时间的形状：相对论史话（彩图升级版）

汪洁

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书名：时间的形状：相对论史话（彩图升级版）作者：汪洁

序

科学的发展史永远都不会过时，科学家们的探索精神到了哪个时代都值得人们学习。
《卓老板聊科技》的卓克老师和《科学史评话》的吴京平老师都是现在网络上最受欢迎的科技主播，而我在网络电台上也开播了自己的科普节目，叫作《科学有故事》。

前言

《上帝掷骰子吗？量子物理史话》，作者曹天元）
理科大学生知道相对论的，100个人中不到1个，约占0.3%，而认定相对论无比深邃高明的却占99.5%；理科大学教授中知道相对论的不到2%，也几乎都认可并崇奉相对论；社会上一般知识分子中知道相对论的约占百万分之一，几乎无不崇奉相对论！

关于相对论的谣言粉碎机

爱因斯坦在晚年一直很不喜欢别人把他的理论叫作“相对论”，他自己觉得他的这个理论应该叫作“不变论”，因为他的理论中最重要的部分是那些数学方程式中的不变量。爱因斯坦深以为自豪的是他发现了宇宙中一些永恒不变的常量，更何况整个相对论都是从“在任何惯性系中，所有物理规律保持不变”和“在真空中光的传播速度恒定不变”这两条原理上发展而来的。

你必须了解的四个概念

波普尔是一个著名的科学哲学家，他阐明了一个被科学界广为接受的道理：所有的物理规律（或者说科学定律）都是无法真正完全“证实”的，通俗来讲就是科学规律永远不可能用摆事实讲道理的方法来给你证明，尤其是证明给那些伪哲学家们。
奥卡姆剃刀原理说的首先是这样一个道理：如果你发现了一个很奇怪的现象，要对它进行解释就不得不做很多假设，可能不同的解释需要不同的假设，而根据奥卡姆剃刀原理，那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。

相对性原理

伽利略第一项最广为人知的成就是提出了自由落体定律，这个定律说的是：如果不考虑空气阻力的话，那么任何物体的下落速度都是一样的，且都是呈一个固定的加速度（这个加速度上过中学的人都知道，就是g≈9.8米/秒2）。
说到运动，必须要有一个参照物，如果以你为参照物，那么你是静止的，我就是运动的。如果反过来以我为参照物，你就是运动的。
我的相对性原理说的就是：在任何惯性系中，力学规律保持不变。”

伽利略变换式

所有的力学实验无非就是测量各种各样的坐标和时间的数据，然后从这些杂乱的数据中寻找普遍规律，从而总结出力学定律。

史上最牛炼金术士牛顿

李敖曾说过“牛顿其人，五百年不朽；牛顿其文，一千年不朽”就是指的这本书，书名叫作《自然哲学的数学原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），我们一般简称为《原理》。

牛顿的绝对运动观

有史料表明，牛顿的讲课水平烂得出奇，据说在他的课堂上，常常到第一节课结束时，座位上的学生已经寥寥无几，牛顿只好对着空荡荡的教室快点把剩下的内容讲完，然后匆匆回到实验室做研究。以至于后来牛顿把每节课的时间减少到15分钟，这样才不至于要对着空气讲课。
如果把空间本身看作是一个参考系，这个参考系就是一个‘绝对空间’，所有物体在这个参考系中的运动速度就是一种‘绝对速度’，它们就可以比较快慢了，我们会发现，原来地球的绝对运行速度比太阳的绝对速度要快。”
胡克（另一位著名的英国科学家，发现了胡克定律，也就是弹性定律。胡克与牛顿一生争执不断）那个小矮子，不容得别人质

牛顿水桶实验中的绝对时空观

牛顿水桶实验中的绝对时空观
“Tom，我已经跟你们讲过我的第一运动定理，物体会保持自己的惯性。水桶在刚刚开始旋转起来的时候，整个水体因为要保持惯性，不会马上跟着转起来，水桶会转得比水快很多，这一点不用怀疑。那么在水桶刚开始旋转的时
如果运动都是相对的，没有一个绝对参考系的存在，那么桶壁上的Jerry应该看到水面是先凹后平，因为在Jerry眼里，水相对于自己是从转动到静止的。但是实际上Jerry和我们一样都看到了水面是先平后凹的，这就是绝对空间存在的证明。
时间是它自个儿的事情，它真实存在但又与外在的一切事务都无关，它绝对地、均匀地流逝，不与任何性质相关，任何力量都无法改变它绝对不变的频率。
神书之所以是神书，是因为用神书中所描述的定理可以准确地预测月食、日食发生的时间，精确到分秒不差，还能通过计算，预言当时尚未被观测到的太阳系行星的存在（海王星）。当预言被证实的时候，牛顿和他的神书的声誉达到了空前的顶峰，再没有人怀疑神书中描述的任何事情，牛顿的经典世界观大有千秋万载、一统江湖之势。

