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在这场物理学和宇宙学的终极智力冒险中，迈克斯泰格马克教授从实在是什么开始，从极大的尺度和极小的尺度开始，带领读者踏上了探索宇宙终极本质的神秘旅程，并得出了堪称惊世骇俗的结论：宇宙不只是被数学所描述，宇宙本身就是数学！无论你能否接受他的假说，这一幅宏大的宇宙图景都将让我们感慨宇宙与生命的微不足道！ 關於作者： 迈克斯泰格马克 1969年出生于瑞典。本科毕业于斯德哥尔摩经济学院与瑞典皇家理工学院物理系，之后在加州大学伯克利分校物理系攻读了博士学位。 MIT物理系终身教授，平行宇宙理论*研究权威。《科学》杂志2003年度突破奖第一名获得者，被誉为最接近理查德费曼的科学家当今*原创力的物理学家之一。 未来生活研究所（Future of Life Institute）智库创始人，致力于人工智能方面的研究。 目錄： 全球顶尖科学家集体盛赞 跨界推荐 宇宙中不能承受之轻 余晨 易宝支付联合创始人，《看见未来》作者 引 言 穿越平行世界，找寻宇宙的终极本质 第一部分 星际空间之旅 01 我们在空间中的位置：从地球到宇宙 空间是无边无际的吗 被低估的空间 哥伦布的好运气 误打误撞解开日地距离的谜题 地球和太阳之间有多远 恒星离我们有多远 从百万到十亿再到万亿，不断刷新尺度的星系 空间的本质皆数学 02 我们在时间中的位置：溯流至时间源头 太阳系制造机：45亿年的引力与压力之战 星系，宇宙里的超级大比萨 宇宙最深处，一窥微波的神秘 原子是大爆炸的产物吗 03 数字中的宇宙 通缉令：寻找精密宇宙学 精确的微波背景起伏，让预测符合观测 幸运降临 我们宇宙的终极地图 大爆炸从何而来 04 宇宙的起源：是谁制造了宇宙大爆炸 我们的大爆炸哪儿错了 1秒的1035分之1，暴胀在须臾之间 不断给予的礼物 大爆炸只是宇宙之树上的一个枝丫 05 欢迎来到平行宇宙 第一层多重宇宙，地球的孪生兄弟 第二层多重宇宙，永远无法到达的地方 种子已经埋下，所有故事必然自行徐徐展开 第二部分 穿越粒子世界 06 神奇的宇宙乐高 原子乐高 原子核乐高 粒子物理学乐高 数学乐高 光子乐高 凌驾于物理定律之上？ 量子与彩虹 轩然大波 量子怪诞性 共识的崩塌 关不住的怪兽 量子力学的困惑 07 第三层多重宇宙，最狂野不羁的现实 隐身于希尔伯特空间 随机性的幻觉 被审查的量子怪诞性 被人抢先，苦中作乐 你的大脑为什么不是量子计算机 支配我们宇宙的主体、客体与环境 量子自杀奇案 量子永生？ 多重宇宙统一了 多世界，还是多废话？ 第三部分 探秘数学宇宙 08 万物理论的追索之旅 心灵之眼并不能看到真正的外部实在 真相，所有真相，只要真相 共享的共识实在 外部实在与共识实在的桥梁 09 宇宙是由数学写就的伟大之书 数学，到处都是数学！ 我们宇宙中的万事万物，都是纯粹的数学 数学结构到底是什么 10 重新认识自我：时间是幻觉吗 物理实在怎么会是数学的 你是什么 你在哪里 你在何时 11 第四层多重宇宙，万物的终极答案 为什么我相信第四层多重宇宙 探索第四层多重宇宙：那里有什么 第四层多重宇宙的启示 我们生活在模拟世界中吗 数学宇宙假说、第四层多重宇宙和其他假说之间的关系 检验第四层多重宇宙 结 语 生命，宇宙以及万物的未来 推荐阅读 致 谢 译者后记 內容試閱： [精彩样章-引言：穿越平行世界，找寻宇宙的终极本质] 眼见不一定为实 一秒钟之后，我即将死去。