽视的少数派。事实上， 舆观调查网（YouGov）2018 年的一份民意调查表明，美国有650 万人相信地球不是一个球。

    这个数字可能引人担忧，但并不令人惊奇。当今的“地平说”必然带有一些阴谋论的味道（为了解释卫星图像），谁不喜欢能带来好结果的阴谋论呢？阴谋论让人兴奋、容易理解，而且让我们觉得自己很聪明，因为我们看到了一个被隐瞒的真相。

    请注意，我从来都不理解为什么光明会要发明这样一种奇特的掩饰方式（更何况他们不可能说服所有的航天局、航空公司、飞行员、GPS 公司、海军职员、手机从业者、教师、业余天文学家以及拿着望远镜的孩子跟他们合作），但这是题外话。阴谋论很有趣，而且通常有刺激的YouTube 视频和恐怖的背景音乐来支持他们的说法。

    我承认，作为一名科学老师，讨论“地平说”是有些令人沮丧的，因为在文艺复兴时期人类就讨论过这些观点。但我也相信，应该允许有疑惑的人提问，而不是嘲笑他们。

    事实上，我接触过的地平论者通常都是博学而明智的人，他们并不像人们经常贬抑的那样是近亲结婚的乡巴佬。他们提倡怀疑主义和实证主义，这归根结底是真正的科学价值观。

    很明显，“地圆说” 有数不清的证据（见附录Ⅰ）。但“地平说运动”令我感兴趣的是，他们的所有论点都是基于同样的方法。他们指出一个看似违背了“地圆说”的观察结果，比如一颗没有按照理论路线运动的星星，或者一栋从某个角度看不到的建筑，等等。然后提问：“地圆说”如何解释这一点呢？

    开诚布公地讲，地平论者的一些质疑是有道理的，但科学家面临的问题是，答案往往违背直觉，因此很难说服他们。人类的大脑习惯于处理简单的问题， 所以当我们面对真实的宇宙， 就好像……嗯…… 宇宙错了。

    研究宇宙中物体的行为（天体物理学）和研究宇宙的演化（宇宙学）会让我们面对一些很不寻常的场景，这些场景令我们非常不安。根据“万物存在”的定义，宇宙是可想象到的奇怪事物的集合。即便知道事实，我们凡人的脑袋也很难理解。

    地平论是简单和讨喜的，但显而易见的东西并不等于正确。事实上，在科学领域中，情况通常相反。只要翻看一本关于视错觉的书，你就知道简单的日常观感有多么容易被误导。

    我们生活在舒适的大气层中，由易懂的物理定律主宰。但我们向上运动，即使在到达10 千米（6. 2 英里）的高度之前，环境就会变得非常不同、非常陌生、非常奇怪，以至于你的肉体将会走向死亡。我们并不是生来就可以适应宇宙中的其他地方，所以当我们往外看，会发现宇宙中充满了怪异和奇迹，这并不令人惊讶。

    地平论者喜欢可控的、安全的现实观，但要想正确地理解宇宙，我们必须放弃本能的、直觉的、简单的解释。在这趟旅途中，我们不需要这些东西。这是科学奇怪的地方。

书籍介绍

大爆炸证明了神的存在吗？

我们的宇宙消失了大半？

你该如何在黑洞中生存？

UFO事件是真的吗？

火星人炸了我的狗？

天文学家为什么会谋杀他的宠物麋鹿？

……

在宇宙中，我们遇到了太多难以置信的东西，也面临了最大的谜团。

你想看的，这本书里都有！

充满激情的科学教育家蒂姆·詹姆斯继《元素周期表何以解释一切》和《量子和粒子物理学何以解释一切》之后，为我们带来了这部“科学三部曲”的收官之作！

现在，让我们把目光由微观转到宇宙，这个人类能研究的最大、最古老、最热、最冷、最奇怪的东西——一切的起点，一切的终点。