时空简史：从芝诺悖论到引力波（全彩）

本书从“时间和空间”这个总视角，回顾了人类文明史上重大的科学革命。全书通过“时空观”这一科学哲学思维范式全面审视了科学革命和进步发生时人们对于时间和空间观念的根本性转变，梳理了这些科学革命发生时的关键思想细节。本书把“时空观”提升到哲学高度，提纲挈领地阐述了那些重大科学革命背后的哲学思考。**作者朱伟勇教授负责全书的框架，第二作者朱海松负责内容；**作者负责内容的深入，第二作者负责内容的浅出；**作者负责科学，第二作者负责哲学。在思考和创作本书的过程中，中国的科学和技术发展及其对世界的影响始终萦绕在我们的思绪当中。在完成本书之际，仍觉得有必要反思一下中国自十七世纪以来没能参与到**世界科学革命发生进程的深层原因。

朱伟勇，现年80岁（1938―），我国知名统计学家、应用数学家，原辽宁省科学技术协会副主席，东北大学教授、计算机软件与理论博士生导师。长期从事*优设计理论、方法及应用的研究工作，开辟了这一应用统计学的分支在钢冶、机械、电子、建材、医药等十几个领域中的实际应用。20世纪80年代首次提出“对数项混料模型”，形成了*优设计的计算机证明与构造这一全新的应用理论体系，填补了国内的空白。90年代致力于混沌动力学、分形理论、小波理论的应用研究，以及电子商务中分形信息压缩、存储和混沌保密的应用。出版8部专著，发表论文160余篇。朱海松，科普作家，流行文化研究学者，著有《禅定与互联思维》《微博的碎片化传播》《移动互联网时代国际4A广告》系列丛书等27部专著。

序言
引言

01 静止的时空：从芝诺悖论说起　/ 001

万物皆数：第一位宇宙人 / 002
芝诺的时空：“万物静止” / 004
无穷的烦恼：“潜无穷”与“实无穷” / 008
第一次数学危机：拒绝无理数 / 010
定义连续性：“刀切”拥挤的数轴 / 012
整体与部分相等：疯了，无穷大可计算 / 016
反驳芝诺：芝诺的意义 / 021
数学的柏拉图主义：认识即回忆 / 024
康熙皇帝与勾股定理 / 026


02 运动的时空：微积分思想　/ 029

无穷小的复活 / 030
导数：探寻永恒的刹那 / 032
牛顿的物理直觉：消失的“瞬” / 034
莱布尼茨的几何直觉：消失的“三角形” / 039
牛顿-莱布尼茨公式：小心求证与大胆假设 / 042
第二次数学危机：捕捉“无穷小的幽灵” / 044
消灭无穷小：极限理论 / 045
数学符号：宇宙的语言 / 049

03 绝对时空：朴素沉静的绝对时空　/ 053

新范式的胜利：把圆压扁 / 054
伽利略：过程比原因重要 / 058
笛卡尔：天花板上的苍蝇 / 063
牛顿：定义质量 / 066
绝对时空：分割的时间与空间 / 069
万有引力：神秘的超距作用 / 072
经典的因果论和决定论范式 / 074
数学与物理的伟大融合 / 077

04 相对的时空：时空一体，同时相对　/ 087

麦克斯韦方程与牛顿力学的冲突 / 088
迈克尔逊-莫雷实验： “以太”存在吗？不存在！ / 091
光速是绝对的：空间的运动影响时间的流逝 / 093
狭义相对论：同时相对，众生平等 / 095
时空一体：时间膨胀，空间收缩 / 097
E＝MC?2，质量可以换转为能量 / 100
信仰与范式 / 103

05 弯曲的时空：引力即几何　/ 107

发现引力波 / 108
从平直空间到弯曲空间：非欧几何 / 113
狭义相对论的困惑：惯性系为什么如此特殊 / 119
突破：引力质量与惯性质量 / 121
等效原理：引力和加速度是等效的 / 124
时空弯曲：引力即几何 / 125
引力使光线弯曲 / 128
广义相对论三大经典预言的验证 / 129
人类第一次用肉眼验证广义相对论 / 132
相对论的意义：物质与时空，有限与无界 / 133
爱因斯坦的哲学和美学思想 / 138

06 膨胀的时空：时空的方向性　/ 145

两种宇宙范式 / 146
宇宙常数：“一生中最大的错误” / 148
宇宙创生时刻 Big Bang！ / 151
什么是时间 / 154
时间的方向性：时间箭头 / 156
统计熵：宏观与微观的统一 / 159
时间的静止：黑洞的引力时间膨胀 / 161
时空穿越：时间的演化 / 164

07 混沌的时空：无序的世界　/ 169

混沌现象：不确定性 / 170
“蝴蝶效应”的来历 / 172
“面包师”变换 / 176
通往混沌的路径：周期倍分岔 / 177
三生乱象：周期三导致混沌 / 179
混沌是自然系统的内在特征：费根鲍姆常数 / 181
通往混沌的四条道路及其轨道 / 183
预测在原则上是不可能的 / 185

08 破碎的时空：分形的世界　/ 187

分形几何：英国的海岸线有多长 / 188
分形的数学渊源：病态函数 / 190
上帝的指纹：对经典的挑战 / 194
分形维数：“量化了物体细节的瀑流” / 197
理解分形：对称破缺之美 / 200
科学与艺术的结晶：混沌分形图 / 204
混沌分形的世界观：“复杂思维”范式 / 206

09 纠缠的时空：量子世界　/ 213

量子通信：幽灵般的超时空穿越 / 214
连续性的丧失：普朗克时空 / 216
因果性的丧失：上帝掷骰子吗 / 221
确定性的丧失：测不准原理 / 226
实在性的丧失：当你不看月亮时，月亮存在吗 / 228
局部性的丧失：量子纠缠 / 229
信仰之争：决定论与概率论 / 234

10 振动的时空：多维的世界　/ 241

时空中的场 / 242
“杨-米尔斯”规范场 / 245
宇宙的四种基本力 / 247
标准模型与“上帝粒子” / 249
一切都在振动：多维的时空 / 253
宇宙的琴弦：平行宇宙 / 258
在路上：无边界的宇宙 / 260

结语　/ 269
写在后面的话　/ 280