伽利略吹响冲锋号

如果说相对论是隐藏在山谷中的桃花源的话，那么正是“光”引导着懵懂的人类拨开草丛，沿着蜿蜒的小溪进入一个幽暗的洞穴。穿出洞穴后，一切豁然开朗，桃花源就在眼前。
伽利略从哲学的角度思考，认为物质从一个地方到达另一个地方不需要时间是一件无论如何都无法想象的事情，上帝既然创造了空间，那么就不应该再创造出可以无视空间存在的东西。
我和贝尼尼负责掌管煤油灯，卡拉齐和卡拉瓦乔负责数据记录。贝尼尼，你给我记住，当看到我的煤油灯发出的信号时，你也立即拉开滑盖给我信号，我一看到你的信号我就会关上灯，然后你一看到我的灯灭了，你也赶紧把灯关上，我看到你关上了灯我就迅速地再把灯打开发出信号，于是你也按照前面的步骤重复，我们就这么循环做下去，只要我给信号你就不要停。听明白了吗？贝尼尼。”
如果伽利略地下有知光速是30万千米/秒的话，他也只能用他的那句名言“追求科学需要特殊的勇气”来自嘲一下了。用煤油灯和钟摆计时器测量光速，无异于把比萨斜塔抱起来去测量细菌的长度，但我们仍然要向伽利略致敬，是他吹响了人类向光速测量进攻的号角。

光速测量大赛

在菲索不懈的努力下，终于当齿数上升到720齿，光源距镜子的距离长达8千米之遥，转数达到每秒12.67转的时候，菲索欢呼一声，他首次看到了光源被挡住而消失了，当转速被提高一倍以后，他又再次看到了光源。菲索终于胜利了，他计算出了光的速度是31.5万千米/秒，和光速的真相已经咫尺之遥了。

惊人的发现

1873年，英国科学家麦克斯韦（Maxwell,1831-1879）出版了堪与牛顿《原理》比肩的物理学经典巨著《论电和磁》

科学史上最成功的失败

“麦克尔逊—莫雷实验”
，光速在顺风和逆风的理论差值是30千米/秒，而光速是30万千米/秒，这意味着我们的实验精度必须要达到万分之一才行，
我们第一步先想出一个可以比较两束光谁快谁慢的办法。其实我们只要能先证明在顺风逆风中光速有差异，就迈出了胜利的第一步。”
光是一种波，同一束光被分成两束以后会自己跟自己产生干涉，所谓的干涉就是波峰与波峰相遇，强度就会增加一倍使得光更加明亮，而如果波峰与波谷相遇，则刚好互相抵消，光就会变暗，明暗相间的条纹就是这么来的。

两朵乌云

1900年，20世纪的第一场雪似乎来得比以往时候更晚一些，这不是一个平静的年份。在中国，孙中山接任了兴中会会长，正式登上政治舞台，他后来成为中国第一个共和制总统；随后，义和团运动达到高潮，八国联军攻入北京，慈禧太后和光绪皇帝仓皇逃出北京城；而沉睡了近千年的敦煌莫高窟也在这一年被首次打开，中华文明史被重新发现；在欧洲，尼采死了，弗洛伊德发表了他的传世名著《梦的解析》，巴黎正在举办世博会和第二届夏季奥运会。这一切，都带着创世纪的味道。
“The beauty and clearness of the dynamical theory，which asserts heat and light to be modes of motion，is at present obscured by two clouds. The first came into existence with the undulatory theory of light，and was dealt with by Fresnel and Dr. Thomas Young; it involved the question，how could the earth move through an elastic solid，such as essentially is the luminiferous ether? ”

