这才是你的世界! 时间与空间的思想实验

◎ 这世界合理吗？宇宙必须有意义吗？夜空为什么是黑色的？宇宙的外面是什么？时间是人造的概念吗？懒人有道理？外星人存在吗？时空有方向吗？你真的知道自己身处何时何地，将要何去何从吗？◎ 多少人一生都走不出青少年时期的教育和日常经验，至今还停留在牛顿和伽利略时代的旧时空观中？如果说大人已经“没治”了，那未受“蒙蔽”的未成年人反倒可以轻装上阵，更好地接受新时空观。◎ 本书通过少年安得一家与神秘的马克叔叔的故事，呈现了最近一百多年的科学进展和发现。不需专业知识，不用公式计算，读者可在聊天一样的阅读快感中，重新认识时空，认识世界，认识宇宙，认识自己。◎ 从光到宇宙波，从时空的形状到时空的方向，从时间闭环到时间旅行，从时间之“生”到时间之“死”，本书内容广阔又层层递进，读者可跟随少年安得一步步进入“新时空”。◎ 用毛毯模拟时空弯曲，在机场拆解时间之迷……书中用例和实验皆选择日常生活中熟悉的环境和材料，低成本，可复制，易操作。重要概念和案例配有插图，方便读者理解。◎ 本书不只是给孩子的“时空简史”，也不只是关于少年安得的“成长小说”，从中，我们还将看到作者对学习方法的探讨，对知识的反思，对人类乃至宇宙命运的思考。◎ 作者简易是一名想当宇宙学家的哲学博士，曾任大学研究员、科技业高管，以本书中的教育理念辅导一双儿女十三岁考上大学。◎ 这是一场探索新时空新世界、磨炼大思维大认知的冲关游戏——请进！

本书的内容循序渐进，螺旋上升，且没有公式和计算，读者可在聊天一样的阅读快感中，一览最近一百多年的科学进展和发现。但本书不只是科普，也不只是成长小说，从中，我们还将看到作者对知识的反思、对人类乃至宇宙命运的思考，以及那些伟大的科学家和哲学家是如何发现问题的，又是运用哪些思想、方法和思维去进行探索、证明或证伪的。与科学知识相比，这些才是重点，因为它们“将支撑你去创造一个你自己愿意去的未来时空”。

简 易想当宇宙学家的哲学博士，曾任大学研究员、科技业高管及少年大学生辅导者（以本书中的教育理念辅导一双儿女十三岁考上大学）。

引言
一月·哪里
旧时空
作为礼物的奇怪问题
入门方法论
地基崩溃
坐标和世界线
牛顿的苹果和康德的苹果
百年大傻问
二月·大海
世界因观察方法的改变而改变
观“光”列车
第一个科学家
追光的少年
恍若隔世
时空协变，无处可退
无水之波
三月·草地
因为这个世界就是这样的
令人不安的理论
变化与裂痕
一剑解围
先松口气，来个好消息
输在起跑线上
四月·小山
宇宙的涟漪
未来史分期
最后一块缺失的拼图
不错信使和连续性
坡顶上的哲学
五月·球场
世界的尽头
宇宙的外面是什么？
原子弹一样的原子蛋
最远的远方
认知的边界
《世界的开端》VS《世界的终结》
六月·森林
时空的方向
毛毯、蹦蹦床和口香糖
鱼缸里的天文台
时空的形状
宇宙的终极命运
时光和灵光
七月·书籍
节节败退的时间
如何与时间相处
第一组：亚里士多德和奥古斯丁
第二组：牛顿和莱布尼茨
第三组：康德、柏格森和爱因斯坦
第四组：爱因斯坦和哥德尔
八月·机场
可是，时间真的存在吗？
不平等的时间
时间闭环和漏网之鱼
不可能的现在
时间旅行与因果律
九月·影院
当最后一个地球人听到敲门声
数学里的外星人
宇宙大沉默
侦探片或恐怖片
宇宙必须有意义、目的和合理性吗？
人类的终局和永恒智能
十月·洞穴
整个太空都是你的舞台和实验室
深度时间
时间的“生”与“死”
空间的表象
十一月·笔记
秘密工程
光速造蛋
小宇宙大爆炸
很快就要起飞了，请注意
最短航线
十二月·纸信
仰望星空的少年
时间之冰
时间保卫战
无波之水
连名字都是多余的
后记

