二轮复习《鬼脸物理》3分钟读完宇宙史.docx

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二轮复习《鬼脸物理》3分钟读完宇宙史

我始终认为，自然给人类的最大的恩典，

是一颗会思考的大脑。

宇宙孕育了人类，人类是宇宙的一部分。

我们思考宇宙，其实是宇宙在思考自己。

——《鬼脸物理课》（刘继军）

宇宙

死寂。

真正的空，不是没有物质，而是没有维度——没有空间和时间。

量子涨落是一种神奇的存在。

但，更神奇的存在，是奇点。

质量无穷大？

密度无穷大？

曲率无穷大？

温度无穷大？

不。

它只是一个点。

量子态的点。

观测之前，它没有物理量。

一切，都不确定。

是的，它，就是一切。

然而，它不可避免地爆发了。

空间维获释、激展。

时间开始了。

宇宙大爆炸

0秒，宇宙诞生。

10-43秒，粒子诞生。

夸克，轻子，规范粒子。

温度1038K，引力波凶猛而旖旎。

10-36秒到10-32秒，负压力的真空能量发威，宇宙暴胀了1078倍以上。

高度卷曲的时空被拉平，密度急剧下降。

温度1028K，宇宙结构显现。

10-6秒，温度1013K。

上帝也无法阻止夸克的激情相拥。

中子、质子出现。

质子、反质子开始玩火拼湮没游戏。

1秒，正电子、电子开始火拼湮没。

温度1010K，宇宙进入核物理能量范围。

3秒，温度109K。

那时温度仍然很高，是太阳表面温度的16万倍。

但质子、中子已感到丝丝凉意，纷纷抱团取暖。

原初核开始合成。

氦、氘相继出现。

宇宙仍是一片混沌。

但它不可逆转地走向无序——熵值增高。

太阳系

30万年，温度3000K。

混沌初开。

原子核们抱足需要的电子数，达到正负平衡，变成中性原子。

电子云不安分地挟裹原子核。

温度继续下降。

原子们相遇时，电子云交叠合并，共同挟裹相斥的原子核，合为分子，直到情绪稳定。

从宇宙诞生之初，引力波的涟漪、量子涨落效应，便已让物质分布不均。

气体尘埃在引力作用下，就近聚拢成纤维状的云，织如蛛网。

云团中的尘埃就近聚拢成更多的小云团。

密者更密，疏者益疏。

10亿年，孕育出原星系。

在引力相互作用下，原星系开始自转，云团进一步坍缩，结成无数球状星体。

恒星形成。

这是星云中闪光的微粒。

星系团在宇宙蛛丝中轻舞飞扬。

一个不起眼的角落，旋转着一缕闪光的微粒。

这是一座四旋臂的普通星系，它叫银河系。

除去散落的气体、尘埃等物，银河系只有2000亿颗恒星。

有的恒星伴有更细小的行星。

这些飘游时空的微粒相当脆弱，它们一旦相遇，必定粉身碎骨、飞散成埃。

90亿年。

在银河系猎户臂内侧边缘的一个角落，一颗闪光的微粒默默地随臂运转，它叫太阳。

太阳的八颗行星忠实地相随共舞，带着更细小的微粒。

这个小团队叫作太阳系——一个普通的恒星系统。

八兄弟对比（背景是太阳）

第三颗行星叫作地球。

地球

地球是一颗普通的行星。

它的内部，因压力导致高温，呈液态，中心是一个固态核。

外部由于热量散失，凝结成一层薄薄的固态壳，分成几块，漂浮在液态球的表面。

地球剖面

这粒脆弱的液滴无辜地飘荡在空中，幸运地保持了体态完整。

地球虽不起眼，但它的大小、与太阳的距离、绕转轨道等，都恰好让它的表面保持着一个美妙的温度段，可以维持一件稀罕物的存在——液态水。

地球表面大部分被水覆盖，外层还包裹着一层薄薄的轻纱——大气层。

高山、河流、湖泊、海洋、阳光、云层、风霜雨雪、月色潮汐，好不热闹。

100亿年。

水溶解了各种元素，奔流、混合、化合……阳光提供了足够的能量，分子们用了足够的时间。

大分子越来越多。

一些分子的结构复杂起来，组成种类繁多的物质。

一个分子偶然拼出一款神奇的结构。

这款设计，让它可以吸取能量，拿其他分子当原料，来复制自己。

能够自我复制的神奇结构——DNA

这不是奇迹。

在浩瀚的物质之海里，粒子们随机运行，无数叠加态相互侵扰，形成各种组合，从无限可能中，孕育出一种可能：

某个分子可以从外界获取能量、物质，并释放其中的一部分，让自己形成有序的结构，并保持这种耗散结构的存在。

也就是说，它自发地把熵值保持在较低水平。

逆天了？

！

是的。

这种低熵体叫作生命。

生命

生命可以自我复制，数量呈指数增长。

它们的结构越来越复杂，个体也越来越大，越来越有序，熵值越来越低。

它们的第一目的，是延续，好把这个游戏玩儿下去。

它们繁殖、进化、优胜劣汰，以维护这一目的。

渐渐地，它们可以感受环境，比如温度、光……趋利避害。

110亿年。

陆地生命出现。

130亿年。

水生动物出现，它们可以去想去的地方。

用来“想”的结构，叫神经系统。

133亿年。

陆生植物出现。

134亿年。

动物走上陆地。

138亿年。

人类出现，抬眼望向星空。

思想

公元2011年10月，地球人口达到七十亿。

在任何一种生命群体中，七十亿分之一的个体都是完全可以忽略的。

然而，他仍然被上述过程搞得心潮澎湃，乃至不忍独自回顾这伟大的创世历程。

和所有生物一样，他需要摄取能量，保持低熵状态。

