【书 名】宇宙使用指南:如何在黑洞、时间悖论和量子不确定性中幸存
【作 者】（美）戴夫·戈德堡 著
【出版者】译林出版社
【索书号】P159/5322
【阅览室】自然阅览室
作者简介
戴夫·戈德堡，普林斯顿大学物理学博士，德雷克塞尔大学物理系副教授，研究方向是理论和观测宇宙学，同时致力于科学常识的推广普及。杰夫·布洛姆奎斯特，德雷克塞尔大学物理学硕士，现任波音航空工程师，本书中的插图均由他绘制。
内容简介
这本风趣古怪的宇宙物理科普读物将带领我们进行一段奇妙的宇宙之旅。物理学家戈德堡和布洛姆奎斯特为我们提出了（并回答了）很多奇特又充满挑战的问题：乘坐一架以接近光速的宇宙飞船，回来的时候会发生什么可怕的事情？我们能回到过去改变现实吗？我们可能建造一艘星际飞船或者一台能用的时间机器吗？我们为什么要花几十亿美元造一台可以毁灭地球的粒子加速器？我们能同时在两个、三个或者三千个地方出现吗？……这些问题的大部分答案将彻底颠覆常识，令人惊呼：“宇宙真奇妙！”
狭义相对论、量子力学、时间旅行、宇宙大爆炸……这本奇趣古怪的书将带你进行一次不同寻常的宇宙之旅。你将在本书中看到许多充满挑战的问题：· 如果以光速旅行，回来时你会比你的孙女还年轻吗？· 时空旅行或瞬间传送是可能实现的吗？· 宇宙大爆炸之前发生了什么？· 《三体》中的高等外星文明真的存在吗？· 掉入黑洞会有什么后果？· 暗物质是什么？ ……我们郑重承诺：读罢此书，你会得到想要的答案（以及制造时光机的简易教程），并且不需要啃下任何艰深的物理方程（好吧，你可能还是得了解一个非常短、非常熟悉的方程）。
这本书真是让人心情愉悦！它妙语连珠地向所有物理学和宇宙学的有趣话题发起猛击：从夸克到恒星、从电子到外星人，无所不包。无论你是对建造时光机、瞬间传送机感兴趣，还是想知道好奇心如何害死薛定谔的猫，都会在书中找到明晰的解释及逗趣的插图。如果你对物理学和宇宙学中令人兴奋的发现感兴趣，那么我极力向你推荐此书。
——理查德.高特，普林斯顿大学天体物理学教授，著有《在爱因斯坦的时空旅行》
真希望本书作者是我的物理老师。看看书中都有什么：奇异夸克物质会不断生长直到毁灭地球！一份极棒的远程传送器和时光机制造说明！违背我们常识的量子不确定性！我会向我的学生、科学研究者，以及对宇宙感兴趣的所有读者推荐本书。
——乔纳森·维纳，哥伦比亚大学新闻学教授曾凭借《鸟喙》荣获普利策奖
我们身处其中宇宙究竟是什么样子？我们能认清宇宙真相吗？
这些问题从遥远的古代就有人提出来了。当我们的先民开始思考这个世界的时候，编织了各种美妙的神话故事。比如中国的盘古开天地、女娲造人、日中金乌、月中嫦娥，印度的乌龟和大象驮着大地，埃及的女神撑起天空、男神变为大地……所有民族的神话故事都必然要回答宇宙起源和运行的问题，在神话基础上形成的宗教也沿袭了这些故事，认为各种神灵主宰着这个世界。
屈原在《天问》中对各种故老相传的神话故事提出了质疑，这表明东方的哲人也有很强的思辨精神，可惜这个传统没能得到很好的继承和发扬。在遥远时空的古希腊，公元前6世纪，爱琴海沿岸的小亚细亚地区，这个文明交汇碰撞之地，诞生了最初的一批哲学家，泰勒斯、赫拉克利特、毕达哥拉斯最初也把目光投向了广袤的宇宙，想要解开这个谜团。他们回答问题的方式和之前的宗教神话有了明显的区别。他们认为，讨论虚无缥缈的超自然神灵是毫无意义的，应当借助经验和理性，用自然因素来解释世界的运行和本质。这些哲学家首先提出了“元素”，即世界本原的概念，解释万物生长、刮风下雨、日月食、地震等各类现象，总结自然规律。因此哲学和自然科学（此时被称为自然哲学）诞生于对神话和宗教传统的扬弃。
