科普書**榮譽(yù)——英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科學(xué)圖書大獎(jiǎng)決選入圍
《鳳凰衛(wèi)視》“開卷八分鐘”梁文道專題推薦——（這）是我認(rèn)為我過去幾年中讀到的關(guān)于當(dāng)代物理學(xué)解釋得**的一本科普書籍之一
果殼網(wǎng)專訪著名科學(xué)家代表作
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香港誠(chéng)品選書
十幾萬字的《時(shí)間簡(jiǎn)史》只提到一個(gè)公式：E=mc2。它到底是什么意思？又為何如此重要？
歐洲核子研究中心（CERN）杰出科學(xué)家BrianCox&JeffForshaw
全新視角輕松演繹人人能懂
質(zhì)量從何而來？
為什么星星會(huì)發(fā)光？
上帝粒子是什么？
答案都隱藏在愛因斯坦*著名的物理方程式E=mc2里！
本書簡(jiǎn)介：
愛因斯坦在1905年**次寫下E=mc?這個(gè)公式，撼動(dòng)了整個(gè)世界，徹底改變了人類的時(shí)空觀，幾乎宇宙所有的奧秘都隱含于相對(duì)論中，人類也因此對(duì)時(shí)間旅行的奧秘、原子裂變的巨大能量、宇宙的起源和終結(jié)、黑洞和暗能量都有了全新的認(rèn)識(shí)�？伎怂购透Ｐそ淌趲覀儚�21世紀(jì)的科學(xué)角度，重新去思索這個(gè)著名的公式。不同于其他介紹相對(duì)論的書，本書成功挑戰(zhàn)科普書的禁忌，用浪漫幽默方式輕松演繹相對(duì)論，令每個(gè)讀者都能領(lǐng)略到這個(gè)偉大理論的迷人之處。本書入圍科普書**榮譽(yù)英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科學(xué)圖書大獎(jiǎng)決選名單，是近年難得一見深具啟發(fā)性的科普讀物。
作者簡(jiǎn)介：
有“物理界搖滾巨星”之稱的考克斯是英國(guó)的粒子物理學(xué)家、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)研究員，并任教于曼徹斯特大學(xué)。他同時(shí)也是歐洲核子研究組織的成員，負(fù)責(zé)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的超導(dǎo)環(huán)場(chǎng)探測(cè)器實(shí)驗(yàn)，研究前部質(zhì)子探測(cè)器。除此之外，考克斯在BBC主持多檔科普節(jié)目，受到觀眾追捧。他曾是D:Ream樂團(tuán)的鍵盤手，每每現(xiàn)身講臺(tái)都引起一陣旋風(fēng)，受到觀眾的熱烈歡迎。他為科學(xué)普及做出了卓越貢獻(xiàn)，歷年來獲得過許多獎(jiǎng)項(xiàng)。
福肖教授是理論物理學(xué)家，畢業(yè)于牛津大學(xué)，他的主要研究領(lǐng)域是基本在粒子物理。1999年，他被授予物理學(xué)院麥克斯威爾獎(jiǎng)?wù)乱员碚闷湓诶碚撐锢韺W(xué)的卓越成就。
目錄：
前言
**章時(shí)間和空間
第二章光的速度
第三章狹義相對(duì)論
第四章時(shí)空
第五章為什么E=mc2？
第六章為什么原子、捕鼠器以及星星的能量都值得我們關(guān)注？
第七章質(zhì)量之源
第八章彎曲的時(shí)空前言前言
本書的目的是想用*簡(jiǎn)單的語言闡述愛因斯坦在時(shí)空方面的理論，同時(shí)也想向廣
大讀者展示其蘊(yùn)涵的科學(xué)美感。*終我們將能通過和勾股定理難度相當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)運(yùn)
算來得出著名的質(zhì)能公式E=mc2。如果你不記得什么是勾股定理沒關(guān)系，我們到時(shí)
候也會(huì)介紹它。我們另外一個(gè)重要目的是希望任何看完本書的讀者都能夠了解現(xiàn)
代物理學(xué)家們是如何思考大自然，并且建立起那些能夠?qū)θ祟惿町a(chǎn)生巨大作用
和改變的理論的。愛因斯坦通過建立一個(gè)關(guān)于時(shí)間和空間的模型，為以后人們*
終理解為什么恒星會(huì)發(fā)光、為什么電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠工作做了鋪墊，*終他的