和大多数人一样，他喜欢名利。

对大家都喜欢的东西，就会下更大的力气去追逐。

而他更贪心，多了一个嗜好——自然。

这个个体便是在下，一个混迹于滚滚红尘，流连于浩浩广宇，陶醉于绵绵沉思的低熵体。

我始终认为，自然给人类的最大的恩典，是一颗会思考的大脑。

生而为人，我们凭着大脑，不仅可以支配更多资源，完成生物过程，而且还可以思考，去认识我们身在其中的自然。

这是进化附加的超值福利！

凭着大脑，人类拥有了巨大的创造力。

从蒙昧走向文明，政治、经济、文化、科学……每个方面，都有一个伟大、辉煌的进步历程。

墨子、柏拉图与亚里士多德，让理性起步。

但，毋庸置疑，科学探索历程，是人类谱写的最壮丽、最恢宏的史诗，没有之一。

只要思考生命的意义，就不难得出这个结论。

在这个领域，不是一个生物玩弄了另一个生物，也不是一群生物击败了另一群生物，而是人利用其他生物不具备的能力——思考，来克服视野狭小、感官低效的局限，不断拓展视界，突破认知极限，去探索自然，了解自己。

这个历程，赋予了生命更高层次的意义。

我希望能和你聊聊这个最伟大的历程，用尽可能生动有趣的方式，阿基米德、伽利略、帕斯卡、牛顿、胡克、卡文迪许、法拉第、麦克斯韦、洛伦兹、普朗克、卢瑟福、爱因斯坦、波尔、泡利、海森堡、薛定谔……都是有思想又有故事的人，本来就很生动有趣！

这套“趣味物理学史话”叫《鬼脸物理课》，帮你沿着的伟大思想的旅程，一路领略思考的魅力。

人类一思考，上帝就发笑。

可是，人类不思考，就没有人类了。

上帝这个观众会不会很无聊？

雕塑：

思想者

作为物质存在、能量转换的一种形式，生命本身没有特别的意义。

除非，你在思考。

宇宙孕育了人类，人类是宇宙的一部分。

我们思考宇宙，其实是宇宙在思考自己。

宇宙有138亿岁，而人类起源至今不过200万年，智人出现不过20多万年，长成现在这个样子不到4万年。

这4万年里的多数时间，我们跟野兽并无太大区别，直到文明的开始。

人类文明史不过6000年。

懂得用理性的方法去思考自然，不过2000年左右。

现代科学体系创立不过400余年。

近代物理学的创立只有300多年。

而现在，我们认识世界所依赖的两大支柱，只建立了不到100年，并且其中一根还在建。

我们虽有大脑，但并非天生会思考。

其实，真正的空，不是没有维度，而是有一颗大脑，却不会思考。

算起来，在宇宙史中，人类史只有短短的一瞬，而我们似乎浪费了这一瞬的绝大部分。

关于这篇文章，我想，它可以不是优美的、深邃的、高远的、犀利的，但，它必须是真诚的。

生命的意义是什么？

这是一个古老的哲学命题。

我不能给出一个答案。

但于我而言，生命的意义在于：

我来过，我思考过。

——本文摘自《鬼脸物理课·序言》

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Whenyouareoldandgreyandfullofsleep,

Andnoddingbythefire,takedownthisbook,

Andslowlyread,anddreamofthesoftlook

Youreyeshadonce,andoftheirshadowsdeep;

Howmanylovedyourmomentsofgladgrace,

Andlovedyourbeautywithlovefalseortrue,

Butonemanlovedthepilgrimsoulinyou,

Andlovedthesorrowsofyourchangingface;

Andbendingdownbesidetheglowingbars,

Murmur,alittlesadly,howlovefled

Andpaceduponthemountainsoverhead

Andhidhisfaceamidacrowdofstars.

Thefurthestdistanceintheworld

Isnotbetweenlifeanddeath

ButwhenIstandinfrontofyou

Yetyoudon'tknowthat

Iloveyou.

Thefurthestdistanceintheworld

IsnotwhenIstandinfrontofyou

Yetyoucan'tseemylove

Butwhenundoubtedlyknowingthelovefromboth

Yetcannotbetogether.

Thefurthestdistanceintheworld

Isnotbeingapartwhilebeinginlove

ButwhenIplainlycannotresisttheyearning

Yetpretendingyouhaveneverbeeninmyheart.

Thefurthestdistanceintheworld

Isnotstrugglingagainstthetides

Butusingone'sindifferentheart

Todiganuncrossableriver

Fortheonewholovesyou.