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霍金导言《万物起源》:解答几乎一切事物的发端

科学解码  · 公众号  · 科学  · 2017-05-10 23:49

正文



我们一直对“起源”的问题如此痴迷,小时候会问“我是从哪里来的?”“星星是月亮生出来的吗?”“我为什么叫这个名字?”……


从很小的时候我们就知道通过问这些问题来观察事物,思考存在。


我们所知的很多文明都有着关于“起源”的传说和神话,盘古开天地、女蜗造后人;古巴比伦刻在泥板上的《埃努玛·埃利什》创世史诗;还知道圣经旧约第一章《创世纪》,是上帝全部计划中的开始。

这些关于“起源”的故事肯定比它本身流传的时间要久远得多。

“即使是我们最早的祖先可能也有一个起源神话,一个在直立人的篝火旁以原始语言传承了数百年的故事。是的,连起源故事也需要一个起源故事。”——《万物起源》(序言)


从我们祖先开始的思想上的时间旅行——将自己投射到过去和未来,在引入科学方法的力量后,思想上的时间旅行就成了一种精密的仪器。


这一切是如何开始的?

土壤来自何处?

生命从何时开始?

我们为什么要睡觉?

最初的语词是什么?

我们是从何时开始穿衣服的?

我们是如何发现零的?

这是运气吗?

我们如何成了摧毁世界的人?


“地质学、进化生物学和宇宙学——使我们得以重构发生在人类出现之前很久即所谓‘深时’的事情:我们的太阳系的诞生、生命的起源、人类的进化等。考古学和历史学有助于我们理解我们的过去和人类直接负责的事物——从烹饪这样的早期创新到万维网这样的现代技术——的起源。”


几乎一切事物的发端,

这里都有权威、有趣、酷炫的解答。


斯蒂芬·霍金撰写导言

我们是原始量子涨落的产物

《我们从哪里来(摘选)》

1965 年10 月,人们发现整个空间中有一个微弱的微波背景,这是最早的观测证据,表明宇宙有一个非常致密的开端唯一合理的解释就是,这个“宇宙微波背景”是一种炽热而致密的早期状态所遗留的辐射。随着宇宙不断膨胀,辐射冷却下来,直至成为我们今天看到的残余。


很快就有理论支持这个想法。我和牛津大学的罗杰·彭罗斯认为,如果爱因斯坦的广义相对论是正确的,那么必定存在一个奇点,在那个点上,宇宙无限致密,时空曲率为无限大——时间本身正是从这里开始的。


宇宙从大爆炸开始,然后快速膨胀。这被称为“暴涨”,过程极为迅速:经过1 秒钟的极小一部分,宇宙的尺寸就增加了很多很多倍。


暴涨使宇宙变得广袤而平滑。但它并不是完全平滑的,不同位置之间有微小的差异。这些差异最终导致了星系、恒星和太阳系的产生。


我们的存在便缘于这些差异。如果早期宇宙是完全平滑的,就不会有星星,也不会发展出生命。我们是原始量子涨落的产物。


我们将会看到,仍然存在许多巨大的谜团。不过,我们正在逐步接近以下古老问题的答案:我们从哪里来?我们是宇宙中唯一会问出这些问题的生命吗?


随时随地颠覆你的常识

时常脑洞大开,偶尔诗意,偶尔恶趣味

万物起源→

宇宙→暗物质和暗能量→

宇宙是由什么构成的?(摘选)

如果说我们对约占宇宙27% 的东西近乎一无所知听起来不能令人满意,那么,听到我们对另外70% 的东西绝对一无所知又该作何反应?这正是宇宙学家们在1998 年面对的艰难处境,那一年,一种古怪的反引力被发现,人们现在叫它“暗能量”。


这个发现始于一个测量宇宙膨胀率的常规实验,随着引力逐步对大爆炸产生遏制,宇宙的膨胀预计将会放缓。天文学家们正在寻找超新星,即正在爆发的恒星,它们发出的光将会确证这些细节。


超新星有一个不同的故事。事实证明,那些遥远的超新星距离我们比天文学家们根据宇宙膨胀放缓这个假设所预期的要远得多。天文学家们被一个不可避免的结论惊呆了:宇宙的膨胀没有放缓,而是在加速。但为什么会这样?


