物理系列(套装)/第一推动丛书

我没有特别的天才，只有强烈的好奇心。永远保持好奇心的人是永远进步的人。——爱因斯坦《第一推动丛书？物理系列》将满足你对物理世界的全部好奇。如果想了解量子力学，《量子之谜》是一本很好的入门作品，《原子中的幽灵》则带你拜访当今世界量子力学的各派大咖，看他们如何阐释量子的奥秘和哲学意义；要了解相对论，《完美理论》流畅的叙事手法会让你流连相对论100年的科学长河，从黑洞到引力波，爱因斯坦留给世界的遗产历久弥坚；如何调和量子力学与相对论的矛盾，请看诺贝尔物理学奖获得者温伯格所著人类追求大统一理论的史诗《终极理论之梦》，更不能错过的弦理论大家布莱恩？格林的成名之作《宇宙的琴弦》《宇宙的结构》；还有与弦理论大唱反调《物理学的困惑》，看科学家的思想交锋，比拳击比赛还过瘾；粒子物理学在最小尺度上追寻世界构成以及在优选尺度上探索宇宙的起源，温伯格的《亚原子粒子的发现》通俗地展现了粒子物理的发展史，《寻找希格斯粒子》则记录了人类有史以来建造的优选机器——大型强子对撞机，发现标准模型的最后一块拼图希格斯玻色子的这一伟大发现；更有诸位诺贝尔物理学奖获得者维尔切克、劳克林为你准备的脑力盛宴……如果你是物理小白，《时间、空间和万物》可以带你从最基本的物理概念穿越经典物理、量子力学和相对论的长河，对世界的构成和相互作用有一个完整清晰的轮廓；如果你是个爱智者，《时间之箭》将会引领你对“时间”这一熟悉而神秘的概念做一个全景式的物理学、哲学和心理学的探索；《上帝与新物理学》则以物理学家的眼光探讨了哲学的四大存在问题。2018年新版的《第一推动丛书》全新设计了版式、封面，提升了阅读体验，让读科普不再艰难。我们还有礼物相送：随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。特别定制的“第一推动”logo手袋（黑白两色随机）。

  《第一推动丛书》是国内最早的引进版科普丛书，一套由当代世界很好科学家撰写的、倡导科学精神和科学思想的科普佳作，已经走过了辉煌25年，成为了经得起时间检验的经典！本次推出《第一推动丛书》物理系列的新合集（共计14册），重新设计成套推出，便于广大读者购买，更值得收藏。《宇宙的琴弦》 《宇宙的琴弦》是当今世界有名的弦理论家布莱恩？格林的成名之作。“自《时间简史》的空前成功以来，还没有一本科学读物引起如此的轰动”。出版至今，还没有任何一本弦理论科普书能超越它。布莱恩？格林十分精妙地把科学思想与写作融合起来。本书撩开了弦理论的神秘面纱，揭示了一个十一维的宇宙。那里，空间的纤维撕裂了又自己缝合起来，一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生。本书荣获2000年安万特科学图书奖。格林竭尽所能，运用许多的例子和类比，将极其复杂的理论用简洁而优美语言展示在读者面前，让普通人也能读懂。本书的才情令人眩晕，也没有哪本书像它那样启迪思想，愉悦读者。它真是一部科学的杰作——一次愉快清心的现代物理学旅行，让我们比以前离宇宙更近了……《上帝与新物理学》 爱因斯坦曾说：没有科学的宗教是盲目的，没有宗教的科学是跛足的。《上帝与新物理学》作者以优美流畅、引人入胜的文笔，介绍了新物理学对宇宙创生和终结、时间、生命的本质、意识、自我、自由意志等一系列问题的研究进展。 这本优美的科学与宗教交融、充满哲思的书会让你直呼过瘾。文科理科生都适读。新物理学说，没有上帝，我们也可以解释宇宙的创生。《时间之箭》 《时间之箭》论证了现代科学理论关于时间的最普遍观点。时间就像一只箭，射向未知的前方，把过去永远留在后面。