一本书让你理解多维空间、量子理论、超弦理论的前世今生

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《时间的形状：相对论史话》 是一部别开生面的科普读物，最大的特点在于通俗易懂。作者汪洁用天马行空的想象和戏剧化的桥段，向我们做了一场别开生面的科普教育。 相对论、时空弯曲、黑洞虫洞、多维空间、量子理论、超弦理论等 等物理学界的重要理论，在这里都变得通俗易懂，虽然不能全面地解释其中的道理，但对其基本原理有所了解。从科普的角度来看，《时间的形状》开科普著作的新气象，犹如一阵清风，刮走物理学科晦涩艰深的印象，吸引更多有志之士加入到对自然科学的研究队伍之中。

作者 从伽利略时代的“相对性原理”讲起，谈到牛顿的绝对运动观、爱因斯坦的狭义相对论、广义相对论，一直谈到当前正在研究的超弦理论。 在这条探索未知世界的旅途之中，物理学家孜孜以求，充分发挥不抛弃、不放弃的精神，不断地修正前人的理论，完善新的理论，让我们充分领略人类在通往相对论这条道路上经过的蜿蜒曲折、峰回路转。 对于各种理论，作者保持了极为谨慎的态度，认为必须小心翼翼地使用“推翻”、“颠覆”这样的字眼来描述新旧理论之间的关系。 比如， 相对论是对牛顿理论的修正，在常规尺度下面，相对论就退化为牛顿理论，量子理论也是同样的情况。 而且，以后出现的新理论也一定是对相对论和量子理论的修正，这两大理论也一定是新理论的近似理论。一方面，科学也受限于外部环境，在不同的环境下，不同的理论发挥着重要作用。在日常环境下，牛顿物理学就能够解释日常运动的规律。但是扩大到宇宙层面的时候，就必须用相对论来解释宇宙万物的规律，而缩小到量子的世界，就必须要用量子理论来解释。另一方面，无论是伽利略的理论，还是牛顿的力学定律、爱因斯坦的相对论以及弦理论，都是在几百年来无数科学家经过无数的磨难和坎坷，逐一验证而得出的结论。 也正是这些结论成就了当今物理学的基石，如果没有这些作为基础，物理学的大厦恐怕也难以支撑。

科学代表着求真务实，科学是“无知”的局部解剖学。 当前，生活中充斥着很多伪科学，或者以科学之名进行伪科学艺术创作。最常见的例子，就是很多小说、**、电视剧中的穿越。根据相对论的基本原理，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。但在影视、文学作品中，很多对穿越行为的描述中称：根据相对论，只要速度能超过光速，我们就可以回到过去。对于这种小说，汪洁将其定义为“ 科盲幻想小说 ”。事实上，抛开理论层面，从实际情况来看，真想进行时空旅行，以我们人类现在的技术是不可能完成的任务。要扭曲时空就必须要巨大的引力，产生引力就要有巨大的质量，而质量和能量又是可以互相转换的，所以归根到底要有巨大的能量。究竟需要多大的能量呢？汪洁引用了加来道雄的计算： 如果我们能把太阳一天放出来的能量全部采集下来的话，可以打开一个只有几纳米大小的虫洞，这个虫洞最多只能允许把你分解成无数的原子通过后，再另外一头组装起来。据测算，太阳一天释放的能量大约是10的28次方千万时，相当于地球使用100万亿年的能量。所以，如果从科学的角度看待时空穿越，基本是不可能了。如果有，也基本上是停留在艺术作品之中。

对于原本晦涩难懂的物理学知识，汪洁独辟蹊径，使用了好莱坞大片的手法，以通俗易懂的方式进行了演绎，在每个章节都设定了惊喜彩蛋，让读者以期待的目光等候作者讲述物理学的新发现。此外，还以代入的方式，将伽利略、迈克尔逊和麦雷、爱因斯坦等人写入故事之中，以场景化的描写提出问题、解决问题，最大限度地还原当时的经过，并通过问答的方式，解答读者可能存在的疑问。汪洁从开始的伽利略相对性原理出发，一路拓展到牛顿的万有引力定律，再拓展到爱因斯坦的狭义相对性原理，然后把狭义相对性原理推广到了等效原理加广义相对性原理。之后又从这两个原理出发，推导出了黑洞、虫洞，随之探索了多维时空、量子理论以及弦理论。一路走来，娓娓而谈，让人欲罢不能，既让我们看到了物理学的研究发展，更看到了难以想象的神奇无界空间。让读者在感慨科学之美、世界之美的同时，颠覆了原有的认知，重新构建了宇宙观和世界观。

作者汪洁在书中说过，撰写本书最大的心愿在于激发读者的求知欲和好奇心。于是，他在书中把上帝留给了人类两道终极思考题留给了我们： 用一个统一的理论解释所有基本粒子的起源和成因；把宇宙中的万有引力、电磁力、弱核力和强核力四种基本作用力用一个统一的数学公式描述出来。 读完本书之后，您是否对攻克两大难题产生了极大兴趣？

第一种，对量子物理只是兴趣上的喜欢，想要了解量子物理是一个什么样的东西并希望能了解的深一些，但只是纯粹想了解而已。

对于这一类，我首先推荐的是应该许多人在很多地方都有看见过的书。

曹天元，《上帝掷骰子吗：量子物理史话》

1.这本书用简单轻松的语言讲述了从经典物理到量子物理再到今天备受争议关注的弦论和M理论的发展过程，语言浅显易懂，内容丰富，是一本不错的业余入门书，能够帮助新手对量子物理的基本原理还有发展等有一个大概的感受。

2.史蒂芬·霍金，《时间简史 普及版》

这一版应该是修正过的，删去了很多晦涩的词汇，但是也相对的能让人明白了很多，应该是我见过的如果只是要知道相对论是个什么样的东西的话最容易让人看懂的书了，在看过上面那一本书之后再看这一本，能把很多似懂非懂的东西想的明白一点。

3.史蒂芬·霍金《宇宙简史》

想了解量子物理，或者说了解理论物理的话，天文学基本上是不可能逃离开的，尤其是关于宇宙演化，暗物质等许多知识的了解是必须的，如果这些东西不去看的话，对量子物理的了解只能停留在想象的层面，或者说，是停留在一个没有依据的想像的层面。

如果只是要作为兴趣的话，这三本已经相当足够了，如果还希望有更多的了解，可以看一看宇宙学和高维空间的基础书籍诸如《果壳里的宇宙》等（突然发现霍金这家伙写的科普书籍蛮多的…）

接下来要说的是第二种，是对量子物理，或者说整个物理的内容感兴趣，希望能够在这个领域深造有所建树，想要真正掌握量子物理的人。

对这一类我要建议的大部分书籍并不是具体的某一本书名，而是一个你需要去发展的方向。

《费曼物理学讲义》

只找到了第三卷的，现在不知道是什么版本了…不过都可以的内容都是一样的。总共三本书，一本一本耐心看，所有的东西都要弄明白。这一套讲义最后也提及了量子物理的内容。我可以保证，只要你扎实的啃完了这三本书，就基本拥有了足以应付在量子物理学深造的物理理论基础。

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