巨星登场

时间终于走到1905年，后来这一年被人们称为物理学的“奇迹年”，100年后的2005年被定为“国际物理年”，全球举行了各式各样盛大的纪念活动，就是为了纪念1905年这个特殊的年份，或许人类文明史上再也不会出现这样的奇迹年了。这一年之所以被称为奇迹年，是因为我们本书的一号男主角在这一年中连续发表了5篇论文，每篇论文都像一颗耀眼的超新星照亮了宇宙，改变了物理学的纪元。
（科学原理：假设此时你能突然出现在距离地球100光年外的地方，你拿起天文望远镜朝地球看，看到的就是100年前的地球，只要精度足够，你就能看清地球上100年前发生的事情的每一个细节。）

第一个原理：光速不变

光速与光源的运动无关，对于任何参考系来说，光在真空中的传播速度恒为c。

第二个原理：物理规律不变

第二个原理：物理规律不变
1．在任何惯性系中，所有物理规律保持不变（相对性原理）。2．光在真空中的传播速度恒为c（光速不变原理）。

环球快车谋杀案

此时环球快车正以每小时3万千米的速度行驶着。你看，当黄白色的光球扩散开的时候，泡利是迎着光球的方向运动，而狄拉克刚好相反，他正朝着光球前进的方向运动。警长，我现在定格在这个位置，你看，在泡利与光球相遇的这个时点，光球还没有追上狄拉克。也就是说，泡利先看到了灯亮起，并不是像他所说的，两人同时看到了灯亮起。他是个无耻的杀人犯
从这件事情上来说，时间也是相对的，对于列车上的人和站台上的人来说，没有真正的同时，任何所谓同时发生的事情，都只能是对在同一个惯性系中的人才成立的。

同时性的相对性

“时间是相对的，没有真正的同时”
车上的人认为是同时发生的事情，到了站台上的人的眼里，就不再是同时发生的
每一个参考系都有自己的特殊时间，如果不指明参考系，宣称一件事情同时发生是没有任何意义的。

时间会膨胀

于是可以把这个公式写作：t' =γt，这个γ就是流芳千古的“相对论因子”，也被称为“洛伦兹因子”

空间会收缩

在了解了小爱的工作之后，哈勒局长对爱因斯坦那是相当的佩服，特别准许他可以在工作之余安心计算，还时不时地来跟小爱打听又有啥新鲜玩意出炉。哈勒后来成了小爱最忠实的粉丝，并以此自豪了一辈子。
不但时间是相对的，空间也是相对的，就跟没有什么绝对的同时一样，也没有什么绝对的大和小，长和短。”
运动物体的收缩不是任何机械的、化学的、材料的原因，跟任何外力无关，这是我们这个宇宙的物理规律，看似空无一物的空间本身也必须当作一个实体来看待。

速度合成

1．相对性原理：在任何惯性系中，所有物理规律保持不变。 2．光速不变原理：光在真空中的传播速度恒为c。 3．同时性的相对性。 4．洛伦兹变换。 5．时间膨胀。 6．空间收缩。 7．新的速度合成公式。
如果物体的运动速度超过光速会怎么样？从公式上看，会得到一个虚数，但虚数是一个数学概念，它到底有没有实际的物理意义呢？爱因斯坦非常纠结，不论他怎么做思维实验，总会遇到虚数这个数学怪兽跳出来挡住去路。

质速神剑

质速公式告诉我们，物体的速度越快，则质量就越大，那么要推动它加速的力就必须越大。当物体速度无限接近光速，质量也会逐渐变得无穷大，那么显然要推动它继续加速的力也必须变得无穷大。对不起，无穷大的力是不存在的，谁也不可能创造无穷大的力，你就是把全宇宙的能量都集中起来，那也比无穷大要小。这就证明了没有任何有质量的物体的运动速度能达到光速，达到都不能，更别说超过了。那光本身呢？因为光在静止时没有质量，所以它能达到光速。

光速极限

爱因斯坦说的没有物体的运动速度能够超过光速，准确地说，是没有能量和信息的传递速度能超过光速；如果失去了这个前提，那么超光速的“东西”可就多了。

质能奇迹

于是人们把1905年的相对论称为“狭义相对论”（Special Relativity），把1915年的称为“广义相对论”（General Relativity）。