作者回顾了三个世纪的科学史，大胆地对牛顿力学、爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论、量子力学以及最近的混沌理论进行了重新解释。作者引导读者浏览了所有企图解开时间奥秘的重要科学理论。他们探究时间的物理理论——牛顿力学，爱因斯坦的相对论，量子力学——以及考查更广泛的时间奥秘：时间如何出现在诗、化学以及生物学中——从"马维尔的双翼战车"和"生理时钟"到造成旅行时差和星期一早晨沮丧心情的原因。《终极理论之梦》 《终极理论之梦》讲的，是一场伟大的理性的历险，去找寻大自然的终极理论。终级理论的梦想激发了今天许多高能物理学的研究，虽然还不知道那终极理论会是什么样子，也不知道还要过多少年才能找到它，但我们相信已经开始模模糊糊地看到了它的身影。在《终极理论之梦》中，诺贝尔物理学奖获得者、《最初三分钟》的作者温伯格讲述了对自然的统一理论的伟大追求――一个能解释从原子内部的联结到太阳与地球的吸引等不同的力的理论。全书令人眼花缭乱却清澈透明，引导着我们从相对论和量子力学走到今天的超弦以及可能与我们同在的别的宇宙。《时间、空间和万物》《时间、空间和万物》几乎囊括了物理世界里的所有大问题，从时间和空间到狭义相对论，从质量到广义相对论，从概率到量子论，作者用几点笔墨，白描写意手法，让一个个物理学概念像小说角色那样自然出现，活脱脱地呈现在读者眼前。作者引用了许多古典文学作品的片断，那些句子还原物理学的艺术本色，增添读者阅读的乐趣。不管是希望成为通才的人文学科的大学生，还是发愿走进物理学的高中生，或者是各级物理老师，它都是很好的读物。《亚原子粒子的发现》 《亚原子粒子的发现》是诺贝尔物理学得主斯蒂芬？温伯格的作品。这是一位科学大师的平易近人的作品。如果你对20世纪物理学中的重要发现感到好奇，不需要科学背景知识就可以阅读本书。在作者带领下，你不但能领略众多物理学家例如托马斯、卢瑟福、密里根、玻尔的风采，还可以感受物理圣地英国剑桥大学卡文迪许实验室的浓浓文化底蕴。在本书中，温伯格讲述了一个关于发现原子结构的引人入胜的故事，展示了亚原子粒子的发现历史与当今物理学前沿工作之间的联系。本书以亚原子粒子，包括电子、质子和中子等的发现为主线，遵循历史的轮廓，让读者直接进入20世纪物理学的一系列关键的时刻。如果你想挑战自我，那么附录中的经典物理学知识及推演，将让你受益匪浅。《存在之轻》 几乎在不知不觉中，我们对自然界最深层次实在的理解在过去的四分之一世纪里已经有了重大改变、现在我们己非常接近于长期寻求的突破：自然界基本力的大统一。作为一位深受欢迎的物理学家，诺贝尔奖得主弗兰克？维尔切克一直在这片新天地的舞台上扮演主角。通过超越旧的物质和空间观念，他诠释了一个全新的发现：物质是由几乎无重量的单元构造的。纯能量是质量的最终之源，维尔切克把这个发现称为“存在之轻”但他向我们展示的远不止这些、空间绝不是单纯的容器，不是空无一物和被动的它是一种动态的网格——一种现代意义上的以太，网格要比任何“基本”粒子更基本；其自发活动产生并消灭着粒子这种对物质和“虚空”的新认识解释了引力为什么那么微弱，并使自然界所有力的大统一图像变得格外清晰。    本书是探索这些革命性概念的意义的第一本著作，维尔切克向我们展示了迷人宇宙的全新图像，并憧憬了基础物理学新的黃金时代。《不同的宇宙》 《不同的宇宙》是一本真正具有启智意义的书，它向我们证明，为什么我们对基础物理学的一切认识都有待改变。在这个超弦理论和大爆炸宇宙学时代，我们习惯于认为未知世界离我们日常生活极其遥远。但在《不同的宇宙》一书中，诺贝尔奖获得者罗伯特？劳克林却认为科学前沿就在我们脚下。他没去寻找终极理论。