     毛毯、蹦蹦床和口香糖（节选） 安顿把一颗葡萄递给马克，说：“我猜到你要做什么了。这块毛毯要是橡皮做的，有弹性，就更好了。” 马克把葡萄放在毛毯的中心，对他说：“这次你来讲解吧。这毛毯呢，就凑合着用吧，不足之处，我们用想象力去补哈。” 安顿推辞道：“不是说好了，易子而教吗？还是你来吧。如果你说错了，卡了，我来纠正，我来接手。” 那一粒小小的葡萄虽然很轻，但在毛毯的中心还是压出了一小块浅浅的凹陷区域，像是一只布面的小圆盘。“圆盘”底部的紫葡萄表皮上，一层均匀分布的白霜在清凉的晨光里呈现出灰白的颗粒感。 “看到这个现象了吧？为什么本来铺得平平整整的毛毯凹陷了？” 安泽看不出这里面有什么魔术，催马克快点表演：“葡萄呗。你要是放个更大个的上去，就会陷得更深。” “好。请把这葡萄想象成一颗星球，把毛毯想象成空间。如果这空间里空无一物，那就是刚才绷平的那种状态，空间是平直的。可是，这颗星球放上去后，毛毯凹陷了，也就是说，空间凹陷了，而且，越靠近星球的空间凹陷得越深，但远处的空间还保持着相对平直。” 他们从桌面上找到一颗面包上掉下的芝麻，就把那颗芝麻放在毛毯圆盘里。芝麻太轻，勉强保持着自己既不被微风吹到盘外，又不会滑落到盘底。马克说：“别看芝麻小，它也会造成凹陷。只是凹陷太轻微，肉眼看不清而已。如果给这颗芝麻一个横向的速度，它就会绕着葡萄，沿着圆盘的内侧转，就像是葡萄的小行星。这个弯曲的空间保证了芝麻会一直在葡萄的周围转，不会飘走。牛顿说那是因为引力，可没说为什么会有引力。爱因斯坦说那是因为时空弯曲，小球体被大球体拉着转是弯曲时空中的惯性运动。物体按最小作用量原理在弯曲时空里移动，所谓的引力只不过是根据那种路径想象出来的‘绳子’而已。” 安顿又递过来一只小苹果，说：“你应该说那颗芝麻是光，光线在弯曲时空里走不直了，在一堆巨星之间走歪路，走邪路。芝麻太小了，看不清，你用这个苹果吧。” 马克示意安得接过苹果。安得捏着果柄，放到毛毯圆盘外一块平直的布面上，久久不敢放手。他在脑里回放马克之前提到的类似话题，想把那些零零碎碎的初步知识都集中放入眼前的这个实验。就在他有点走神了，让苹果的重力拉着他的手指向下沉入一点时，一个更深的凹陷形成了，刚才那个圆盘消失了，葡萄和芝麻都滚到苹果旁边。 他一点都不后悔，因为他看出奥秘来了。苹果一进去就一统天下，越重的东西造成的弯曲越大，这个弯曲还能吸引附近比较轻的东西滚入它的势力范围。苹果越重，凹陷越深，引力越大。凹陷处附近的芝麻和葡萄只好俯首称臣，顺着斜坡滚入那块空间的最深处——因为那里的引力优选。 “对。如果放入更多东西，如果这个毛毯有弹性，你就会看到处处凹陷，处处弯曲，各个东西之间还互相牵扯。真实的时空弯曲比这个毛毯要复杂得多，就是因为物体的不均匀分布造成了时空的不均匀，而这种不均匀、不平整、到处坑坑洼洼的时空才是宇宙的真实面目。如果没有太阳造成的弯曲时空，地球就不会绕日公转，很有可能头也不回地离开太阳系，最后要不直接撞上某颗星球，要不路遇某颗更热的恒星，被拉着不让走，不久就被烧烤成火球。感谢太阳压出来的这个凹陷，让地球能宅在太阳系里安居乐业。”马克捡起那颗葡萄，哭丧着脸说，“地球也是个苦命的主，不得不以每小时10万多千米的速度绕着太阳公转，一旦停下，就会像刚才的葡萄，落到弯曲时空的大力度优惠处。太阳就在那个凹陷的底部等着呢，地球掉下去就万劫不复了，一切都将在太阳的熔炉中化为乌有。为了避免这个结局，地球每时每刻都带着我们在时空的斜坡边缘快速滚动。而我们人类坐享其成，什么都不做就可以坐地日行257万千米。” 马克说了这么多，让安泽等得不耐烦了。她探头往里看，没看出什么异样。安得则歪着脑袋看着整张毛毯，说：“住在这种空间里，到处都看着别扭，伸不直手脚，什么线条都曲里拐弯的，可为什么我们人类却感觉不到呢？” “这只是小模型而已，实际空间亿万倍大，除非你身高几万米，否则感觉不到弯曲的。”马克放开手指，让刚才拿起的葡萄掉入毛毯，接着说，“如果你们能想象这是一颗石子，毛毯是水面，石子一入水，就会看到两个结果：水面弯曲和涟漪扩散。很常见的现象，是吧？时空也一样，那种弯曲会扩散，从凹陷中心最深处向外扩散。” 安得恰到好处地接话说：“如果两颗石子碰撞，那就是我们以前聊过的引力波了。” “是的。”说到引力波，马克便想起树枝，就在地上捡起一根小树枝，小心翼翼地在凹陷处内侧比划着。“不过，你们学校里正在教的几何学可能在这里面要碰壁了。比如，三角形内角之和等于180°，是吧？那是在平直的空间里。假如空间是弯曲的，就像这里，画个三角形，看，内角和还是180°吗？即使画在苹果表面上，三个边的线条也得顺着球面走，内角和也不等于180°。勾股定理不灵了，圆周率π