我的脚离开自行车脚蹬，手猛捏刹车闸，但是一切都太迟了。我只看见不断闪烁的车灯和逼近的卡车。40 吨钢铁，像一条喘息的巨龙，挟着沉重的呼啸向我袭来。我看见卡车司机满眼的惊恐。我感到时间仿佛变慢了，我的过往人生一幕幕闪现在眼前。那一刹那，我脑中唯有一个念头：多么希望这只是一场噩梦！呜呼哀哉，直觉告诉我，这一切都是真实的。 然而，我如何才能百分之百地确定这不是梦境呢？假如在被撞之前，我曾无意中瞥见一些只有在梦里才会出现的场景，会不会有转机呢？比如，我已过世的老师英格丽竟然活了过来，好端端地坐在自行车后面；再比如，5 秒钟之前，我视野的左上角突然蹦出一个对话框，上面写着：你确定不看看右边，就贸然冲出地下通道吗？下面还有两个可以点击的按钮，分别标着确定和取消，那一切又会怎么样呢？如果我看了太多类如《黑客帝国》和《异次元骇客》的电影，也许会开始怀疑我的人生是否只是一个计算机模拟程序，甚至开始质疑我从前深信不疑的那些关于真实世界的基本假定。但是，上面所说的这些怪事，我一个也没有经历过。死亡，是唯一的证明。毕竟，还有什么会比40 吨重的大卡车压过来的感觉更真实呢？ 可是，很多事情并不是表面上看起来的那样，卡车，甚至实在本身，都是如此。这种说法不仅来自哲学家和科幻作家，还源于物理实验。一个多世纪之前，物理学家们了解到一个奇妙的事实在坚硬钢铁的内部结构中，其实大部分都是空荡荡的空间。这是因为，占原子质量99.95% 的原子核，其实只占据了原子0.000 000 000 000 1% 的体积。为何近乎空无一物的钢铁摸起来却实实在在、固若金汤呢？这是因为，让原子核各就其位的力量非常强大。另外，通过仔细测量，人们发现亚原子粒子甚至能在同一时间出现在不同的位置，这是一个著名的量子力学谜题（我们将在第6 章进行探讨）。 既然粒子可以同时出现在两个地方，而我又是由这些粒子构成的，那我是否也能拥有分身术呢？实际上，在车祸发生的3 秒钟前，我的潜意识已经决定了是只往左看，还是为以防万一也看看右边左边是我每天都要转向的路，通往我在瑞典时所上的文理中学，这个路口通常没什么车。1985 年那个清晨的瞬间，我草率作出的决定差点儿让我丢掉小命。这一切都源自一个小小的钙原子是否要进入我前额叶皮层某个特定的神经突触，它将决定这个神经元是否发射出电信号，从而激活其他神经元，并触发一阵瀑布般奔流的神经活动，最终在我的脑中编码出一句话：不用看右边。此刻，假如这个钙原子同时出现在两个相去不远的地方，一个在突触外，一个在突触内，那么半秒钟后，我的瞳孔将同时瞥向两个不同的方向；两秒钟后，我将同时骑向两个相反的方向。那么，不久之后，我将同时处于活着和死去两种状态。这究竟有没有发生的可能？我们的世界是否将走向拥有不同历史的平行宇宙呢？主流的量子力学家们正在热烈地辩论着这个话题。换句话说，量子力学中最重要的薛定谔方程，是否需要一些修正呢？现在问题来了，我究竟有没有死？在这个平行宇宙中，我差点儿死掉，但最终捡回了一条命。那在其他平行宇宙中，我是否有可能已经死了？（在那里，这本书也就不可能写出来。）既然我同时处于活着和死去的两种状态，那么我们是否应该修改一下我们对实在的看法，让它更加名正言顺？ 