包括这本《宇宙使用指南》中所有的知识在内，科学体系的诞生是从揭示看不见的宇宙真相开始的。在所有的宗教神话中，无论天地如何被创造，都还是认为天在上、地在下，天似穹庐笼罩平坦大地，即“天圆地方”的古老观念，这是每个人所看到的世界。在毕达哥拉斯的时代，古希腊哲学家通过南北旅行时北极星高度的变化、月食发生时月面的阴影形状，以及航船出海时的船体、船帆、桅杆渐次消失的现象，首先推测出我们脚下的大地（以及海面）其实并不是平坦的，而是球状的。“地球”这个如今每个人都知道的常识，并非“看得见”的，而是古希腊哲学家用细致观察和逻辑思考得到的颠覆既往认知的一个伟大发现。这个发现是天文学体系建立的基础，它也提出了古希腊天文学的一个基本问题——探究“地球”的大小、性质以及它在宇宙中的位置。用观察和逻辑推理质疑和推翻旧的观念，至今仍是科学的鲜明特征。
泰勒斯、毕达哥拉斯等人的哲学思想逐渐影响到了希腊本土的城邦雅典，在这里哲学体系继续发展，苏格拉底、柏拉图、亚里士多德三位伟大哲学家的思想深刻影响了人类对世界和自身的认识。苏格拉底进行哲学活动的方式是在市场上和年轻人一起质疑传统，对每一个词语和概念进行反复检验，培养了年轻人的怀疑和追根问底精神。雅典那些保守的传统权威们非常不喜欢苏格拉底的这些做法，竟然以“腐蚀青年”“不敬神灵”的罪名把苏格拉底处以死刑。因此苏格拉底之死也成为了哲学从传统文化独立出来的标志性事件，其意义至今仍有连篇累牍的文章在讨论。
如今有很多人认为“科学尽头是哲学，哲学尽头是宗教”，持这些观点的人可能并不足够了解哲学与科学诞生的历史。理解了物理学，我们才能更好理解宇宙。
从古希腊到今天，天文学都可以看作是物理学的一个分支。亚里士多德把世界分成了两个部分，一部分是“月下世界”，也就是地球和大气层，他认为这个范围里的一切都是由土、水、气、火四种元素组成的，运动形式是向上或向下运动，而“月上世界”即天体是由纯净的第五种元素“以太”构成的，它们进行完美而神圣的圆周运动。古希腊的这种看法来自神话传统把最高处看作神灵居住的区域，神灵所在的是不朽的区域。
古希腊天文学家对地球的地位提出了各种观点，最终被主流认可的是亚里士多德—托勒密的“地心说”，即地球位于宇宙中心静止不动，日月五星和诸恒星都围绕地球转动。但亚里士多德没有想到的是，地球本身也在运动，而且运动速度巨大到不可思议l翻开本书第11页，我们就会看到我们相对于地球中心速度超过1600千米／小时（所谓坐地日行八万里），地球绕太阳的速度超过10万千米／小时（约光速的万分之一）。
亚里士多德“地球静止”的观点之所以被接受，是因为地球静止不动符合我们的日常经验，而且在当时的观测精度下，“地心说”能够解释几乎一切天文现象。一千多年之后，哥白尼提出“日心说”时，实际上也缺少足够的证据，所以没有立即被承认是正确的；直到开普勒、伽利略获得了新的观测证据之后，“日心说”才获得了承认和发展。
