樂在生長（5）：我的宇宙知識小結

第一回：自人類有了文字之後的2700多年裡，人類一直認為自己是生存在一個「平坦的大地」上。

第二回：公元前300多年，亞里士多德證實了地球是圓的。因為海面上遠處駛來的帆船，我們總是先看到桅杆。

第三回：公元2世紀，托勒密發明「地心說」，根據他的《天文學大成》，人類可以基本準確地預測日蝕和月蝕以及5大行星的運動位置。

第四回：又過了1500年，哥白尼提出「日心說」。開普勒將行星運行的軌道修正為橢圓。而伽利略搞出的人類第一台天文望遠鏡給出了大量佐證日心說的數據，但他被羅馬教會燒死了。

第五回：到了公元17世紀中葉，牛頓發現了「萬有引力」。徹底解決了「地球若是圓的，那為什麼人走著走著沒有頭朝下掉下去」的困擾人們已久的問題。

第六回：哈雷（哈雷彗星以他的名字命名）和卡普坦（提出了「天文學分區」）等科學家發現了更多的恆星，發現太陽系只是銀河系乃至宇宙的很小很小的一部分。

第七回：按照牛頓提出了「絕對空間」的概念，空間是「靜止」的舞台，時間也是絕對的。但如果這樣的話，在運動的列車上，一束順著列車方向打出去的光，和逆著列車方向打出去的光，對於靜止在地面上的觀測者來說，兩束光的速度是應該不一樣的；然而，19世紀末邁克耳遜—莫·雷實驗，卻證實了光速是恆定的。

此外，按照牛頓的萬有引力，太陽消失後，太陽的引力會瞬間消失，但是因為太陽離地球很遠，太陽光到達地球需要8分鐘的時間。難道引力比光速還快？引力到底是怎樣傳遞的呢？

終於，愛因斯坦提出了偉大的「相對論」：空間是一個可以彎曲、拉伸的實體。當我們在一張平整的富有彈性的膜上，放上一個球，放球的部分會凹陷下去，這種凹陷就會影響這個球周圍物體的運動。太陽因為自身的重量而扭曲了空間，就會把地球向自己身邊拉。這就叫物質讓空間彎曲，空間讓物質運動。同時，空間和時間是不可分割的，一個物體總是在不斷地穿越時間和空間，物體穿越空間的速度越快，對它來說時間就越慢。我們現在從蘇州坐高鐵去北京，到達北京時，我們的手錶總是會比標準北京時間慢一些的。

第八回：愛因斯坦認為宇宙是靜態的，因此在引力波方程式中加入了一個「宇宙常數」。哈勃用天文望遠鏡發現了「紅移」現象，發現星系都在離我們遠去，驗證了宇宙是在膨脹中的。

之後，那位21歲後就攤在輪椅上的霍金，提出了「奇點定理」，發表了《時間簡史》。宇宙誕生於奇點，大爆炸於138億年之前。

第九回：按照愛因斯坦相對論和牛頓萬有引力計算，宇宙間已知的物質和星體運動的速度是不匹配的，唯一的可能性就是還有大量的不發光的物質存在於宇宙間，被稱為「暗物質」。

此外，按照萬有引力理論，星體之間應該越來越近，起碼不應該是實際觀測到「宇宙在加速膨脹」的客觀現實。再過一萬億年，除了銀河系以外，我們的天空中將再也看不到其他的星星了。於是，人們又推測宇宙們存在著大量的「暗能量」。暗能量是一種真空中的斥力。根據計算，宇宙現在的全部能量中，尋常的物質（比如我們）只佔大約4%，暗物質佔26%，暗能量佔70%。

第十回：前面一直都在說宇宙的宏觀層面，在這個層面，人類可以用數字方程式計算出一個「確定的宇宙」，牛頓和愛因斯坦都堅信宇宙是確定的。然而，在人類至今觀察到的微觀領域，卻是一個「不確定的宇宙」。比如，微觀粒子的位置和速度、能量和時間，都不可能同時被確定。你把一個電子裝在一個盒子里並把盒子越擠越小，那電子在位置上的確定性就變高了，但這時的電子一定變得越來越「瘋狂」，其行動軌跡越來越難以預料，速度也變得越來越不確定。於是人類只好用另一套完全不同的理論——「量子力學」來研究微觀世界。

第十一回：1935年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森發現了「量子糾纏」現象，就是進入糾纏狀態的兩個微觀粒子，即使隔著十萬八千里，其中一個粒子的行為也會影響另一個粒子的行為，這種影響是無視距離並且實時發生的。2017年6月15日，我國科學實驗衛星「墨子號」率先成功實現「千公里級」的星地雙向量子糾纏分發，打破了此前國際上保持多年的「百公里級」紀錄。量子糾纏是真實存在的，但這是為什麼呢？為什麼呢？也有人想把這種物質現象，引向意識領域，說量子糾纏為「心靈感應」找到了科學依據。真會是這樣么？

第十二回：為了試圖將廣義相對論和量子力學統一起來，有人提出了尚未被證實的「弦理論」。提出宇宙的基本構成不再是粒子，而是「弦」，是非常小非常小（普朗克長度）的琴弦。「弦」的不同震動方式產生了不同的粒子。在弦理論中，宇宙有10個空間維度和1個時間維度，一共11維。10個空間維中，有3個維度是展開的，也就是我們所感受到的三維世界，而其餘的7個維度是蜷曲起來的。弦理論認為，宇宙的規律就由這些「弦」來決定的，就像生物學中的 DNA 遺傳因子決定著我們各自的長相和性格。其實，我還根本沒有弄懂這個「弦理論」。

但是我覺得，人應該多一些「宇宙學的視角」，它讓我們在看問題時更謙虛，目光更長遠，人格上也更自由。人的觀念有時是十分固化的，就像那個羅馬教會，直到1980年，才給伽利略昭雪；直到1992年，才解除對「日心說」的禁令。我們自己身上一定也會有許多錯誤的但是被自己固化了的東西。

鳴謝：《宇宙的結構》、《宇宙的琴弦》、《時間的形狀》、《時間簡史》、《星空的琴弦》、《給忙碌者的天體物理學》、《上帝與新物理學》和「得到APP」。

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