如果你认为我刚才所说的这些听起来荒谬可笑，只是用物理学来搅浑水，那么，当你听到我接下来要讲的个人看法时，你会更加头昏脑涨。如果每时每刻，我在不同的平行宇宙中都可能出现在不同的位置，那么不管遇到什么意外，总有一个宇宙中的我能死里逃生。下面请你想象一下，如果未来每次都会这样，那么，至少存在一个平行宇宙，其中的我会永远活下去。由于我的意识只会存在于我活着的宇宙中，那是否意味着，在主观上我会觉得自己长生不死？如果真是这样，你也能找到一个你永远不会死的宇宙，最终，你将成为这个宇宙上活得最久的人。我们将在第7 章讨论这些问题。 很惊讶吧？物理学竟然揭开了实在的面纱，让我们看到它怪异的面目，简直超出所有人的想象。其实，这还不算太惊奇，接下来，让我们看看达尔文的进化论吧，它会让你更惊讶。对某些物理现象，我们拥有着毋庸置疑的直觉。比如，当你扔出一块石头，直觉告诉你，它一定会以抛物线的轨迹落地。这是进化的馈赠，因为这些现象对我们远古祖先的生存具有价值（这也许正是人类对棒球感兴趣的原因）。一个山顶洞人如果总在思考物质最终由什么组成这种问题，可能就会忽略掉潜藏在身后的老虎，而被一口吃掉，最终被清除出大自然的基因库。于是，达尔文的理论作出了一个可检验的预言：每次，当我们使用科技去窥探人类尺度之外的实在时，进化带来的直觉都会被打破。这个预言被检验了一次又一次，每一次达尔文都以压倒性的优势取胜。 比如，爱因斯坦认为，物体做高速运动时，时间会变慢。瑞典诺贝尔奖委员会那些坏脾气的委员们觉得这个想法实在太疯狂，拒绝向爱因斯坦的相对论颁发诺贝尔奖。再比如，在极低的温度下，液氦会向上飘。而在高温时，粒子相撞后会变身为其他东西，比如电子与正电子相撞会变成Z 玻色子。如果仅凭直觉，我会认为这听起来就像两辆车相撞变成了一艘游轮一样怪异。还有，在微观尺度下，粒子就像得了人格分裂症，会同时出现在两个地方，产生我们之前提到过的量子力学谜题。而在天文学的大尺度下，咄咄怪事依然存在，比如，仅凭直觉，人类根本无法理解黑洞的性质。如果你能从直觉上理解黑洞的方方面面，那你绝对是凤毛麟角！赶紧扔掉这本书，快去出版你的理论吧，免得有人在量子引力的诺贝尔奖上抢在你前面。 让我们把尺度继续放大，还有更多怪事在等着你，那里的现实比最高级的望远镜看到的所有东西都大得多。我们将在第4 章中探索宇宙的早期，关于此，主流理论叫作宇宙暴胀（cosmological inflation）。这个理论暗示着，空间可不仅仅只是宏大而已，它实际上是无限的，包含着无穷多个你。这些你，在两种不同类型的平行宇宙中，经历着所有可能出现的人生道路。如果这个理论被证实，那么，即使我前面提及的量子力学观点（另一个我被撞死在上学路上）存在一些谬误，在太空中极遥远之处，也可能存在着无数个太阳系，其中生活着无数个我，他们过着完全相同的日子，直到那个千钧一发的时刻到来决定不向右看。 也就是说，不管从极小的尺度还是极大的尺度看，物理学的发现都挑战着我们对实在最基本的看法。在本书第10 章，你会看到，当我们利用神经科学来钻研大脑运作的方式时，即使在人类这个不大不小的尺度下，有关实在的观点也会受到严峻的挑战。 另外，数学方程为我们提供了一扇窥探大自然运行规律的窗口。然而，为何我们的物理世界会展现出如此极端的数学规律呢？这种数学规律非常重要，著名天文学家伽利略宣称大自然是一本用数学语言写就的书；而诺贝尔奖获得者尤金维格纳（Eugene Wigner）则强调说，数学在物理学中不可思议的有效性简直就是一个亟待解释的神秘事件。