“日心说”取代，或者说修正“地心说”的历史，非常鲜明地体现了科学的另一个特征：科学是一种自我纠错体系，科学家对历代前辈的“继承与叛逆”，不断地发现前人看似成功理论中的谬误之处，并在这个基础上做出修正和改进。越是基础性的改进，越需要强有力的证据。
如果由古希腊人来写《宇宙使用指南》，那会是一部数学加哲学的著作。托勒密的《天文学大成》可以称为“数学天文学”，主要目的是计算日月五星的位置，计算月亮圆缺，以确定历法和时间。古希腊人当然也希望知道天体的性质，但由于观测手段的限制，亚里士多德等人对物理学、对天体本性的讨论看起来更像哲学。
牛顿的《自然哲学中的数学原理》实际上就是一本“宇宙使用指南”，它使数学与哲学融会贯通，把亚里士多德观点中“分裂”的两个世界统一起来，指出支配天体运行的力量是存在于一切物体之间的引力，从而把天上地下的物理规律统一起来，地上的物理学规律同样适用于天上。天文学由此进入了天体力学的阶段。在这段历史上，我们可以看到拉普拉斯、欧拉、高斯等诸多数学家的名字，他们其实也是天文学家，许多以他们的名字命名的数学函数实际上是在解决天体轨道扰动问题的过程中发展出来的。这些方法在今天的航天技术仍在应用。因此一位美国宇航员在回答儿子“是谁在开飞船”的问题时，他说“我认为是牛顿”。
今天我们手里这本《宇宙使用指南》之所以要谈到大量关于相对论、量子力学、粒子物理学的知识，是因为这些知识有的本身就来自对宇宙的研究，有的帮助我们理解了宇宙，比如，20世±纪初，对恒星光谱性质的研究总结出来的规律，为玻尔的氢原子结构理论提供了最初的灵感，打开了量子力学的大门；水星轨道近日点进动问题，为爱因斯坦的广义相对论提供了第一个验证：有了粒子物理学，天文学家才解决了太阳即恒星能源和演化的问题；爱因斯坦广义相对论方程的建立，让我们第一次得以把整个宇宙作为科学研究的对象。
所以在本书中，你到处都可以看到量子力学和相对论、光和粒子，这已经成为我们理解宇宙的基础知识。现代天体物理学已经把基本粒子和广袤宇宙统一起来。或许这应验了原子理论建立者、英国科学家卢瑟福说的“所有科学要么是物理，要么是集邮”。物理学存在于每一个学科之中，是支配宇宙的基本规律。宇宙学是一门年轻的学科。正如我们一再提到的，宇宙真是神话和哲学关随着天体物理学和宇宙学的进展，人们发现，以往我们熟悉的那个静谧而安详的宇宙消失了。天文学家们在宇宙中发现了各种奇怪的东西，如奇异的恒星、白矮星、中子星、黑洞、类星体、宇宙微波背景辐射、暗物质和暗能量等。有些内容我们已经了解它的性质，更多的对于我们还是未解之谜。现代宇宙学给我们提供了更多的知识，也提出了更多的问题。
有人认为，现代科学撕掉了神话时代自然的温情面纱，让人类不再是宇宙的中心，变得渺小。但我认为，生活在宇宙这个毫不起眼的地球上的人类，竟然能够认识到如此广袤的宇宙中如此神奇的一切，把宇宙纳入一本书中，这正说明人类的好奇心是多么伟大，科学是多么伟大。
希望这本《宇宙使用指南》成为我们去了解神奇宇宙的开始。读完这本书，你在夜晚走出家门，仰望浩瀚星空，想到我们周围的物质，包括我们身上的每一颗原子竟然都起源于宇宙历史上恒星的燃烧和爆炸，宇宙与我们有如此深远而密切的关联，也许你会觉得这个宇宙已经大不一样了——它在向我们提出问题，召唤我们的好奇心，去寻找新的答案。