而是在思考世界的突现性质——就是晶体保持其形状和硬度的那种性质，它起源于大量原子的自组织——并且向我们展示了为什么说物理学的基本规律事实上也是突现性的。《物理学的困惑》 这是一本破天荒的书，有名物理学家斯莫林在书中指出作为所有其他科学的基础的物理学迷失了方向。为什么物理学突然陷入了困境？我们能为它做些什么？在斯莫林看来，一个主要问题出在弦理论：一个野心勃勃的“万物之理”的蓝图。想要解释自然的所有粒子和力，解释宇宙的起源和演化。弦理论凭它新奇的新粒子和平行宇宙抓住了公众的想象力，也赢得了很多物理学家的心。但这是理论的陷阱：弦理论没有一点曾被证实，也没人知道如何去证实它。实际上，理论出现了无限多个形式，意味着没有实验能否定它。作为一个科学理论，它失败了。但是因为它吸引了大量的资源，招揽了很优秀的头脑，严重伤害了在其他路线上追求的年轻物理学家，所以它也拖累了其他物理学的前进步伐。《宇宙的结构》 如果说《宇宙的琴弦》是在相对论和量子论的框架下具体地介绍弦理论及其物理学结果。那么《宇宙的结构》则是从更高的角度来讨论时空和宇宙的物理学。《宇宙的结构》第一部分从“实在性”讨论时空，特别是量子时空；第二部分讲时间的方向性，从经典与量子的角度讨论时间箭头：第三部分讲时空和宇宙学，涉及了一些新内容，比如暴胀宇宙和相关的宇宙学问题；第四部分讲大统一的起源，即从弦和膜的观点来讨论宇宙学问题；第五部分讲实在与幻想，谈一些新实验（比如引力波和基本粒子的新实验），也谈时空旅行和时间机器，还展望了弦理论的未来。《量子之谜》 只读一本书了解量子力学，我会推荐你读《量子之谜》。这是物理学教授专为普通人写的量子力学的书，因此，它既有权威性而又通俗易懂。本书描述了一些无可争议的实验事实以及量子理论对它们的公认解释，借助于风趣的故事和量子理论创立者们的趣闻轶事，用非专业术语浅显明了地阐述了现今各种各样的解释以及每一种这类解释如何遇到意识上的困境，同时介绍了近年来对量子力学的基础和奥秘的研究和应用的近期新进展。简言之，这是一本由资深专家用平实的大众语言撰写的，融亲身经历和当今理论前沿、技术前沿为一体的的枕边书。《寻找希格斯粒子》 神秘也最重要的粒子被发现，这是一个多么激动人心的时刻！这个粒子究竟是什么？它为何让那么多科学家为之“神魂颠倒”？希格斯玻色子被视为自原子结构揭示以来我们对宇宙认识的优选突破。它是理解“为什么存在质量”和“原子如何是可能的”等问题的关键。在人类投入了90亿美元，付出几十年的努力建的大型强子对撞机成功运行后，经过6000多研究人员的辛勤工作，难以捉摸的希格斯玻色子终于被发现了。2013年诺贝尔物理学奖授予发现希格斯子的三位物理学家。《寻找希格斯粒子》不仅解释了希格斯玻色子的重要性，而且详细介绍了大型强子对撞机这一有史以来建造的优选机器。加州理工学院理论物理学家卡罗尔对这一项目的缘起和进展都做了绘声绘色的描述。这是一个讲述有关人类如何在渴望理解宇宙的推动下做出我们这个时代伟大的科学成就的故事。《完美理论》 爱因斯坦提出广义相对论已经过去100多年，这100年多年来，它一直被许多人认为是完美的理论，它被用来对宇宙的运行进行预言，而且这些预言均已得到观察的证实，包括如今炙手可热的引力波。作者用优美而又生动的笔触向我们描述了了爱因斯坦之后，广义相对论探索的波澜壮阔图景，一群性格迥异的伟大人物正陆续登场……《原子中的幽灵》 量子力学让人着迷，让人困扰。连爱因斯坦都不相信它，连玻尔都为之感到困惑。《原子中的幽灵》是一本让你搞懂什么是量子力学的书。本书由BBC轰动全英的科普节目改编而成，八位科学家对有争议的问题提出各自的看法，这是一场精彩纷呈的科学真人秀。 《原子中的幽灵》是《第一推动丛书》物理系列其中之一，这是一本了解量子力学的入门书籍。首版三十年，仍历久不衰。

