全部
作 者：[英] 马库斯.乔恩 著
译 者：李永学
出 版 社：北京联合出版公司
出版时间：2018年03月
定 价：49.80
I S B N ：9787559615626
所属分类： 大众新知（科普） > 自然科学
标 签：科普读物 数理化
当牛顿坐在他的花园里时，他看到了过去任何人都没有看到的东西：一个苹果吸引了整个世界，同时地球吸引了这个苹果。这是通过自然的相互作用力做到的，这种力让一切事物得以存在，从行星直到恒星，一切都生存在统一的怀抱里。
牛顿与爱因斯坦都曾受到了下落物体的启发，创建了他们的引力理论。从下落的苹果上，牛顿看到了月球的下落，并统一了地球与天空。在从屋顶下落的人的想象中，爱因斯坦看到了引力的虚幻。他们都知道，什么叫做“独自在思想的奇妙大海中扬帆远航”。
牛顿的万有引力定律不但能够解释行星的运动，也能够解释大洋上的海潮；不但解释了我们看到的现象，而且能够揭示我们看不到的现象，让我们能够画出我们的太阳系中不可见世界的地图。而爱因斯坦意识到，在某个显然更为基础、并直接影响引力的问题上，牛顿是错误的：这就是空间与时间的本质。只有爱因斯坦意识到，我们生活在扭曲的时空中，而且事实上，这个扭曲的时空就是引力。爱因斯坦的引力理论正确地预言了光的弯曲、水星近日点的进动、时间在强引力下的放慢。但这个理论也有缺陷：它预言了荒谬绝伦的奇点，并且它无法解释黑洞的核心，也无法解释时间的开始。
引力的量子理论比爱因斯坦的理论更为深刻，但它能让我们翘曲航行，制造时光机，从而操纵空间，进入平行宇宙吗？当我们终将掌握了这一难以捉摸的理论之后，我们将能够回答一切科学问题中重大的几个：什么是空间？什么是时间？什么是宇宙？它来自何方？
屏住呼吸，准备凝视即将出现在地平线上的魔幻视界吧。谁会知道，在这个尚待发现的国度中，我们将会找到些什么？
马库斯是一位声名卓著的作家兼播音员。他曾在美国加州理工学院担任射电天文学家，现在是英国科学周刊《新科学家》（New Scientist）的宇宙学顾问。他撰写的书籍包括《何等精彩的世界》（What a Wonderful World）、《量子理论不会损伤你》（Quantum Theory Cannot Hurt You）和《我们需要谈谈开尔文》（We Need to Talk about Kelvin）[入围2010年皇家学会科学图书奖（Royal Society Science Book Prize）]。马库斯也是《ipad的太阳系》（Solar System for iPad）一书的作者，该书赢得了售书者2011年数字创新年度大奖（Bookseller 2011 Digital Innovation of the Year award）。
马库斯的个人网页为www.marcuschown.com，推特账号为@marcuschown。
李永学，1989年前往英国从事博士后研究，生活、工作至今，现退休为自由译者。物理专业学士，物理化学专业博士。翻译领域涉及文学、社科、人物传记、数学史、科普等方面，译著有《无言的宇宙》（Zero Word Universe, Dana Macienzie）、《满足的限度》（The Limit of Satisfaction, William Leiss）等。
第一部分 牛 顿
1 月球正在下落 —— 002
牛顿如何发现了第一个可以应用于任何地点与时间的普遍定律
2 最后一位魔法师 —— 030
牛顿如何创造了一个世界体系，并找到了理解宇宙的钥匙
3 注意三月的潮汐 —— 039
牛顿的引力理论具有何等丰富的结果，它不但能够解释行星的运动，也能够解释大洋上的海潮
4 不可见世界的地图 —— 077
以何种方式，牛顿引力定律不但解释了我们看到的现象，而且能够揭示我们看不到的现象
第二部分 爱因斯坦
5 有本事就追上我 —— 106
爱因斯坦如何认识到，任何物体的速度都无法超过光速，而这一点与牛顿的引力定律相悖
6 给一位下落者的颂歌 —— 133
爱因斯坦如何认识到，引“力”是一个幻觉，真实的只有扭曲的时空
7 上帝被除以零的地方 —— 172