理論也為所有現(xiàn)代物理理論提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們也希望這本書能夠?qū)Υ蠹矣?br> 一些啟發(fā)，引起大家的思考。物理本身并不存在任何問題：我們?cè)诒緯袑?huì)逐前言
本書的目的是想用*簡(jiǎn)單的語言闡述愛因斯坦在時(shí)空方面的理論，同時(shí)也想向廣
大讀者展示其蘊(yùn)涵的科學(xué)美感。*終我們將能通過和勾股定理難度相當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)運(yùn)
算來得出著名的質(zhì)能公式E=mc2。如果你不記得什么是勾股定理沒關(guān)系，我們到時(shí)
候也會(huì)介紹它。我們另外一個(gè)重要目的是希望任何看完本書的讀者都能夠了解現(xiàn)
代物理學(xué)家們是如何思考大自然，并且建立起那些能夠?qū)θ祟惿町a(chǎn)生巨大作用
和改變的理論的。愛因斯坦通過建立一個(gè)關(guān)于時(shí)間和空間的模型，為以后人們*
終理解為什么恒星會(huì)發(fā)光、為什么電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠工作做了鋪墊，*終他的
理論也為所有現(xiàn)代物理理論提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們也希望這本書能夠?qū)Υ蠹矣?br/> 一些啟發(fā)，引起大家的思考。物理本身并不存在任何問題：我們?cè)诒緯袑?huì)逐
步看到愛因斯坦的理論已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完善了，而且他的理論得到了很多實(shí)驗(yàn)數(shù)
據(jù)的支持。然而我們必須強(qiáng)調(diào)的是，總有一天愛因斯坦的理論必然會(huì)讓位于一個(gè)
比它能更準(zhǔn)確解釋大自然的理論。在科學(xué)世界里，并沒有什么永恒的真理，有的
只是那些現(xiàn)在還沒有被證明是錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。我們*多只能說，愛因斯坦的理論到
目前為止還是正確的。相反我們所說的不斷思考是科學(xué)迫使我們?nèi)タ剂看笞匀坏?br/> 方式。不管是科學(xué)家還是一般人，每個(gè)人都有自己的直覺和感受，我們都從每天
的生活當(dāng)中推斷出各種各樣的結(jié)論。如果將我們?nèi)粘Ｉ钪杏^察的結(jié)果放在科學(xué)
的精準(zhǔn)而不帶感情的目光下檢驗(yàn)，我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)大自然在我們的直觀感受中制
造了一些混沌。隨著本書中討論的不斷深入，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)所有的事物都以高速
運(yùn)行時(shí)，我們關(guān)于時(shí)間和空間的常識(shí)將被拋棄，并且被一些意想不到而又十分優(yōu)
雅的全新理論所取代。從中我們得到一個(gè)非常樸實(shí)而誠(chéng)懇的教訓(xùn)：宇宙遠(yuǎn)比我們
的日常生活中能接觸到的現(xiàn)象豐富許多。這也常常使科學(xué)家們對(duì)宇宙發(fā)出陣陣贊
嘆。也許*讓人感覺奇妙的是，新的物理理論充滿了數(shù)學(xué)上的和諧與優(yōu)雅。
雖然科學(xué)有時(shí)候看上去十分困難，但從其核心意義來說科學(xué)并不是一門復(fù)雜的學(xué)
問。甚至有人大膽地說，科學(xué)就是人們?cè)噲D移除自己本身的偏見從而能更加客觀
地看待整個(gè)世界的過程。也許他說的對(duì)又或不對(duì)，但不可否認(rèn)的是科學(xué)對(duì)于我們
了解宇宙是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的做出了極大的貢獻(xiàn)。真正的難點(diǎn)在于我們是否能克服相信
常識(shí)的慣性。運(yùn)用科學(xué)方法我們才能了解并接受大自然本來的模樣，而不會(huì)受到
我們固有的偏見的影響。也正因?yàn)槿绱�，我們才有了�?dāng)今科技社會(huì)中所取得的種
種成就。簡(jiǎn)而言之，科學(xué)方法的確是行之有效的。