《宇宙的琴弦》 布莱恩？格林（Brian R. Greene），毕业于哈佛大学，在牛津大学获博士学位，是罗德学者（Rhodes Scholars）。1990年，他来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学任物理学和数学教授。他曾在20多个国家开过普及和专业讲座，公认在超弦理论中有过许多开拓性的发现。他还曾出演过《生活大爆炸》。他现在住纽约绮色佳。《上帝与新物理学》 保罗？戴维斯，主要研究现代宇宙学。是亚利桑那州立大学科学基本概念Beyond中心主任，在SETI（地外智慧生物搜寻）计划中负责探测后工作，并帮助建立了澳大利亚天体生物学中心。他曾两次获得尤里卡奖，并于1995年获坦普尔顿奖，2001年获开尔文奖，2002年获皇家学会法拉第奖。小行星6870号即以他的名字命名。他还做了大量科学普及工作，近40年来出版了20余部科普图书。曾入选澳大利亚“十位最有创造性的人物”，并被《华盛顿邮报》誉为“大西洋两岸优选的科学作家”。《时间之箭》 彼得？柯文尼博士，在威尔斯大学担任物理化学教授，曾是牛津凯博学院的研究员。曾经和诺贝尔化学奖得主伊里亚？普利高金教授一起从事研究工作。现居北威尔斯的可温湾。 罗杰？海菲尔德博士，伦敦通讯日报的科学编辑。曾当选1987年很好年度医学报道记者，1988年很好年度科学报道记者以及1989年很好年度专业报道记者。现居伦敦格林威治。《终极理论之梦》 斯蒂芬？温伯格是得克萨斯大学Josey Regental科学教授。由于他的研究成就，他荣获了许多奖励，其中包括1979年的诺贝尔物理学奖，1991年的美国国家科学奖章，还有数学物理学的Heinemann奖金以及普林斯顿大学的Madison奖章，他被选为美国科学院院士，英国皇家学会会员，美国哲学学会会员，美国艺术和科学院院士。他的科学著作有《引力和宇宙学》和三卷本的《量子场论》。他为一般读者写的书有《最初三分钟》（现已被译为23种文字)、《基本粒子和物理学定律》(与费曼合著）、《终极理论之梦》（同样收录在《第一推动丛书》中)，还有文集《仰望苍穹：科学和它的文化对手》，温伯格教授还经常为《纽约书评》和其他知名期刊撰写文章。《时间、空间和万物》 B．K．里德雷（B.K.Ridley），英国Essex大学物理学教授，皇家学会会员。《亚原子粒子的发现》 斯蒂芬？温伯格是得克萨斯大学Josey Regental科学教授。由于他的研究成就，他荣获了许多奖励，其中包括1979年的诺贝尔物理学奖，1991年的美国国家科学奖章，还有数学物理学的Heinemann奖金以及普林斯顿大学的Madison奖章，他被选为美国科学院院士，英国皇家学会会员，美国哲学学会会员，美国艺术和科学院院士。他的科学著作有《引力和宇宙学》和三卷本的《量子场论》。他为一般读者写的书有《最初三分钟》（现已被译为23种文字)、《基本粒子和物理学定律》(与费曼合著）、《终极理论之梦》（同样收录在《第一推动丛书》中)，还有文集《仰望苍穹：科学和它的文化对手》，温伯格教授还经常为《纽约书评》和其他知名期刊撰写文章。《存在之轻》 弗兰克？维尔切克目前是麻省理工学院物理学赫尔曼？费施巴赫讲座教授。2004年荣获诺贝尔物理学奖。他的书《渴望和谐》曾荣登当年度《纽约时报》畅销书榜。维尔切克一直是“全美很好科普作品”和The Norton Anthology of Lighth Verse排行榜的入围人选。他与妻子Betsy Devine一起住在坎布里奇。《不同的宇宙》 罗伯特？