四个搞脑子问题

亲爱的读者，你觉得你们见面的时候，你到底是变得更年轻了，还是更老了？（双生子佯谬）

爱因斯坦的不满

如果说狭义相对论是爱因斯坦集各门各派武功之大成的话，那么广义相对论则是爱因斯坦傲视天下的独门秘籍，其难度是可想而知的了。
《分子大小的新测定法》
爱因斯坦：“显然不是，别忘了我们的地球是以10.8万千米的时速，绕着太阳做着圆周运动的，匀速圆周运动是一种加速运动，产生加速度的力就是太阳对地球的引力。速度是有方向的，哪怕速度的绝对值不变，只要方向在不停地变化，就是一种加速运动。所以，我们的大地根本就不是惯性系。”
得倒是轻巧，可怎么个不变法呢？比如你坐在电梯里面，电梯加速上升的时候，你抛起一个小球，这个小球的落地时间就会跟电梯匀速上升时不一样。显然，在这个参考系里面，物理规律变了。
物理世界应该是民主平等的世界，各种参考系都应当众生平等，惯性系不应该在这个世界中具有特权，凭什么惯性系的地位就那么特殊呢？”
某些书里说一只苹果砸到了牛顿的头上，让他得到了万有引力定律，这种故事虽然真实性经不起推敲，但确实让人觉得很浪漫、很令人神往。

生死重量

爱因斯坦在心里暗骂一声“文盲”，对消防局长说：“这是不行的，电梯离地面越高，重力就越小，您不会连牛顿的万有引力定律都不知道吧？在上升的过程中，重力感应器就会感应到重力的变化，炸弹会立即爆炸。”
因为电梯启动的时候必然会产生一个加速度，这个加速度会让重力感应器感受到一个如同重力增加的力。我们坐过电梯的人都知道，当电梯刚往上升的时候，我们会感觉自己变重了，就是这个道理。
，电梯只能在加速状态下才能维持重力不变，一旦升顶后开始减速，就会立即引爆炸弹。”

等效原理

“加速度和重力等效，加速度和重力等效，加速度和重力等效……”爱因斯坦一声比一声大地念了三遍
因此，只要考虑了引力场，任何参考系，不论是加速还是减速直线运动，还是非直线运动，都可以分解为惯性系不变、引力在发生变化。因此，最重要的是我们要找出一个引力场方程来。在狭义相对论中，我们只研究了时间、空间、运动这三者的关系，现在我们必须再加入一个重要的对象，那就是——引力！”
引力越大，光线也就弯曲得越厉害。再根据等效原理，加速度就是引力，引力就是加速度，因此，加速度同样会造成光线的弯曲。

太空大圆盘

引力其实造成的是时空弯曲，也就是时间和空间同时被弯曲了。
如果你在一张纸上画一个标准的圆，圆周率自然是π。但是，如果你在一个篮球上画一个标准的圆，然后去测算一下的话，就会发现篮球上那个圆的圆周率小于π。同理，如果你在一个马鞍面上画一个标准的圆，则圆周率就会大于π。观众们，我们的结论就是，如果在一个曲面上画圆，圆周率就不会等于π。由此可见，在圆盘引力场中，我们发现圆周率大于π，这说明这个圆盘引力场中的空间并非平直，而是——弯曲的。

时空弯曲

地面上的地球引力比在高山上的地球引力要大，所以地面上的时钟会比高山上的时钟走得慢一点。
此时，我们关于双胞胎兄弟孰老孰少问题的答案也就水落石出了：你乘着宇宙飞船飞离地球而去，只要你还在匀速飞行，你们兄弟两个都很欣慰，互相都知道对方跟自己相比是越来越年轻了，但是一旦你想返回地球，在返回掉头的那个时刻，时光开始飞逝，你的弟弟对你而言开始迅速地老去。

引力的本质

引力的实质并不是一种力，只不过就是空间弯曲的外在表现而已，没有什么无形的线，只有弯曲空间这个实质。
仅有广义相对论的思想还远远不够，关键是要用数学的语言描述出来才行，因为数学是科学界通行的语言。

水星轨道之谜

这就是水星轨道之谜，我们学界一般称之为‘水星的近日点进动问题’。
引力会使时间和空间弯曲。太阳的引力很强，所以离太阳越近，时空就会被弯曲得越厉害。水星离太阳很近，尤其是在近日点的时候，因此这个时空弯曲效应产生的后果，已经达到了能够被观测到的程度。

星光实验

恒星之所以叫恒星，就是因为它在天上的位置相对于地球是不动的，也就是说每年地球运行到同一相对位置时，这幅星空的照片应该是完全一致的，星星之间的距离也应该是完全相同的。
地球上观察，某些恒星与地球相隔并不遥远，因此它们在日全食时能够被加以观测，当日全食时，这些恒星在天空中的视位置与非日全食时相比，应该偏离太阳。这一个极其重要的推断，它的正确与否，希望天文学家能够早日予以解决。）

