​《起源》作者：巴赫拉姆·莫巴舍尔

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​这是一段跨越138亿年的时空之旅，能够解答我们对宇宙形成、星系演变、生命出现与文明伊始的种种疑问。相信大家听完这本书，一定会当下的世界产生一种全新的认识。

那么接下来呢，就让我们一起走进本书。

时空的起源

现在我们都知道，我们生活的这个世界是由空间和时间构成的。我们在空间的范围内活动生存，在时间的流逝中感受生命。

然而，空间和时间虽然看似是理所当然存在的，但是空间和时间到底是什么？空间有尽头吗？时间的起点和终点又在哪里呢？

在人类的历史中，许多聪明的头脑尝试过解释时空的概念。早在古希腊时期，哲学家柏拉图就对空间和时间下了定义。他认为，空间是事物形成的实体，而时间是天体运动的时期。后来，柏拉图的学生亚里士多德还给出了进一步的解释，他把时间定义为“运动的一种恒定属性，时间无法单独存在，只能通过与运动之间的关系表现自己。”

到了17、18世纪，伟大的物理学家牛顿提出了新的观点，在牛顿看来，空间和时间都是独立存在的，也就是说，哪怕不存在物体和运动，空间和时间也在那里。牛顿把这个观点称之为“绝对空间”和“绝对时间”。

到了20世纪初，又有一位伟大的物理学家向牛顿的观点发起了挑战，这个人就是爱因斯坦。在爱因斯坦看来，空间和时间都是相对的，一切运动都需要一个参照系来测量。比如，在一条笔直的马路上，两辆汽车在匀速并排行驶，这个时候，坐在车里的人去观察另一辆汽车，在他看来那辆汽车完全是静止的，但如果路边有树木和电线杆的话，他就能看出汽车是移动的了。在这个例子中，树木和电线杆就起到了参照系的作用。

爱因斯坦把这个道理扩展到了整个宇宙，推而论之，我们去观察宇宙中的任何运动时，都需要找到一个参照系，可我们又怎么知道参照系有没有同时也在运动呢？于是，爱因斯坦又找到了一个恒定的参照系，它就是光，因为光虽然也在运动，但光速是不变的，相对于任何事物，光都以30万千米/秒的速度移动，所以我们可以参照光速来确定谁在运动。

由此，爱因斯坦又提出了著名的广义相对论，他指出，时空的概念是与几何弯曲相联系的，一个物体的质量会使周围的时空变得弯曲，时空的弯曲造成物体有了加速度，物体的加速度进而带来了引力。

这里我们提到了一个新的概念——引力。广义相对论指出，我们每个人感受到的引力不仅来自于地球、月球和太阳，而是来自于宇宙中的一切物质，哪怕是最最遥远的恒星也包含在内。因为这颗恒星无论离我们有多远，它制造出的时空弯曲都会多多少少影响到我们。

如果我们假设宇宙中的一切物质都消失了，空间的弯曲也就不存在了，引力也会跟着消失。这时，广义相对论也就被简化成了狭义相对论。

在狭义相对论中，一个物体能够处于绝对静止，但在现实世界中，没有一个物体是绝对静止的，它无法独立于万物之外，摆脱时空弯曲的影响，这也是狭义相对论之所以被称作“狭义”的原因。

而在广义相对论中，具有质量的物体会扭曲它相邻的空间，从而使空间中的物体感受到加速度，加速度又以引力的形式表现出来。物体制造的引力形成了一个看不见的场域，被称作是“引力场”，而宇宙中物体和物体之间就是通过这些引力场相互作用的。

粒子的起源

那么，想要理解引力场的概念，我们需要借助一个非常前沿的学科——量子力学。

量子力学发展于和爱因斯坦同时代的20世纪初，但和爱因斯坦的相对论所不同的是，量子力学把微观的粒子物理学和宏观的宇宙学成功地联系了起来，从而打破了很多科学上的固有认知。

比如，能量和动量是不连续的实体，物质可以同时具有粒子和波的行为，也就是波粒二象性。同时，量子力学还提出了测不准原理。我们无法测量一个粒子准确的位置和动量，只能计算一个粒子在给定位置下具有给定动量的概率。

量子力学极大地推动了物理学的发展，同时它也让我们认识到了宇宙中的基本粒子，了解了自然基本力的本质，而这些知识正是破解宇宙奥秘的关键。

长久以来，科学家们相信构成物质的基本粒子分为三种，它们是质子、中子和电子。其中，质子和中子构成了原子的原子核，电子则围绕在原子核外不停地旋转。

但是科学家后来发现，一个中子可以衰变为一个质子和一个电子。而在中子衰变过程中，还会放射出一种质量更小的粒子，科学家把这种粒子命名为中微子。中微子虽然也有一定质量，但它却异常微弱，以至于它能够从物体中穿过去，还不留下任何痕迹。

中微子的发现打破了人们对物质基本粒子的认知，科学家们通过研究粒子物理学，对基本粒子进行了重新梳理。他们在质子、中子和电子的基础上，把宇宙中的一切粒子又细分成了新的三类，分别是夸克、轻子和载力玻色子。

其中，夸克和轻子是构成一切物质的基本单元，每三个夸克组成一个质子或中子，它们通过强力联系在一起，形成稳固的原子核。而轻子，则包括电子和刚刚提到的中微子，它们不会受到强力的作用，所以会在原子核外旋转。