劳克林是斯坦福大学Robert M.and Anne Bass物理学讲席教授。1998年，他因在分数量子霍尔效应方面的工作而分获诺贝尔物理学奖。《物理学的困惑》 L. 斯莫林，在哈佛大学获物理学博士学位，曾在耶鲁大学和宾夕法尼亚州州立大学教学，后来去加拿大帮助建立了圆周理论物理研究所。他的作品有《宇宙的生命》和《通向量子引力的三条路》。《宇宙的结构》 布莱恩？格林（Brian R. Greene），毕业于哈佛大学，在牛津大学获博士学位，是罗德学者（Rhodes Scholars）。1990年，他来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学任物理学和数学教授。他曾在20多个国家开过普及和专业讲座，公认在超弦理论中有过许多开拓性的发现。他还曾出演过《生活大爆炸》。他现在住纽约绮色佳。《量子之谜》 布鲁斯？罗森布鲁姆，美国加州大学圣克鲁斯分校物理系名誉教授，前系主任。弗雷德？库特纳，美国加州大学圣克鲁斯分校物理系讲师。《寻找希格斯粒子》 [美] 肖恩？卡罗尔肖恩？卡罗尔博士是加州理工学院的理论物理学家，著有《从永恒到此处》——一本探索时间的终极理论的书。他从哈佛大学获得博士学位后，一直在研究粒子物理、宇宙学和引力。他是有名物理学博客群“宇宙方差”的创始人之一。肖恩？卡罗尔与妻子作家詹妮弗？维莱泰住在洛杉矶。《完美理论》 佩德罗G. 费雷拉（Pedro G. Ferreira）从小在葡萄牙和英国长大，2000年进入牛津大学，从那以后，他像一颗新星在科学界耀眼地升起。曾在伦敦、伯克利和欧洲核子研究中心工作过，目前是牛津大学天体物理学教授。《原子中的幽灵》 保罗？戴维斯，主要研究现代宇宙学。是亚利桑那州立大学科学基本概念Beyond中心主任，在SETI（地外智慧生物搜寻）计划中负责探测后工作，并帮助建立了澳大利亚天体生物学中心。他曾两次获得尤里卡奖，并于1995年获坦普尔顿奖，2001年获开尔文奖，2002年获皇家学会法拉第奖。小行星6870号即以他的名字命名。他还做了大量科学普及工作，近40年来出版了20余部科普图书。曾入选澳大利亚“十位最有创造性的人物”，并被《华盛顿邮报》誉为“大西洋两岸优选的科学作家”。

《宇宙的琴弦》 [美] 布莱恩？格林《上帝与新物理学》 [英] 保罗？戴维斯《时间之箭》 [英] 彼得？柯文尼 [英]罗杰？海菲尔德《终极理论之梦》 [美] 斯蒂芬？温伯格《时间、空间和万物》 [英] B.K.里德雷《亚原子粒子的发现》 [美] 斯蒂芬？温伯格《存在之轻》 [美] 弗兰克？维尔切克《不同的宇宙》 [美] 罗伯特？劳克林《物理学的困惑》 [美] L.斯莫林《宇宙的结构》 [美] 布莱恩？格林《量子之谜》 [美] 布鲁斯？罗森布罗姆 [英]弗雷德？库特纳《寻找希格斯粒子》 [美] 肖恩？卡罗尔《完美理论》 [美] 佩雷罗？G.费雷拉《原子中的幽灵》 [英] 保罗？戴维斯 [英]朱利安？布朗

    《完美理论》试读引言1919年11月6日，在英国皇家学会暨皇家天文学会的联席会议上，亚瑟？爱丁顿站起身来走上讲台，公布了他的探险队在非洲西海岸的一个郁郁葱葱的小岛——普林西比——的天文观测结果，引力物理学的传统研究模式就此被颠覆。这位剑桥天文学家以庄严的语调描述了他的探险队是如何在那里建立起一个天文望远镜观测站，并对日全食天象进行非常细心地拍摄，以捕捉途经太阳的星光所发生的微弱偏折信号的。他们的观测表明，由英国科学的守护神——艾萨克？牛顿——发明的、被当作事实接受了两个多世纪的引力理论是错误的。他声称，观测结果与阿尔伯特？爱因斯坦提出的被称为“广义相对论”的新的正确理论所作的预言一致。