本書的前半部分，我們將致力于推導(dǎo)E=mc2這個(gè)著名的公式。這里“推導(dǎo)”的意思
是，我們將展示愛因斯坦是如何得到“能量等于質(zhì)量乘以光速的平方”這樣一個(gè)
結(jié)論的，正如公式本身所說的那樣。如果我們稍稍對(duì)它做一番思考，可能會(huì)覺得
這是個(gè)非常奇怪的結(jié)論。也許人們*常見的能量是在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的，比如有人扔
出的一個(gè)板球恰巧飛向你的臉，當(dāng)它打到你時(shí)你會(huì)覺得疼。這時(shí)一個(gè)物理學(xué)家會(huì)
說這是因?yàn)橥妒仲x予了板球能量，而這種能量又在當(dāng)你的臉阻擋住板球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)
的同時(shí)轉(zhuǎn)化到你的臉上。質(zhì)量則是衡量一個(gè)物體中所含物質(zhì)的多少。一個(gè)板球比
一個(gè)乒乓球的質(zhì)量大，但它又比一個(gè)行星的質(zhì)量小。E=mc2這個(gè)公式要告訴我們的
是，就如同美元和歐元能互相兌換一樣，質(zhì)量和能量可以互相轉(zhuǎn)換，它們之間的
兌換率則是光速的平方。那么當(dāng)時(shí)愛因斯坦腦子里到底是有了怎樣的奇思妙想才
能得出這樣一個(gè)結(jié)論呢？而光速又是怎么把自己塞進(jìn)這個(gè)關(guān)于質(zhì)量和能量的關(guān)系
中的呢？本書中我們并不要求讀者有任何專業(yè)科學(xué)知識(shí)，我們也盡可能地回避數(shù)
學(xué)。盡管這樣，我們依然努力為所有的讀者提供一個(gè)真正的科學(xué)解釋（而不僅僅
是一種描述）。從這一點(diǎn)上來說，我們希望提供些新鮮的知識(shí)。
本書的后半段中，我們將去看看E=mc2是如何指引人類在理解大自然的道路上前行
。為什么星星會(huì)發(fā)光？為什么原子能比煤炭和石油更高效？“質(zhì)量是什么？”這
個(gè)問題將帶領(lǐng)我們走入現(xiàn)代粒子物理世界，讓我們見識(shí)位于日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對(duì)
撞機(jī)，并尋找希格斯粒子，因?yàn)樗蛟S能幫助我們揭開質(zhì)量之源之謎。在本書的
結(jié)尾處，讀者會(huì)看到愛因斯坦另一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，那便是萬有引力其實(shí)是由于時(shí)
間和空間的結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn)而產(chǎn)生的，以至于得出“地球的公轉(zhuǎn)是圍繞著太陽做的
‘直線運(yùn)動(dòng)’”這種神奇的結(jié)論。我想包括史蒂芬?霍金在內(nèi)的任何人都無法超越布萊恩?考克斯的闡述中所表現(xiàn)出的那種權(quán)威、智慧、激情、清晰和力量的完美結(jié)合。如果你對(duì)尖端的科學(xué)發(fā)展問題有興趣，并且想知道這些**發(fā)現(xiàn)是如何影響我們每一個(gè)人，那么就讓這位充滿激情的教授為你解釋一番吧�？吹剿阋苍S不禁會(huì)問，這俊朗的外表之下真的藏著一位教授嗎？
——StephenFry
為了弄清楚作為愛因斯坦一生理論中*經(jīng)典的公式E=mc2，他們（考克斯和福肖）成功地開辟了一條通往那個(gè)神秘領(lǐng)域的道路。這條路從數(shù)學(xué)表達(dá)方式下的時(shí)空結(jié)構(gòu)一直通向原子彈、天體物理學(xué)，并*終到達(dá)質(zhì)量之源。
——NewScientist
如果想去除大多數(shù)人對(duì)愛因斯坦*著名的公式膚淺的理解，你可以聆聽作為資深的科學(xué)家以及教育家布萊恩?考克斯和杰夫?福肖的闡述。通過準(zhǔn)確的語言和幾個(gè)充分解釋的公式，他們將一些物理學(xué)中*不可思議的發(fā)現(xiàn)平易近人地帶到了讀者身邊�！�
——Seed我想包括史蒂芬?霍金在內(nèi)的任何人都無法超越布萊恩?考克斯的闡述中所表現(xiàn)出的那種權(quán)威、智慧、激情、清晰和力量的完美結(jié)合。如果你對(duì)尖端的科學(xué)發(fā)展問題有興趣，并且想知道這些**發(fā)現(xiàn)是如何影響我們每一個(gè)人，那么就讓這位充滿激情的教授為你解釋一番吧�？吹剿阋苍S不禁會(huì)問，這俊朗的外表之下真的藏著一位教授嗎？