爱因斯坦的引力理论是怎样预言在黑洞的“奇点”上将会出现疯狂现象的。需要更深刻的理论
第三部分 爱因斯坦之后
8 时空量子 —— 194
量子理论以怎样的方式暗示，空间与时间在劫难逃，它们必定起源于某种更为基础的东西
9 尚待发现的国度 —— 216
寻找比爱因斯坦的引力理论更为深刻的理论的斗争：它将告诉我们，为什么会有一个宇宙，以及它来自何方
注 释 —— 251
致 谢 —— 297
有本事就追上我
“追上一束光，那会怎么样？”正是这个问题，终将让爱因斯坦走上不朽之路，而当他提出时年仅16岁。但令人沮丧的是，他从来没有告诉任何人，他到底是在什么样的具体情况下提出了这样一个关键问题的。因此我们只得猜测。我们知道，1896年初，他是在距离苏黎世（Zurich）以西30英里的瑞士城镇阿劳（Aarau）读书的时候构想这个问题的，当时他正在温特勒（Winteler）家寄宿。
我想象，当时，阳光透过他租住的阁楼房间的窗户，让他醒了过来。一株菩提树的树枝摇曳着，将阳光切割成无数闪光的片段，它们在他床边的墙上如同万花筒般狂舞。他像一个孩子那样伸出了手，试图抓住一朵抖动着的光斑。很明显，他因为墙纸上变幻的形状而发呆，结果他没有掀开被子，一直到他的入定状态被轻轻的敲门声打破。“爱因斯坦先生！”这是玛丽·温特勒（Marie Winteler），房东芳龄18的漂亮女儿，她对他芳心暗许。“爸爸让我告诉你，可以吃早饭了。”
在我的想象中，那天晚些时，在阿尔高州立学校（Aargau Cantonal School）里，他坐在一间高屋顶的教室的书桌旁，无所事事地盯着阿劳河（River Aare）发呆。来得突然去得也突然，一直把窗户敲打得噼啪作响的雨已经停了。当浓密的云朵飘然离去的时刻，一道神圣之光似乎从天而降，把君临这座瑞士小镇的阴郁夜色一切两段。就在它击中了黑色河流的地方，水波粼粼，波光闪烁，犹如一蓬钻石在闪光。此情此景，让少年爱因斯坦目眩神迷，结果，老师在讲交流发电机的线路图，而他连一个字也没听到，一直到他的沉思被学校校长奥古斯特·图持斯米德博士（Doktor August Tuchschmid）的吼声打断：“爱因斯坦先生！我最诚挚地为打扰您表示道歉。或许，在我们余下的半个小时之内，您可以有一段时间赏光注意听讲，给我们一点点尊重？”
这天晚上，我看到爱因斯坦和玛丽·温特勒手拉着手在阿劳狭窄的街道上跑过，他们的脚在水洼上溅起水花，两个天真无邪的少男少女一路欢笑。尽管全身都湿透了，但他们却浑不在意，而且突然停下了脚步。他把她拉进怀中亲吻。越过她的肩膀，他看到沿街排布的煤气街灯那些怪异的绿色光晕。它们一直延伸到远处，慢慢汇聚在一起，闪光也变得越来越小，越来越暗。在如同油一样的黑水洼上，他看到了这些灯光的倒影，同样也看到了满月的倒影，就像一盏淘气的灯，它挣脱了地球，扶摇飘荡，飞到九天之上。他没有继续吻下去，而是抬头望去。
“阿尔伯特？”
他整天都因为光而神不守舍。他整天想着的都是光。他整天都在问自己同一个逼人的问题：我们对光的理解错在哪里？答案就在问题当中，但他的问题实在太模糊、太不严密，叫人无法考虑。
他的女朋友和他说话，但他头脑中的思绪已经到了千万里外。月光跨越了漫长的空间，进入了他的眼帘。他想象着它的这段旅程：跨越冰冷的真空，以每小时10亿千米的速度疾驰，这时他的心脏漏跳了一拍。突然，他知道了他应该问什么问题；就是这个问题，让他有了打开大门、步入新世界的潜力。事情如此明显，他简直无法相信，他过去从来没有想到这一点。
“阿尔伯特，你在想些什么？”
即使他还没有回答，她也知道，这将是一件她永远永远也猜不到的事情。尽管他才只有16岁，但他对这个世界的看法与其他人十分不同，他的想法与每个人都不一样。她在他的房间里看到过他一直钻研到凌晨的那些课本，它们好像也是用难以索解的文字书写的。她知道她无法和他一起一路走去，无法进入他的世界。她突然有了一种预感，似乎她很快就会让他感到厌烦，然后他就会离开她，这让她的眼睛中泛起了泪花。
“我在想些什么？”他说，好像从梦中惊醒。
“是的。”她用外衣的袖子抹去了泪珠，但他没有注意到这一点。