我写作本书的主要目的正是回答这个问题。在第9 章和第10 章，我们将探索计算、数学、物理学和意识之间的迷人关系，并探索我的一个听起来很疯狂的信念我们的物理学世界不仅是被 数学所描述，它正是数学本身，而人类正是这个巨大的数学体中具有自我意识的一部分。我们将看到，这个信念将开启一扇门，门后暗藏着崭新的、终极的平行宇宙。这些平行宇宙是如此庞大和奇异，以至于我之前提到的所有稀奇古怪之事都将黯然失色，迫使我们放弃关于实在的那些最根深蒂固的观念。 [精彩样章-跨界推荐] 宇宙中不能承受之轻 余晨 易宝支付联合创始人，《看见未来》作者 米兰昆德拉在其最负盛名的哲理小说《生命中不能承受之轻》中，以尼采的永恒轮回作为开篇：曾经一次性转瞬即逝的生活，会像影子一样没有分量，而不断重演的历史，或许才能摆脱存在的虚无而获得沉重的意义。 你是否有过深深的悔恨，叹息生活中错过的机会，失去的爱人，难以挽回的挫败，无可奈何的衰老......你是否经历过无法言喻的欣喜，那种突如其来的顿悟，两颗心灵热烈的碰撞，夏日里菩提树下的宁静，海边微风中落日余晖的绚烂......你是否有曾想过：如果我能够再活一遍......其实，你曾经活过，正在活着，并且必将重活同样的人生，一切都会永恒轮回。 对于尼采来说，永恒轮回或许至多是一种哲思的推断和诗意的遐想；而在《穿越平行宇宙》中，泰格马克却告诉我们，永恒轮回是数学的确证和逻辑的必然。在遥远的时空之外，另一个你，不，无穷多个你，正在同样读着这本书。 《穿越平行宇宙》是一场关于现代宇宙学的盛大巡礼，作者为我们展现了物理学前沿和哲学边界上那些令人叹为观止的奇景。这本著作的英文原名为《Our Mathematical Universe》（可直译为《我们的数学宇宙》），长久以来，科学家们一直惊叹于为何数学能够如此有效地描述我们的世界。伽利略曾说：数学是上帝用来书写自然的语言；而泰格马克却激进地认为：宇宙不只是被数学所描述，宇宙本身就是数学。并且，宇宙不仅某些方面是数学，它的全部都是纯粹的数学，包括你我在内。这个疯狂的想法被他称为数学宇宙假说，看似违背直觉和常识，却并不违背逻辑和理性。某种意义上，这是毕达哥拉斯学派和柏拉图主义的轮回再生：万物皆数，只有理念和形式才是绝对和永恒的存在。当我们剥开一层层的表象而看到存在的终极结构时，便会发现并没有什么像颜色、质地这样实实在在的内禀性质，留下的只是数字、集合、信息、模式等一组组抽象的数学关系。宇宙的本源不是沉甸甸的物理实在，而是没有人造包袱的轻飘飘的数学结构。宇宙、生命、意识、自我万物的存在都被交织在一个宏大而自洽的图景之中。你不见得能接受泰格马克教授大胆创新且极具争议的假说，但这一切仍会让你感受到令人晕眩的理性之美，进而产生宗教般的敬畏。 当你读完这本书而仰望星空时，或许会意识到：你的所有欢乐与痛苦，所有成就与失败，所有荣耀与屈辱，所有美丽与丑陋，所有爱恨与情仇，都会在平行宇宙中一遍遍地重演，一切都似乎毫无意义，却又不可避免。在浩渺的空间和漫长的时间中，人类的存在是如此微不足道，然而，我们或许承受了这个轻虚的数学宇宙中最沉重的使命：并不是宇宙赋予生命以意义，相反，生命将意义赋予了宇宙。

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