这已成为天体物理学中最令人头疼的问题,我们对这个问题的研究并没有什么进展。大多数物理学家都认为,解决方案在于设想一种难以捉摸的力——暗能量。它潜伏在空间的空虚地带,约占宇宙中物质和能量的70%,导致宇宙以不断增长的速度膨胀。


这种暗能量究竟是什么?呃……我们不知道,但并不缺乏想法:它可能是空间自身的结构所固有的一种能量,也可能是一种被称为“第五元素”的以变化的速度扩张的奇异的场,还可能是一种不同形式的引力,在某些情况下排斥他者而不是吸引,甚至可能是一种幻觉。

 爱因斯坦的非凡错误  

现代的暗能量概念被提出还不到20年,但阿尔伯特·爱因斯坦在1917 年发明了一个非常相似的东西,作为其广义相对论的一个附加项。他意识到,引力会导致宇宙向内坍缩,于是他补充了一个修正因子——宇宙学常数,这是空虚空间所固有的一种神秘的反引力力量。

后来他改变了主意,称这是他一生中“最大的错误”。我们现在知道,他是超前于时代的。


万物起源→

生命→睡眠→

我们为什么要睡觉?(摘选)

梦可能单纯源于处理记忆所需的大脑活动。做梦时,大脑的视觉区非常活跃,位于杏仁核、丘脑和脑干中的情感中心也是如此。与此同时,处理理性思维和注意力的区域却很平静。


但记忆处理并非事情的全部。天生残疾者的梦境记录就包含着他们从未实际经验过的东西。许多聋哑人都曾梦到自己能听到并听懂语言,那些在现实中说不了话的人在梦中能发出声音,天生瘫痪的人往往会梦到走路、奔跑或游泳。这暗示,出于某种原因,大脑天生就会编排、生产我们预期会在生活中遭遇的经历。


类似的理论也能解释噩梦的形成。约有三分之二的梦涉及身陷险境,往往是一场令人神经紧绷的遭遇,比如躲避攻击或陷入争斗。这样的遭遇在孩童的梦境中更为常见,他们常会梦到凶恶的动物。对此有一种解释是,大脑通过做梦来模拟我们在现实生活中可能遇到的或是我们遥远祖先经历过的困境,以便我们练习如何应对。


所以,当你今晚沉入梦乡时,请务必当心。那个朦胧的梦中世界充满了神秘和危险。

 夜间的旅行 

快速眼动睡眠常被称为“有梦睡眠”,大多数梦都出现在这个阶段。但在其他睡眠阶段,我们也会做梦。研究者在监测睡着的人的大脑时发现,人在非快速眼动睡眠阶段也会做梦,但这些梦要比快速眼动睡眠阶段的梦短,且没有那么生动复杂。另一种梦出现在沉睡与清醒的交接处。这些转瞬即逝、让人昏昏沉沉的梦有点像幻觉,有时可能会通向另一种梦,即清醒的梦。这是一种激动人心令人向往的意识状态,这时你会意识到自己正在做梦,并且对梦境有一定的控制力,即所谓白日梦。


《New Scientist》权威挑选六大类53个题目

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《万物起源》

作    者:[英] 格雷厄姆·劳顿/文;[美]珍妮弗·丹尼尔/绘;张卜天/译

出版社:湖南科学技术出版社

出版年:2017年3月


关于作者

格雷厄姆·劳顿,《新科学家》杂志执行主编,毕业于英国帝国理工学院,获得生物化学学士学位和科学传播硕士学位,英国《新科学家》杂志策划,副主编。

珍妮弗·丹尼尔,《纽约时报》著名插画设计师,Google创意总监。 

《新科学家》创建于1956年,是一家国际性科学周刊,在科学出版界具有世界性的声望,在全世界有超过500万忠实读者。 

关于内容

我们来自哪里?所有事物是如何发端的?

这是宇宙间最大的问题,New Scientist告诉你答案……

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