布賴恩·格林是牛津大學(xué)的物理學(xué)博士闽寡，同時也是哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)和數(shù)學(xué)教授霸株。他是物理學(xué)前沿理論研究的領(lǐng)軍人物着绷，也是著名的科普作家。格林最擅長的储矩，就是把復(fù)雜的物理概念用通俗易懂的方式表達出來感耙。

一、宏觀宇宙學(xué)

宏觀宇宙理論是描述我們?nèi)庋劭梢钥吹降囊叮蛘咄ㄟ^天文望遠鏡可以看到的宇宙抑月。

1. 牛頓對宏觀宇宙的認知

牛頓提出了“絕對空間”的概念。絕對空間像一個“虛無”的舞臺舆蝴，雖然什么都沒有谦絮，但我們所有的運動都發(fā)生在這個舞臺上。牛頓認為“絕對空間”是描述物體運動的終極參照物洁仗，也就是說：一個物體如果相對于絕對空間靜止层皱，那就是真正的靜止；如果相對于絕對空間做加速運動赠潦，那就是真的在加速運動叫胖。

但“絕對空間”理論無法解釋兩個現(xiàn)象：光速的恒定和引力的形成。

物理學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)她奥，不管在什么條件下瓮增，光速始終是恒定的。也就是說哩俭，不管我們是把光源放在靜止的地面上绷跑，還是一列高速行駛的列車上，人們所測出的光速都是一樣的凡资。這就不能用牛頓的“絕對空間”來解釋了砸捏。因為按照牛頓的解釋，如果一輛列車相對于絕對空間運動，人在車廂中也相對于列車做運動垦藏，那列車中的人相對于絕對空間的速度梆暖，就是列車的速度和他自己與列車相對速度的疊加。很明顯掂骏，絕對空間理論不能解釋“光速始終保持恒定”的現(xiàn)象轰驳。

“絕對空間”理論也不能解釋引力的形成。牛頓根據(jù)“絕對空間”模型所推導(dǎo)出的公式芭挽，能說明世間萬物之間都存在引力滑废。但是這種引力到底是怎樣形成和傳導(dǎo)的，牛頓卻解釋不了袜爪。按照牛頓的理論蠕趁，地球繞著太陽轉(zhuǎn)是因為太陽的引力。如果太陽突然消失辛馆，牛頓方程顯示俺陋，太陽的引力會瞬間消失，但是因為它離地球很遠昙篙，太陽光到地球需要8分鐘的時間腊状。這就表示，引力比光速還快苔可〗赏冢可是呢，我們都知道焚辅，光是物體運動的最快速度映屋，這個結(jié)論就是在牛頓力學(xué)的情況下成立的，那如果說引力比光還快同蜻，這就出現(xiàn)了矛盾棚点。

2. 愛因斯坦對宏觀宇宙的認知

愛因斯坦打破了“絕對空間”的思考框架，提出了“相對空間”和“相對時間”的概念湾蔓，也就是著名的“相對論”瘫析。

在愛因斯坦的相對論中，空間和時間是不可分割的默责，一個物體總是在不斷地穿越時間和空間贬循。光速在愛因斯坦看來，就是穿越空間的最大速度桃序，所以不管光源怎么運動甘有，我們測量的光速都是恒定的。

相對論認為葡缰，引力的產(chǎn)生是因為空間的變形。在相對論中，空間并不像牛頓說的那樣泛释，是一個“虛無的舞臺”滤愕。事實上，空間是一個可以彎曲怜校、可以拉伸的實體间影。我們可以把空間想象成一塊平整的布，如果在布上放一個球茄茁，放球的部分會凹陷下去魂贬。這種凹陷就會影響這個球周圍物體的運動。所以裙顽，地球之所以圍繞太陽轉(zhuǎn)付燥，并不是兩者之間有什么連接，而是太陽因為自身的重量而扭曲了空間愈犹，改變了地球的運行軌跡键科。這也就解釋了引力產(chǎn)生的原因。

二漩怎、微觀宇宙學(xué)

微觀宇宙理論描述的是原子尺寸勋颖，或者更小尺寸下的宇宙現(xiàn)象的。相對論的提出可以很好地解釋宇宙在宏觀維度的規(guī)律勋锤，但如果我們把鏡頭轉(zhuǎn)移到比原子還小的微觀世界饭玲，會發(fā)現(xiàn)這里和宏觀宇宙完全不一樣。為了描述微觀宇宙的規(guī)律叁执，物理學(xué)家建立了量子力學(xué)茄厘。

1. 微觀宇宙中的空間扭曲

在量子力學(xué)所描述的微觀世界中，空間是極度扭曲的徒恋、劇烈波動的蚕断，各種粒子的運動也是極度混亂的。所以入挣，我們永遠不可能知道一個粒子的精確位置和速度亿乳，我們所能做的，只是預(yù)測一個粒子出現(xiàn)在某個位置的概率径筏。