当时，人们已经知道爱因斯坦理论具有解释宇宙的潜力，同时也知道要验证这种预言存在着难以置信的困难。会议结束后，在听众和发言者一同离开会议厅，将要消失在伦敦的夜色中的当儿，一个名叫路德维克？西尔伯斯坦的波兰物理学家缓步走向爱丁顿。西尔伯斯坦曾写过一本介绍爱因斯坦的“狭义相对论”的书，现在他对爱丁顿所作的有关广义相对论的发言很感兴趣。他对爱丁顿说道：“爱丁顿教授，你肯定是这世界上理解广义相对论的三个人之一。”在爱丁顿正迟疑该怎么回答时，他接着补充说：“别谦虚了，爱丁顿。”爱丁顿看着他正色道：“哦不是，我正在想这第三个人是谁。”当我第一次知道爱因斯坦的广义相对论的时候，西尔伯斯坦给出的人数估计很可能要向上调整了。那是在1980年代初，我在电视系列节目《宇宙》里看到卡尔？萨根谈论空间和时间如何能够收缩或伸展。我当即要我爸给我解释这个理论。但他能告诉我的只是这个理论非常非常的难懂。“几乎没有人能搞懂广义相对论，”他说。我不是那么容易却步的人。这个奇怪的理论里一定有某种深深吸引人的东西，只是它被扭曲的时空网络包裹得那么紧，以至于很难看得清。我在《星际迷航》中可以看到广义相对论的影子。影片中，当“企业号”飞船被“暗星”踢回到过去，或者当柯克船长在不同的时空维之间来回挣扎时，都用到广义相对论来解释。但这个理论真的就这么令人费解？几年后，我在里斯本上大学，学的是土木工程。这所由石头、钢铁和玻璃构成的庞大建筑群落堪称萨拉查政权时期 法西斯建筑美学的完美典范。大学的课程设置里包含了无穷无尽的讲座，我们被灌输各种有用的东西：如何搭建计算机、桥梁和机器。我们几个对现代物理学感兴趣的同学便在课余时间阅读现代物理来逃避这种苦差事。我们都想成为爱因斯坦。不论是当时还是现在，他的一些概念不经意间就会出现在我们的讲座里。我们懂得了能量是如何与质量相联系的，以及为什么说光实际上是由粒子构成的。正是在学习电磁波的知识时，我们开始了解爱因斯坦的狭义相对论。他想出这套理论是在1905年，一个26岁的青年，比当时的我们年长不了多少。我们的一位比较开明的导师鼓励我们去阅读爱因斯坦的原始论文。与课业布置的繁琐练习相比，这些论文真好比是玲珑剔透的小宝石。但爱因斯坦的广义相对论是关于时空的宏大理论，不是阅读书目的一部分。我决定自学广义相对论。我搜遍大学图书馆，找到了一些由20世纪伟大的物理学家和数学家编撰的专著和教材。这些作者里有剑桥皇家天文学家亚瑟？爱丁顿、哥廷根几何学家赫尔曼？外尔，量子物理学之父埃尔温？薛定谔和沃尔夫冈？泡利等。所有这些大家都用自己的独特方式讲述了该如何教授爱因斯坦的这门理论。有一本大部头著作看起来就像一厚本电话簿，有一千多页，里面还有三位美国相对论专家的赞词和评论。而另外一本由量子物理学家保罗？狄拉克所撰的小书则薄得勉强凑够了70页。我觉得我进入了一个由最富魅力的物理学大家所构筑的全新的概念世界。理解他们的思想不是很容易。我不得不学着用一种全新的方式——一种在最初阶段需要用难以捉摸的几何学和深奥的数学的方式——来思考。解码爱因斯坦理论需要掌握不熟悉的数学语言。当时我还不知道当年爱因斯坦自己也是做足了同样的功课才建立起他的这一理论。一旦掌握了这种语言的词汇和语法，阅读起来就变得得心应手了，同时也由此开始了我一生的对广义相对论的迷恋。这听起来好像过于夸张，但我实在找不出其他语言来形容：学习爱因斯坦广义相对论的优选的回报就是能够准确理解宇宙的历史、时间的起源，以及宇宙中所有恒星和星系的演化。广义相对论能够告诉我们在宇宙最远的地方是什么样的状态，它能够解释这些知识是如何影响到我们在此时此地的存在。爱因斯坦的这一理论还揭示了存在的最小尺度，在这种尺度下，能量优选的粒子可以无中生有地应运而生。