没见过这么黑的洞

任何物体，只要有质量，压缩到史瓦西半径以内，都会成为一个黑洞。史瓦西半径之内也被形象地称之为“视界”之内，因为人类的视线以这个半径为临界点，一旦越过这个半径，就是“全黑”的。

从黑洞到虫洞

这个比喻更形象，更深入人心，因此，大多数情况下这个爱因斯坦—罗森桥都被叫作“虫洞”
人类最可贵的精神就在于无限的想象力，没有这些想象力，我们是不可能从茹毛饮血的古人类进化成为能登上月球的万物之灵的，从这个角度来说，我们都应该感谢科学家、幻想家甚至妄想家。

压轴大戏

当你朝前面跑时，前方的自己也开始跑，只用了几步你又跑到了自己出发的位置，不管你朝任何一个方向飞去，都会回到原点，这是一个无限循环的三维空间，你根本不可能“出去”，因为根本没有“外面”，整个宇宙就在你眼中，这就是“有限无界”的宇宙观。

时空中的运动

千万不要把“时空”等价于“时间和空间”，时空就是时空，它是一个整体，就好像你不能把“牛奶”看成是“牛”和“奶”的简单相加一样。
动定律去联合解释为什么光速是极限，这个时空运动的思想简洁而有力地告诉我们：假设物体的运动速度完全从时间这个维度中转移到空间中，那么物体在空间中的运动速度就达到了最大速度c。

四维时空

《银河英雄传说》（田中芳树著）
不过，在时空的四个维度中，时间这个维度有一点特殊性，那就是你只能在时间这个维度中朝一个方向运动，而空间的三个维度可以朝正反两个方向运动。

时间旅行

相对论的一个最基本的原理，就是光速是任何运动的速度极限，是不可能被超过的，而一旦允许超光速运动，那么相对论本身就被推翻了，又何谈“根据相对论”呢？
但恰恰是最后这个看起来最疯狂的理论，却得到了最多物理学家的支持，包括像霍金这样的大科学家也支持该理论（霍金《大设计》）。这就是现在大热的“平行宇宙”说。

星际殖民

好了，关于时间旅行的话题我们就聊到这里。这个话题其实蛮有趣的，我建议你把我前面说的那些好好地看上三五遍，然后记下来，和朋友喝茶吃饭聊天的时候用自己的语言复述一遍，保证能让你大放异彩。本人就是经常这样放放异彩的，结局往往是话讲完了，菜也被别人吃完了。
现在当你有了时空的概念以后，会发现光年这个单位其实是时空单位。在宇宙空间中，因为时空的不平坦性，其实你是没法用千米去定义距离的，在宇宙中只能用光年来定义时空距离，你可以把它看成是距离单位，你把它看成是时间单位也问题不大，时间空间已经成为一个整体，不分你我。
按照现在天文学家的估计，我们距离最近的宜居行星，大概至少有50光年的距离。这也就意味着，我们即便达到了0.1c 的速度，飞过去至少也要花500年的时间。
根据时空中运动速度恒定的原理，你在空间中的运动速度会分走你在时间中运动的速度，换句话说，你飞得越快，你的时间流逝得越慢。假设你以0.9999c的速度飞向50光年外的奥丁星的话，你自己感觉仅仅用81天就抵达了，而你在地球上的亲人则已经老了50岁，
在星际殖民时代，必须建立宇宙历、宇宙标准时和统一的时空坐标参照系

星际贸易

想象一下，如果你在出发去奥丁前，把自己所有的积蓄拿出来，虽然只有很可怜的1万块钱，你咬咬牙买了一个年化收益率为8%的理财产品，约定到期后每年都把本金加利息一起继续投资，然后，你飞向奥丁星，并且在奥丁星逗留了几天后坐飞船返回了地球。此时对于你来说，地球上已经过去了100年，你知道你那1万块钱变成多少钱了吗？做一个简单的复利计算，1.08的100次方就是你最后的本息合计数，当然单位是万元，然后再按照5%的平均年通货膨胀率扣除蒸发掉的钱，我告诉你是多少，千万别吓着，是2068万元，你从一贫如洗的无产阶级一下子就变成了千万富翁。
星际贸易第一定理：做贸易别忘了利率，而且计算利息记得一定要用宇宙历，千万别用自己飞船上的时间；星际贸易第二定理：随着贸易的往来，不同星球间的利率最后一定会趋于一致。
贝多芬第九交响乐的最后一个乐章《欢乐颂》一样，旋律和节奏都没有任何惊奇之处，但是它所展现出来的恢宏气势，堪称人类交响乐史上的喜马拉雅。如果真有一个上帝的话，那么我们时空之旅的最后一段将要闪耀出来的人类理性的光辉，必会让上帝都感到炫目。