比较特别的是载力玻色子，它是量子力学提出的一种全新的概念，是传递四种基本力的基本粒子，其中，包括传递引力的引力子，传递电磁力的光子，传递强力的胶子，以及传递弱力的W玻色子和Z玻色子。换句话说，力不是直接作用在物质上的，而是通过载力玻色子这种介质传递到物质上的。

刚刚我们提到了四种基本力，现在我们来展开说说它们。

首先是强力，强力负责把夸克组成质子或中子，也负责把质子和中子固定在一个原子核内。我们知道，原子核有着极为稳固的形态，一旦这种稳固形态被打破，原子核就会向外释放大量的能量，比如原子弹就是通过核裂变制造出巨大破坏力的。可见原子核内的强力有多么强大。而传递强力的胶子，就像胶水一样把质子和中子粘黏在一起，所以它才得名“胶子”。

有强力自然也就有弱力。上世纪80年代，科学家通过实验发现了W玻色子和Z玻色子。这些玻色子传递的力会让原子核衰变，这种力的作用要比强力弱很多，因此被称为“弱力”。需要注意的是，强力和弱力都只存在于原子核的尺度内，到了原子的范围内，这两种力就非常弱了，我们在日常生活中也几乎无法直接接触到这两种力。

相比之下，电磁力对我们而言就要熟悉多了。它是让电子围绕原子核旋转的力，我们随便找到两块磁铁，把它们彼此靠近，就能轻而易举地观测到电磁力。电磁力通过光子传递，它是对原子之间相互作用唯一有效的力。

基本力中的最后一种是引力，我们对它也非常熟悉。引力是四种基本力中最弱的，只有当质量足够大时，引力的作用才能显现出来。但引力的传播范围却能达到无穷远，所以才有了引力场的说法。在宇宙中引力的作用无处不在，月球围绕地球转，地球围绕太阳转，这些全是靠引力完成的。

宇宙的起源

好，现在，我们对时空、粒子和基本力这些构成宇宙万物的概念已经有了一些基础性的认识。那么，这时我们可以去追问一个更加深奥的问题——宇宙到底是怎么来的呢？

实际上，宇宙并不是亘古长存的，它也有自己的生日。关于宇宙的起源，目前最主流的理论是宇宙大爆炸。这种理论认为，在过去某个瞬间，宇宙以一种密度极大、温度极高的状态诞生，并以极快的速度发生大爆炸，大爆炸中释放出来的能量和物质，构成了我们今天所见的宇宙。

听上去宇宙大爆炸理论似乎很有道理，但想要证明这种理论的科学性，必须还要拿出证据才行。所幸的是，科学家已经掌握了三个主要的观察证据，可以有力地支持宇宙大爆炸理论。

1929年，美国天文学家埃德温·哈勃通过天文望远镜观察到了一个有趣的现象，银河系外的星系正在远离我们而去，而且，距离我们越远的星系，离去的速度也越快。这个观察现象证实了宇宙正在膨胀，越是处在膨胀边缘的星系，其向外移动的加速度也就越快。那反过来想，宇宙在膨胀之初，必然以一个极高的密度存在于一个很小的体积里，小到可能只有一个点。

因此，哈勃对宇宙膨胀现象的观测，成为宇宙大爆炸理论的第一个有力证据。

第二个证据来自于对氢的同位素氘的观测。氘又被叫作重氢，因为它比正常的氢原子多了一个中子。两个氘原子核可以聚合成一个氦原子。在如今的宇宙中，氢和氦构成了绝大部分质量，这意味着在宇宙诞生之初，宇宙几乎是由氢原子和氘原子构成的。而想要构成氘，就必须具有极高的温度，而宇宙大爆炸正好创造出了构成氘所需的高温。

最后一个，也是最有力的支持宇宙大爆炸理论的证据，来自于宇宙背景辐射。这是一种充满了整个宇宙的低能辐射，它是宇宙大爆炸留下的余晖。随着宇宙空间的膨胀，宇宙背景辐射的波长也在拉长，其辐射温度随之下降，光线也越来越弱，这就是科学家把它称为“大爆炸余晖”的原因。

不过，关于宇宙大爆炸理论，科学家还有一些无法解释的问题。比如，科学家在观测宇宙背景辐射时发现，宇宙在各个方向上都是均匀分布的。而通常来说，爆炸是不可能均匀发生的，一定在某些方向比较强烈，某些方向相对微弱。还是说，宇宙大爆炸是一次“完美的爆炸”，爆炸产生的能量在各个方向上都达到均匀分布呢？这些问题还要等到以后的科学家给出答案。

虽然宇宙大爆炸理论存在一些无法解释的问题，但它依然是目前最为科学的关于宇宙起源的解释。如果这一理论最终被证实，就意味着宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。

在这次爆炸中，宇宙从密度和温度极高的极小体积里，向外膨胀，这场膨胀一直持续到了今天，并产生了空间和时间，物质随着膨胀的空间向外运动，成为了现在的样子。

虽然截止到目前，人类还无法描述大爆炸之前宇宙的样子，或者说在大爆炸之前，根本就没有宇宙，也没有空间和时间。但这正是人类作为万物之灵所要探寻的方向。