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自人類第一次用步伐丈量大地,探索空間的慾望就從未停止。“我們在哪裡?”這個看似簡單的問題,答案卻總是暫時性的,不斷被新的常識更替。

這本書不是關於宇宙時空的歷史,而是人類對其生存空間的認知發展史,篇幅非常簡略,但線索十分龐雜。對於每個重要的歷史時期和標誌性的認知節點,都是寥寥幾筆,簡明地勾畫出當時的人物和事件,而且如果沒有現代物理學的知識在理解上也非常困難。對於近現代的空間科學發展,本書也介紹了宇宙大爆炸、宇宙膨脹、暗物質、多重平行宇宙等重要猜想和理論,適用於想在現代物理學掀開門簾看一眼的入門者。

從18世紀末到20世紀末,人類對宇宙的認識發生了翻天覆地的變化。一開始,人們認為宇宙靜止不動、大小隻有10萬光年。只用了短短兩百年,人們便意識到宇宙誕生於140億年前、大小約460億光年(從誕生以來一直在不斷膨脹擴大)、由上億顆星系組成,且在未來規模還將不斷擴大。宇宙的膨脹是一個整體而複雜的過程,近三十年來,人們傾向於相信這樣的說法:爆炸之初宇宙的溫度很高,物質以基本粒子(如中子、質子、電子)的形式遊離氾濫;隨著宇宙的膨脹,溫度降低,物質冷卻、複合,形成通常的氣體,進入一個相對穩定的階段;而後氣體凝聚,進一步膨脹加速,形成各種各樣的星系。與此同時,宇宙“不可見”的一面也逐漸顯現出來了。我們雖然已經意識到了宇宙的廣大,但我們能觀測到的依然只是冰山一角。起初,我們只是發現了一些“不可見”的物質,雖然能感受到它們的引力作用,卻無法直接觀察到它們的存在。後來,察覺到它們提供的“不可見”能量可以加速宇宙的膨脹,我們才更加清楚地意識到它們的存在。隨著時間的推移,我們發現了許多可以用暗物質來解釋的現象,如光線經過遙遠星系時發生的偏移現象(即引力透鏡效應( 引力透鏡效應:愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象。因為時空在大質量天體附近會發生畸變,所以光線經過大質量天體附近時會發生彎曲。如果在觀測者到光源的直線上有一個大質量的天體,則觀測者會看到由於光線彎曲而形成的一個或多個像,這種現象稱之為引力透鏡現象。))和宇宙線的各向異性。如今,關於暗物質存在的研究主要集中在粒子物理學和核子物理學領域,依靠在地面和空間站的觀察實驗來實現。但是在過去,關於暗物質,也曾出現許多思路巧妙的天文學假設。每一次,當之前被忽略或者研究價值被低估的事物被發現時,必定會引起天文學界的強烈關注,科學家們也會採取一系列的方式計算,來驗證它們與暗物質是否存在某種關係。我們已經證明,不管是星際空間內的中性氫、巨大的黑洞,還是褐矮星( 褐矮星:構成類似恆星,但質量不夠大,不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。) 和系外行星,它們的質量都可以被觀測到,因此不是暗物質的源頭。此外,中微子振盪( 中微子振盪:是指中微子在生成時所伴隨的輕子(包括電子、渺子、τ子)味可在之後轉化成不同的味,而被測量出改變。當中微子在空間中傳播時,測到中微子帶有某個味的機率呈現週期性變化。由理論物理學家布魯諾·龐蒂科夫首先提出。) 表明中微子也有質量,它也不是我們要找的暗物質。最新的觀點認為,與我們相聯絡的宇宙並非只有一個,而是有許多個,它們互相平行,被稱為多元宇宙。顯然,多元宇宙要比我們瞭解的單一宇宙更大、更廣闊。目前,多元宇宙的觀點依舊停留在假設階段,許多相關的概念問題還沒有解決。關於多元宇宙,我們尚未建立一個唯一且通用的模型,要解決這一問題,在物理學界達成共識,可能需要更加深入地理解量子力學基本定理以及弦理論( 弦理論:一門理論物理學上的學說。基本觀點是,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的粒子,而是很小很小的線狀的“弦”(包括有端點的“開弦”和圈狀的“閉弦”或“閉合弦”)。)中弦的振動問題(在弦理論中,基本微粒並不是佔據單獨一點的點狀粒子,而是振動的一維的弦,弦理論試圖將並不相容的量子力學和廣義相對論結合,這一過程解釋起來十分複雜,我們在此不多做贅述)。與此同時,有許多學者已經開始了對多元宇宙的層次結構的研究。儘管我們可以玩無數次跳棋,但是在遊戲中,可能出現的情況總是有限的。我們的憂慮其實就在這兒:如果存在著許多個平行宇宙,那麼可以設想,在不同的宇宙中可能出現的情形,恰恰就像棋賽中可能出現的情況一樣,是一個有限的數字。每一個宇宙中,會創作出旋律相似的交響樂、內容相似的書籍、審美趨同的畫作,沒有任何新事物可言。因為存在著太多的宇宙,一些事情,不管是簡單還是複雜,都會不可避免地重演。不僅如此,如果平行宇宙超過了一定的數量,可能(也是必然)會出現重複的宇宙。

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