宇宙时空的终极图景

宇宙中的任何事件都只能影响它的将来光锥内的物体，凡是在事件的将来光锥外的物体不会受该事件的任何影响。

神奇的四维

，但是根据之前的维度增加的经验，我们至少可以推断出，这个四维的超正方体必然有16个顶点（原位置8个顶点，运动后在新位置产生8个顶点），然后有几条边呢？在原位置有12条边，新位置又有12条边，然后把8个新老顶点连接起来又产生8条边，因此，这个超正方体就会有32（12+12+8）条边。这样我们就得出结论：超正方体有16个顶点32条边。我们至少可以画出它在三维空间中的近似图，或者认为这是它在三维空间中的投影：
按照目前最新的理论，我们这个宇宙在诞生的时候总共有十个维度，其中有九个空间维度，一个时间维度。经过百亿年的演化，现在六个空间维度已经蜷缩在了微观世界中。
按照目前最新的理论，我们这个宇宙在诞生的时候总共有十个维度，其中有九个空间维度，一个时间维度。经过百亿年的演化，现在六个空间维度已经蜷缩在了微观世界中。关于这个话题，我们在本书的最后一章还要再次讨论，那又将是一段充满挑战的思维之旅。

上帝玩不玩骰子？

曹天元著《量子物理史话》
玻尔有一句名言：“如果你不对量子物理学感到困惑，那说明你没有搞懂量子物理学。”

美剧《生活大爆炸》

So if a photon is directed through a plane with two slits in it如果一个光子通过有两个狭缝的平面，and either slit is observed，只要观察了其中的任意一个狭缝，it will not go through both slits.那么光子就不会同时通过两条狭缝。If it's unobserved, it will.但如果不进行观察，那它就会同时通过两条狭缝。However, if it's observed after it's left the plane，然而，即便光子是在离开平面（狭缝后）后，but before it hits its target，在击中目标之前被观察了，it won't have gone through both slits.它居然也不会同时通过两个狭缝。

要命的双缝

麦克尔逊和莫雷也正是利用光的这种自我干涉现象，设计了著名的MM实验，试图通过干涉条纹的移动来证明光在不同方向上的速度不同，MM实验最终导致了伟大的相对论的诞生。
原来波的产生并不是一定要有介质，以太是不存在的，在真空中光波也能转播，而且光波中真的含有数量无比巨大的光子，单个光子的行为看起来就像是一个经典粒子的行为，但是聚集在一起，就形成了波。当这个观点被越来越多的物理学家接受的时候，突然有人站出来问了一句：“那么请问，在双缝干涉实验中，单个光子到底是通过了左缝还是右缝呢？”

玻尔的上帝

以丹麦物理学家玻尔为首的哥本哈根学派站出来跟大家解释道：“这个问题本身不成立！光子既不是通过左缝，也不是通过右缝，而是同时通过了左缝和右缝。”注意，这里玻尔可并不是指光子会分身术，一分为二，一半通过了左缝一半通过了右缝，他说的意思很明确，就是指同一个光子同时通过了左缝和右缝。
还有某位最激烈的物理学家，说如果哥本哈根学派的解释是对的，他宁愿改行去当医生，从此不再搞物理了。
哥本哈根学派继续解释说：“在我们看来，没有什么真正的因果，只有‘互补原理’，原因和结果是一种互补关系而不是先后关系，你我既是演员又是观众，观测者和被观测者互相影响，形成互补关系，原因会影响结果，结果也一样会影响原因。”

EPR实验

粒子A和粒子B在你爱因斯坦看来是不同的两个粒子，但是在我玻尔眼里，它们从未分开，它们仍然是一个完整的整体，不论它们相隔得有多远，它们都是一个整体，两个量子是难分难解地纠缠在一起，组成了一种量子纠缠态，这种纠缠与空间距离无关，哪怕它们分别位于宇宙的两端，它们也是纠缠在一起的。
最难的倒不在于检测量子的自旋状态，因为很多基本粒子都带电，自旋的方向是可以被检测出来的。但是最难的却在于如何确定“左”还是“右”