它可以解释实在、空间和时间的结构是如何出现的并成为大自然的框架。在紧张学习的这几个月里，我所学到的是，广义相对论将空间和时间变活了。空间不再仅仅是事物存在的地方，时间也不再是滴答作响的时钟所显现的保持事物运行的标签。根据爱因斯坦相对论，空间和时间是一曲交织在一起的宇宙之舞，它们对你可以想象的任何一丁点东西——从粒子到星系——做出响应。它们将自身编织成能够产生最离奇效果的复杂图案。从他第一次提出之后，这一理论就被用于探索自然世界，揭示出宇宙是一个充满活力的地方，它以极快的速度扩张，充满了黑洞，空间和时间遭到毁灭性的穿刺，到处是巨大的能量波，每一波浪涌所携带的能量几乎同整个星系的能量一样多。广义相对论已经让我们走得比我们曾经想象的更远。当我第一次学习广义相对论时，让我震惊的还不止这些。虽然爱因斯坦发展这一理论花了差不多10年时间，但它一经建立便保持至今不曾再变。近一个世纪来，它一直被许多人认为是完美的理论，任何一位有幸了解它的人都对它深表钦佩。广义相对论，作为现代思想的核心，作为与西斯廷教堂、巴赫大提琴组曲或安东尼奥尼电影比肩的一项巨大的文化成就，已经以其放之四海而皆准的普适性成为一个标志。广义相对论可以浓缩成一组很容易归结并写下来的方程组和法则。它们不仅优美，而且能够对现实世界给出一些说法。它们被用来对宇宙的运行进行预言，而且这些预言均已得到观察的证实。广义相对论里埋有这样一个坚定的信念：宇宙中藏着有待探索的更深层秘密。我还想得到什么？近25年来，广义相对论一直是我生活的一部分。它一直是我的很多项研究的核心，为我和我的合作者试图理解的东西提供支撑。我初学爱因斯坦理论的经历远远谈不上有多独特。世界各地都有迷上爱因斯坦理论的人，有些人为了揭开它的奥秘付出了自己的一生。这些事情真的就发生在世界各地——从金沙萨到克拉科夫，从坎特伯雷到圣地亚哥。我经常要寄送研究论文，它们的作者都试图找到广义相对论方程的新的解，甚至想修正这一理论。爱因斯坦的理论也许难以把握，但它十分民主。它的困难和棘手只是表明，在它的全部意义被发掘出来之前仍有许多东西值得探讨。任何人，只要有笔和纸，再加上耐心，都有机会在此一展身手。我经常听到博士生导师告诉他们的学生，如果你害怕日后找不到工作，就不要去碰广义相对论。对许多人来说，这一理论实在是太深奥了。那些一生致力于广义相对论的人绝对是出于热爱，这是一项几乎得不到回报的事业。但是，你一旦发现了其中的一个问题，你就不可能再离开相对论。最近，我遇到一位搞气候变化建模的领军人物。他是这个领域的先驱，是英国皇家学会会员，是天气和气候预报这一靠前困难研究领域的专家。但他从没有打算在这一领域干一生。事实上，作为20世纪70年代的年轻人，他研究的是广义相对论。这差不多是40年前的事儿了，但当我们第一次见面时，他苦笑着告诉我：“其实我是个相对论学者。”我的一个朋友很早以前就离开了学术界，此前他曾研究爱因斯坦理论将近20年。现在他在一家软件公司工作，研发大数据的存储方法。他每周都要在世界各地飞来飞去，为银行、企业和政府机关去设立这些高度复杂昂贵的系统。然而，当我们见面时，他总是想问我一些有关爱因斯坦理论的问题，或与我分享他对广义相对论的近期新想法。他离不开它。关于广义相对论，有一件事一直困扰着我：尽管过去了近一个世纪，这一理论是怎么不断产生新结果的？我本来以为，鉴于有那么多精英致力于发展这一理论，它早在几十年前就该被发掘殆尽了。这个理论可能是困难的，但我们从中汲取的营养难道就没有个上限？难道黑洞和宇宙膨胀还不够丰富？但当我不断深入研究由爱因斯坦理论导出的许多思想，不断与从事这一理论的杰出人才交流接触，我就越发意识到广义相对论的故事是一部迷人的、宏大的作品，它的发展也许和这一理论本身一样复杂。