2. 微觀宇宙中的糾纏效應(yīng)

糾纏效應(yīng)描述的是兩個粒子間一種相互影響的狀態(tài)葛假。進入糾纏狀態(tài)的兩個粒子，即使隔著十萬八千里滋恬，其中一個粒子的行為也會影響另一個粒子的行為聊训。這種影響是無視距離并且實時發(fā)生的。

糾纏粒子的現(xiàn)象已經(jīng)被證明確實存在恢氯，并且通過實驗觀察到了带斑，所以物理學(xué)家不得不承認鼓寺，微觀宇宙和宏觀宇宙的物理規(guī)律再次出現(xiàn)了沖突。因為根據(jù)相對論描述的宏觀宇宙規(guī)律勋磕，在空間中不同位置的物體妈候，一定是不同的物體。如果一個物體想影響另一個挂滓，就必須用某種方式來突破把他們隔開的空間苦银。

舉個例子，我們要想看到光赶站、聽到聲音幔虏，就必須等待光波和聲波穿越空間的隔離，到達我們的眼睛和耳朵才可以贝椿。如果現(xiàn)在身在美國的一個人說了一句話想括，而身在中國的另一個人不需要借助任何工具就可以瞬間知道，這種情景在宏觀世界是不可能的团秽。但在微觀世界中主胧，不論兩個物體之間的空間有多大，量子力學(xué)都允許他們之間存在糾纏狀態(tài)习勤。

三踪栋、“弦理論”假說

在“弦理論”中，宇宙的基本構(gòu)成不再是粒子图毕，而是“弦”夷都。這里的弦有點像彈奏音樂所用的琴弦，但是卻非常非常小予颤。如果我們把電子看成太陽囤官，那弦就相當于一個氫原子的大小。所以蛤虐，即使用現(xiàn)在最先進的顯微鏡來觀察弦党饮，也只能看到一個小點。而我們目前發(fā)現(xiàn)的各種粒子驳庭，其實只是弦的不同震動模式而已刑顺。

1. 十維的宇宙空間

在弦理論對宇宙的描述中，如果我們能夠看到非常小的空間饲常，會發(fā)現(xiàn)其實空間中存在著一個接一個的蜷曲空間蹲堂，你可以把它們理解成一個一個的小房子。房子的結(jié)構(gòu)決定了弦的震動方式贝淤。我們目前所發(fā)現(xiàn)的一切規(guī)律柒竞，在弦理論看來，都與弦的震動方式有關(guān)播聪。所以朽基，弦理論認為宇宙的規(guī)律是由這些蜷曲空間來決定的布隔。

2. 調(diào)和量子力學(xué)與相對論之間的矛盾

在弦理論中，弦是最小的尺寸踩晶，微觀宇宙的研究到了弦的長度就已經(jīng)算是盡頭了执泰。在這個尺度下，空間雖然仍有波動渡蜻，但已經(jīng)不那么劇烈了，相對論的數(shù)學(xué)部分计济，只需要一些修改就可以描述這些波動茸苇。

金句

1. 根據(jù)常識來獲取知識是一種效率很低，而且很容易出錯的方法沦寂。而物理學(xué)是只相信邏輯不相信常識的一門科學(xué)学密。對于物理學(xué)家來說，哪怕一個結(jié)論聽起來有多么違背常理传藏，只要它能夠被證明腻暮，那就應(yīng)該被接受。

2. 有點諷刺的是毯侦，牛頓“絕對空間”的錯誤理論哭靖，反而更貼近生活中的各種現(xiàn)象。這就是物理學(xué)的魅力侈离，讓我們可以通過科學(xué)研究來彌補感官上的不足试幽，然后不斷提高自己對宇宙規(guī)律的認知和理解。

3. 從物理學(xué)的角度來看卦碾，宇宙不可能由兩套不同的規(guī)則來搭建铺坞，宏觀和微觀的不同更像是一種人為的劃分，而不是自然規(guī)律洲胖。

4. 弦理論認為济榨，宇宙的規(guī)律是由這些蜷曲空間來決定的。這個就有點像生物學(xué)中的 DNA 遺傳因子绿映，你的長相擒滑、性格等各種特征都是 DNA 決定的。所以我們可以把一個個的蜷曲空間看做是宇宙的 DNA绘梦，他們決定了我們所在的宇宙是什么樣子的橘忱。

5. 根據(jù)弦理論的說法，蜷曲空間的可能性大概有10的500次方卸奉，這就表示我們的宇宙成為現(xiàn)在這個樣子钝诚，只是一種偶然。這個結(jié)果和“多元宇宙假說”的結(jié)論不謀而合榄棵。