一本书让你理解多维空间、量子理论、超弦理论的前世今生

《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缓塌闭的桥段，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、电影、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，以衫镇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。让读者在扰裂感慨科学之美、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？