宇宙大法官

贝尔不等式是用严格的数学手段推导出来的，数学是凌驾于物理学之上的规律。

上帝的判决

人类历史上，这是对EPR实验进行的首次严格的实验检测，这次实验被称为“阿斯派克特实验”，以这次实验的领导者阿斯派克特命名。这次实验总共进行了三个多小时，两个分裂的量子分离的距离达到了12米，积累了海量的数据。最后的结果与量子论的预言完全相符，爱因斯坦输得彻彻底底，从此EPR实验也被称之为“ EPR佯谬”。
在我们日常身处的常规尺度下面，用牛顿物理学就足够了。但是随着尺度的不断扩大，尤其是扩展到了宇宙尺度的时候，就必须要用相对论来解释宇宙万物的规律了。而随着尺度的不断缩小，到了量子的世界，就必须要用量子理论来解释了。简言之就是：尺度越大，相对论与实际观测结果越符合；尺度越小，量子理论与实际观测结果越符合。但是要命的是这两大现代物理学的基础理论似乎是不相容的，它们不可能同时正确。

万物理论

这个包容了牛顿理论、相对论、量子理论的新理论，物理学家们给它起了一个名字，叫作“T. O. E.”也就是英文“Theory of Everything”的首字母简写，中文叫作“万物理论”。

万物皆空唯有音乐

在超弦的世界中，一个个振动着的“橡皮筋圈”就是构成物质的最小单位，不同的振动频率构成了不同的基本粒子，不同的基本粒子组合又构成了质子、中子和电子，质子和中子组合在一起构成了原子核，原子核和电子一起构成了原子，原子构成分子，分子构成材料，材料构成了世间万物，包括你和我。

击碎原子

如果有一种理论能称为万物理论的话，那么它首先要解决我们这个宇宙中最基本的两个问题：（1）物质到底由什么东西构成的，怎么形成的，物质有没有最小单位？（2）宇宙中的“力”到底是什么，有没有一种最基本的理论和一个统一的公式，能描述宇宙中所有的“力”？
建造粒子加速器是目前人类认识物质深层次秘密的唯一途径，因此全世界都展开了竞赛，看谁建造的粒子加速器更强大。目前暂时取得世界第一的是坐落于日内瓦附近的欧洲大型强子对撞机（简称LHC），这个庞然大物恐怕是目前人类建造的最大的一部机器，花费了一百多亿美元，它的环形加速轨道的周长有27千米，埋在地底下。下面这张卫星照片可以让你对它的大小有一个直观感受。

宇宙中的四种“力”

在爱因斯坦死后，人类对微观世界的了解越来越多，尤其是有了威力巨大的粒子加速器之后，人类对原子的了解突飞猛进。于是，又有两种最基本的力被发现，一种叫作弱核力，它是产生物质的放射性现象的根本原因；另一种叫作强核力，这种力把质子和中子结合成了原子核。

超弦理论

弦理论是21世纪的理论偶然落到了20世纪，被好运气的物理学家们拾到了。”
超弦理论认为，任何基本粒子都不是一个点，而是一根闭合的弦，当它们以不同的方式振动时，就分别对应于自然界中的不同粒子。我们这个宇宙是一个十维的宇宙，但是有六个维度紧紧蜷缩了起来。就像远远地看一根吸管，它细得就像一条一维的线，但是当我们凑近一看，发现它其实是一根三维的管，其中的二维卷起来了。那六个维度的空间收缩得如此之紧，以至于必须要放大一亿亿亿亿多倍（1后面34个零）才能发现，其实所有的粒子都不是一个点，而是一个六维的“橡皮筋圈”，不停地在空间中振动，演奏着曼妙的音乐。
B·格林写的《宇宙的琴弦》。

伟大的设计

为什么希格斯子如此重要？因为这是整个标准粒子模型中最后一个没有找到的粒子，而恰恰是这最后一个粒子又是最为重要的一个粒子，它产生了世间万物的质量

后记

曹天元写的《上帝掷骰子吗？——量子物理史话》
《万物简史》（A Short History of Everything）的比尔·布莱森，还有一个就是中国人曹天元。