——StephenFry
為了弄清楚作為愛因斯坦一生理論中*經(jīng)典的公式E=mc2，他們（考克斯和福肖）成功地開辟了一條通往那個(gè)神秘領(lǐng)域的道路。這條路從數(shù)學(xué)表達(dá)方式下的時(shí)空結(jié)構(gòu)一直通向原子彈、天體物理學(xué)，并*終到達(dá)質(zhì)量之源。
——NewScientist
如果想去除大多數(shù)人對(duì)愛因斯坦*著名的公式膚淺的理解，你可以聆聽作為資深的科學(xué)家以及教育家布萊恩?考克斯和杰夫?福肖的闡述。通過準(zhǔn)確的語言和幾個(gè)充分解釋的公式，他們將一些物理學(xué)中*不可思議的發(fā)現(xiàn)平易近人地帶到了讀者身邊�！�
——Seed
很多學(xué)者都嘗試過解釋（公式的）本質(zhì)，但他們并沒有都取得成功。較之布萊恩?考克斯和杰夫?福肖，沒有人更加能勝任這份工作了。他們做了一項(xiàng)了不起的事，包括在書的標(biāo)題中就回答了問題本身。
——BBCFocusmagazine
�。╓hydoesE=mc2？）通篇行文清晰明確，并有不少的閃光點(diǎn)，然而絲毫沒有讓人感覺到任何驕傲自大……任何有著一顆探索之心的讀者都能被這兩位睿智的科學(xué)家筆下平實(shí)的語言所吸引而受到啟發(fā)……這是一本讀后會(huì)讓人愉快的書。
——TheHuffingtonPost
�。ㄔ赪hydoesE=mc2？）中包含了很多的知識(shí)和非常好的解釋。它為那些喜歡過科學(xué)或者曾經(jīng)想更多的了解科學(xué)的人們提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，免去了他們必須再次回到學(xué)校學(xué)習(xí)的麻煩。在閱讀這本書的時(shí)候請(qǐng)保持一份開放的態(tài)度和一種好奇的心態(tài)，而當(dāng)你放下它時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)自己獲得了相當(dāng)豐富的知識(shí)。
——SacramentoBookReview**章時(shí)間和空間
“時(shí)間”和“空間”對(duì)你而言，意味著什么呢？
也許，“空間”是寒冷冬夜里繁星點(diǎn)點(diǎn)的浩瀚蒼穹，又或許是裹著星條旗、拖著金色尾巴的火箭將神采奕奕的宇航員送入孤獨(dú)的衛(wèi)星軌道時(shí)，身后留下的一片空虛。而“時(shí)間”也許就是手表上滴滴答答的時(shí)針，抑或是隨著太陽第五十億次向北傾斜中，慢慢變黃的葉子。古往今來，我們都在這個(gè)藍(lán)色的星球上生活著，直觀地感受著時(shí)間和空間。
十九世紀(jì)末，人類在看似沒有任何關(guān)聯(lián)的幾個(gè)領(lǐng)域內(nèi)相繼取得了重大的科研突破，這些科學(xué)成就促使物理學(xué)家們重新審視我們眼中的時(shí)間和空間，以及那些停留在直觀層面上的認(rèn)識(shí)。不久之后的二十世紀(jì)初，赫爾曼?閔可夫斯基——阿爾伯特?愛因斯坦的導(dǎo)師以及同事，這樣寫道：“從現(xiàn)在開始，時(shí)間與空間已不再各自獨(dú)立存在，取而代之的是兩者混合體的誕生�！边@條著名的“訃告”，直接宣判了古代關(guān)于天體運(yùn)行等天文理論的死刑。
那么，閔可夫斯基所說的“時(shí)間和空間的混合體”到底是什么呢？要了解這個(gè)帶有濃重神秘色彩的新名詞，我們就必須了解愛因斯坦的狹義相對(duì)論。在狹義相對(duì)論里，世界**次看到了E=mc2這個(gè)著名的公式；由此，在繼續(xù)探索宇宙奧秘的旅程中，光速c進(jìn)入了我們的視野，并牢牢地站在了科技大舞臺(tái)的正中心。
愛因斯坦狹義相對(duì)論的核心內(nèi)容是對(duì)時(shí)間以及空間的描述。其中，*重要的一個(gè)概念是一種速度，一個(gè)宇宙中任何事物都不可能超越的極限速度——光速。在真空中，光速達(dá)到每秒299,792,458米。光以這個(gè)速度，從地球出發(fā)，經(jīng)過8分多鐘可以到達(dá)太陽，10萬年后能穿越我們所在的銀河系，超過200萬年后可到達(dá)仙女座星系——我們?cè)谟钪嬷?近的鄰居。每當(dāng)夜幕降臨，地球上**的天文望遠(yuǎn)鏡就會(huì)將目光投向宇宙的深處，盡全力地去捕捉*深處的點(diǎn)點(diǎn)光芒，而發(fā)出這些光芒的恒星可能此刻早已消亡。比地球從一團(tuán)星云中誕生還要早幾十億年，也就是在大約100億年前的時(shí)候，這些星光便開始了自己的旅程。光速極快，但面對(duì)星際間的遙遠(yuǎn)距離，也顯得那么微不足道了。我們能通過類似于歐洲核子研究中心（CERN）在瑞士日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)這樣的設(shè)備把一些非常小的物體加速至接近光速的百分之一。