“我在想，追上一束光，那会怎么样？”
眼珠转了转，她抓住他的手，拉着他回家。
“阿尔伯特，你多么奇怪啊。”
当然，这段文字不过是幻想而已，但想象是很有趣的！当16岁的爱因斯坦构思他的关键问题时，人们认为光是一种波动，就像在池塘表面泛起涟漪的水波一样。这并不是一项明显的事实，因为光波的两个连续波峰之间的距离非常小，比人的一根头发的直径还要小得多。但在1801年，一位名叫托马斯·杨（Thomas Young）的英格兰物理学家做了一个天才的实验，这个实验证实了光的波动本质。4尽管如此，对于光究竟是什么，任何人都没有丝毫的认识。
1863年，一切都变了。在一份理论性的惊世杰作中，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwel）成功地把所有电现象与磁现象总结在一套工整的公式里。“麦克斯韦方程”描述了一个变化中的电“场”是如何创造一个磁场的，而一个变化中的磁场又是如何创造一个电场的。把电与磁编织到一起，使之成为一件天衣无缝的衣服，这是继牛顿统一了天空与大地、查尔斯·达尔文统一了人类与动物界之后，科学的第三次伟大的统一。
在检查自己的优雅方程时，麦克斯韦注意到了一件令他非常意外的事情。这些方程允许波在弥漫在空旷的空间中的电场与磁场中传播。而这还没有完。波动具有一个值得注意的性质：它以光在真空中的速度传播。对于麦克斯韦来说，这一点不但令他吃惊，而且具有明显的含义。光必定是一种“电磁波”。麦克斯韦不但发现了电与磁之间的联系，而且发现了电、磁和光之间的联系。
两年之内，麦克斯韦的理论便获得了非凡的科技上的成功。按照苏格兰物理学家的“配方抓药”，德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）实际上创造了人工电磁波。1886年11月，通过使用电火花为“发射器”，他播出了看不见的“无线电波”。7这些电波在他的实验室另一端的一个作为“接收器”的线圈中感应了电流。
在我们这个全球超级互联的世界里，10亿种声音在我们周围的空气当中进行着看不见的持续交谈，而这个世界就诞生在1886年的那一天里。20世纪美国物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）说：“如果有人对人类的历史进行一次长程回顾，例如说，由今后1万年的人做这样的回顾，我们几乎用不着怀疑，在他们眼中，19世纪最重大的事件，将是麦克斯韦发现电动力学定律。”
但是，尽管取得了如此之多的成功，麦克斯韦的理论还是给物理学造成了一个非常严重的问题。这就是，它与伽利略与牛顿的运动定律不匹配。
所有的波动都需要通过某种媒介传播涟漪——水波通过水，声波通过空气。人们把光在其中传播的媒介命名为“以太”。9由于以太的存在，一个不可避免的后果就是，任何人对一束光线的速度所做的测量，必定取决于他以多快的速度在这种媒介中运动。比如说，你正站在一条航行中的小船上。风吹在你脸上的速度，取决于这条小船是逆着风运动，还是顺着风前进。但麦克斯韦方程的古怪之处就在于，它们完全没有提及任何携带光的媒介。反之，它们包括而且只包括了一个光在真空中的速度。它是一个不变的常数，完全不受它存身于其中的世界的任何影响。
由此得到的明显结论就是，麦克斯韦的方程有错，需要加以修正。不管怎么说，它们是科学大厦的后进晚辈。而另一方面，牛顿的运动定律是在差不多两百年前建立的，而且，从建立之日起，没有任何人发现过一个单一的例子，说明实际情况偏离了预言。现在考虑爱因斯坦，他不仅因为赫兹对麦克斯韦方程的戏剧性确证而神迷，而且因为这些方程的美感而心醉，因为在他的眼中，这种品质是其正确性的有力说明。
牛顿曾在他的笔记本中写道：“柏拉图为吾友也，亚里士多德亦为吾友也，然真理为吾唯一挚友。”具有讽刺意味的是，正是因为爱因斯坦百分之百地赞同他的先行者的这种感情，这才让他有了这样的鲁莽精神去怀疑牛顿。而正是因为这个原因，他才会以16岁的少年之身，对自己提出这样的关键问题：追上一束光，那会怎么样？
页 数：320页
开 本：32
您现在的位置：