理解为什么这一理论还如此鲜活的关键就是追踪其百年来的艰辛历程。本书是关于广义相对论的传记。爱因斯坦关于空间和时间如何交织在一起的思想有它自身的生命发展逻辑。整个20世纪里，它既给那些世界上最聪明的大脑带来喜悦，也让他们深受挫败的痛苦。广义相对论是这样一种理论，它时不时就会扔出一些有关自然世界的令人惊喜的古怪见解，尽管这些见解就连爱因斯坦本人也难以接受。随着这一理论的不断传播，各种新颖的和意想不到的发现以最奇特的情形冒出来。黑洞的最初设想是在第一次世界大战的战场上，后来又同时递交到美国和苏联的原子弹开拓者的手中。宇宙膨胀的想法最早是由一位比利时神父和一位俄国数学家兼气象学家提出的。对于广义相对论的建立起到至关重要作用的新奇的天体是偶然被发现的。乔斯琳？贝尔是在剑桥用木头、铁丝和钉子搭建的摇摇晃晃的铁架上发现的中子星。广义相对性原理也是20世纪几场重大思想战役的核心。它是希特勒德国迫害的目标，是斯大林的俄国追逐的对象，在1950年代又被美国打入冷宫。它挑起了物理学界和天文学界的各路大腕为争夺宇宙的终极理论而互相攻击。在探求宇宙是否由一声巨响开始，或宇宙是否会永恒存在，以及时间和空间的基本结构到底是什么等问题上，他们时不时就会将广义相对论抖落出来。这一理论还将遥远的社区连接在一起：在冷战中，苏联、英国和美国的科学家曾就解决黑洞的起源问题坐在了一起。广义相对论的故事并不是只关于过去。在过去的10年里，这一点已经很明显：如果广义相对论是正确的，那么大部分宇宙就将是暗的。宇宙中充满了这样一种东西，它不仅不发光，而且甚至不反射光也不吸收光。观测证据是压倒性的。宇宙中近三分之一的物质似乎是由暗物质构成的，这是一种重的、看不见的东西，它们就像一群愤怒的蜜蜂涌在星系的周围。另外三分之二的虚无缥缈的物质则以暗能量形式存在，它们将空间推离开。只有4％的宇宙是由我们所熟悉的东西——原子——构成的。我们是微不足道的。也就是说，如果爱因斯坦的理论是正确的，那么就可能——当然仅仅是可能——我们正趋近广义相对论的极限，爱因斯坦理论已经开始被破解。爱因斯坦理论也是那些整天挂在理论物理学家嘴上的关于自然的新的基本理论的基本要素。弦理论，一种试图比牛顿和爱因斯坦走得更远，大有要统一自然界的一切之势的理论，依赖于具有更高维上奇特的几何性质的复杂时空。有些人将这种比爱因斯坦理论远更深奥的理论赞誉为终极理论，而另一些人则将它抨击为浪漫小说，甚至不是科学。就像一种出格的邪教，如果不是有广义相对论在前，弦理论也不会存在，但许多相对论学者却拿怀疑的眼光来看待它。暗物质、暗能量、黑洞和弦理论都是爱因斯坦理论的后代，它们主宰着物理学和天文学。在给各大学做讲座，参加研讨会，出席欧洲航天局会议，负责一些世界上最重要的科学卫星节目的过程中，我认识到，我们正处在现代物理学的一项重大变革之中。有才华的年轻科学家已能够用一个世纪里积累起来的专业知识来看待广义相对论。他们正在用无与伦比的计算能力来发掘爱因斯坦理论，探索有可能废黜爱因斯坦理论的引力替代理论，在茫茫宇宙中寻找可以证实或证伪广义相对论基本原理的古怪天体。更广泛的科学家社区正被同时调动起来积极参与到建设庞大的观测设备的事业中来。这些设备可以比我们以往任何时候都看得更远、更清楚，卫星将被发射用来搜寻广义相对论提出的某些古怪的预言。广义相对论的故事叙事宏大，目标高远，值得传颂。因为进入21世纪后，我们正面临它的许多重大发现和悬而未决的问题。一些重要的事情很可能真的会就在未来几年里发生，我们需要了解这一切从何而来。我认为，如果说20世纪是量子物理学的世纪，那么21世纪就将是爱因斯坦的广义相对论充分展示其魅力的舞台。