這個(gè)特殊速度的存在，或者說是宇宙速度上限的存在，本身就是一個(gè)奇怪的概念。如同我們接下來會(huì)在本書中揭示的那樣，將這個(gè)速度和光速聯(lián)系起來其實(shí)是一個(gè)障眼法。而在愛因斯坦的理論中，它將扮演更重要的角色，同時(shí)光為什么以光速（299,792,458米/秒）前進(jìn)也自有其原因。當(dāng)然，這些都是后面的內(nèi)容�，F(xiàn)在，我們僅僅需要知道當(dāng)物體以接近光速的速度移動(dòng)時(shí)，意想不到的事情便會(huì)接踵而來。有沒有任何其他的原因在阻止物體以超越光速的速度運(yùn)行呢？因?yàn)榻o我們的感覺是，“沒有任何物體的速度能快得超過光速”，就好像在說“不論發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力有多大，自然法則導(dǎo)致我們的車速無法超過每小時(shí)70英里”一樣讓人費(fèi)解。顯而易見，自然法則不像一條限速交規(guī)那樣需要交通管理部門來貫徹執(zhí)行，因?yàn)檎麄�(gè)時(shí)間和空間都是依照自然法則形成的，這些自然法則是無法在這樣的世界里被打破的。如果它們被打破，這個(gè)世界便會(huì)產(chǎn)生很多無法預(yù)料的結(jié)果，這不能不說是我們的幸運(yùn)。在本書靠后的章節(jié)里，我們將發(fā)現(xiàn)，如果我們能超光速地移動(dòng)，那么人造時(shí)間機(jī)器就能回到歷史上的任意時(shí)刻�？梢韵胂螅鲇谀撤N目的或是不小心，我們回到了自己出生之前的某個(gè)時(shí)刻，并阻止了自己父母的相知相識(shí)。這類情節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)在精彩的科幻小說里，但是真實(shí)的世界卻無法如此編排，愛因斯坦的研究也表明我們的世界不是那樣形成的。時(shí)間和空間以一種精妙的方式交織在一起，避免了這些似是而非的觀點(diǎn)產(chǎn)生。但是，為了究其原理，我們需要付出代價(jià)——必須舍棄一些根深蒂固的關(guān)于時(shí)空的觀念。在愛因斯坦所描述的宇宙中，移動(dòng)的鐘表會(huì)變慢、運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)縮小、人們可以到幾十億年之后的未來世界旅行。同樣在這個(gè)宇宙中，人們的生命可以被無限延長(zhǎng)，長(zhǎng)到人們可以看到太陽燃盡、海水蒸干，目睹整個(gè)太陽系陷入永恒的黑暗。人們還能見證新的恒星以及行星從星塵中誕生的過程，甚至可以看到新的生命萌發(fā)在宇宙的某個(gè)角落，即使作為他們家園的那顆星球目前還不存在。愛因斯坦的宇宙能開啟人們通往遙遠(yuǎn)未來的高速通道，同時(shí)也能將回到過去的大門死死關(guān)閉。
看完整本書后，讀者們將明白愛因斯坦如何“被迫”得出這如夢(mèng)似幻的宇宙觀，而他的觀點(diǎn)又是如何被許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際科技運(yùn)用證明是正確的。以車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為例，它的設(shè)計(jì)中就考慮到了地球衛(wèi)星軌道中時(shí)鐘的走動(dòng)和地面上時(shí)鐘的走動(dòng)快慢不一的問題。愛因斯坦的想法是大膽的：時(shí)間和空間的真面目并不是它們表面看上去的那樣！
現(xiàn)在，我們有點(diǎn)超前了。在能夠充分理解和體會(huì)愛因斯坦的非凡發(fā)現(xiàn)之前，兩個(gè)在相對(duì)論中占有核心地位的概念值得我們仔細(xì)思考，那便是時(shí)間和空間。
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