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全部 51 章
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第一节本节为《对话最伟大的头脑》系列中《宇宙》一书的序言部分。阅读第二节本节包含编者前言与阿兰·古斯的文章两部分。编者约翰·布罗克曼介绍，本书汇集了Edge网站上理论物理学家与宇宙学家的文章，围绕宇宙学的“黄金时代”展开，涉及暴胀理论、循环宇宙理论……阅读第三节1992年，COBE卫星首次探测到宇宙微波背景中的涟漪，此后观测精度大幅提升。阅读第四节作者认为，宇宙加速膨胀的发现具有“哥白尼”式的意义：空间位置不再特殊，但人类恰好处在宇宙由减速转为加速、由物质主导转向暗能量主导的关键时期，这促使人们寻求共识模型之外的替代方案。阅读第五节暴胀理论是大爆炸理论的变体，旨在解释宇宙为何以及如何开始膨胀，并说明物质的起源。阅读第六节暴胀理论如今与质量密度和波动的测量结果吻合，但它并非单一理论，而是一大类理论的集合，包括斯坦哈特的循环宇宙模型等版本，即使正确也仍有大量细节待完善，涉及宇宙学与粒子物理学。阅读第七节新暴胀理论的首个模型中，宇宙暴胀时期膨胀了10倍，作者在列别捷夫物理研究所作报告时不得不为此数字的夸张而一再致歉；后来的混沌暴胀理论使该数字变为10，且暴胀会永远持续下去。阅读第八节在莫斯科的报告会上，霍金与其学生交替发言、由作者翻译，向苏联科学家们说明阿兰·古斯的暴胀模型难以改进，并指出作者安德烈·林德的方案也有错误，令作者十分窘迫。阅读第九节弦理论中有六个被压缩的额外维度，其真空性质取决于卡-丘空间的压缩方式。阅读第十节作者正在研究兆电子伏特量级的物理学定律，这一能量级对应基本粒子的质量，但对量子引力仍远远不够。阅读第十一节标准模型中的粒子被限制在膜上，但引力子属于闭弦，不受膜限制，可存在于全部高维空间。阅读第十二节本节论述了宇宙起源研究的进展。作者指出，早期物理学在追溯到大爆炸奇点时遭遇失效，爱因斯坦承认其理论无法解释时间的起点。阅读第十三节本节讨论如何用观测检验并从数学上理解大爆炸与奇点，并批评了人择原理。阅读第十四节本节探讨“宇宙为何是今日之貌”这一问题。作者指出，判断宇宙是否“天然”需参照系，而物理学可推算出“纯天然”宇宙应有的样子，宇宙与之不符之处正是发现新知的线索。阅读第十五节本节指出暴胀理论存在无法自洽的根本问题：它无法解释宇宙为何会发生暴胀，罗杰·彭罗斯等科学家强调这一事件发生的概率极低，因此暴胀理论不足以解释早期宇宙的形态。阅读第十六节本节回溯了热力学第二定律的起源，指出波尔兹曼虽定义了熵，却无法解释宇宙为何从低熵状态开始，他提出的多重宇宙、人择原理等理论至今未有定论。阅读第十七节作者首先表明对宗教的态度：欣赏并乐于参与宗教活动，但认为神学观点无助于解决物理学问题，主张科学与神学和平共存而非深度对话。阅读第十八节本节讨论了复杂生命的进化问题，指出人类作为最复杂的结构，其尺度恰好位于原子与恒星之间，既由大量原子构成，又受引力限制不能过大，因此复杂结构必然存在于中间尺度。阅读第十九节作者从斯特罗明格的研究出发，提出疑问：为何自然规律恰好是现在这样？阅读第二十节作者认为，他所主张的“自然接触过去形成习惯”的观点虽然带有形而上学色彩，但可以被验证：在制造全新量子系统时，实验结果从随机到稳定，如何区分是实验成功还是自然形成了习惯，仍待讨论。阅读第二十一节作者指出弦理论虽在数学领域和AdS/CFT对偶等方面表现亮眼，但在基本构想上有所停滞。阅读第二十二节本文节选自约翰·布罗克曼的导言与伦纳德·萨斯坎德在2003年Edge论坛的发言。阅读第二十三节弦理论最初是为解释强子而提出的。1968年，物理学家韦内齐亚诺给出了一个描述粒子碰撞结果的纯数学公式。阅读第二十四节弦理论最初被当作强子理论，但因只能在十维空间成立、且求解后给出的是类似引力的作用力而失败。阅读第二十五节2004年6月29日，萨斯坎德发表《斯莫林宇宙自然选择理论浅谈》，回应斯莫林的宇宙自然选择理论。阅读第二十六节本节收录了斯莫林与萨斯坎德的通信内容。斯莫林批评人择原理因缺乏可证伪性而可随意调整假设，主张以他提出的“宇宙自然选择理论”取而代代。阅读第二十七节斯莫林批评人择原理不可证伪，作者认为这并非缺陷：温伯格曾试图证伪人择原理但未成功，理论经受住了考验；心理学的潜意识、夸克理论、暴胀理论、达尔文进化论早期都曾被斥为不可证伪……阅读第二十八节本节中，萨斯坎德指出，过去十年间黑洞不损失信息已成物理学界共识，相关论文引用量极高，因此斯莫林认为子宇宙能继承母宇宙特征的宇宙自然选择理论站不住脚。阅读第二十九节本节针对萨斯坎德关于黑洞不丢失信息的断言进行辨析，指出弦理论的现有成果并不支持这一说法。阅读第三十节罗韦利指出，传统观点认为科学是数据加理论的循环，实证部分最为可靠，但他认为这遗漏了关键之处。阅读第三十一节本节讨论科学思维与宗教思维的冲突，指出冲突不在于科学宣称全知，而在于科学不断提醒人的无知，这与建立在终极真理之上的宗教思维相悖。阅读第三十二节本节讨论宇宙学常数（暗能量）问题及其引发的理论困境。作者指出，所有观测数据都与暗能量是常数的预言相符，但这种相符无法证伪，等于什么也没说。阅读第三十三节大型粒子加速器是粒子物理学家验证新理论的希望，但超导超级对撞机被关停，大型强子对撞机的结果尚不确定。阅读第三十四节斯坦哈特指出，近30年理论物理学的两大支柱——解释宇宙宏观均匀性的暴胀理论和统一微观定律的弦理论——均未达到预期：暴胀无法解释宇宙为何如此平坦均匀，反而导向稀有偶然的宜居区域……阅读第三十五节本节是一场关于物理学统一理论的对话，参与者包括物理学家斯坦哈特、格林和主持人艾萨克森。阅读第三十六节本节围绕物理学与哲学的关系展开讨论。斯坦哈特认为，1900—1915年物理学的繁荣离不开哲学的推动，但20世纪20年代后，量子力学研究转向单纯计算而排斥哲学解释……阅读第三十七节作者回顾了自己的研究路径：20世纪70年代起，他与历史学家、哲学家一道转向实验室和仪器研究，不再只关注理论起源。阅读第三十八节爱因斯坦与庞加莱都从"两个事件发生地的时钟若读数相同即为同步"这一简单想法出发，重塑了时空观。阅读第三十九节本节从观测出发，提出一个深刻问题：为什么宇宙如此之大、夜晚天不亮。阅读第四十节弦理论建立在九维空间加时间的十维框架中，额外的六个维度蜷缩成小尺度，其卷曲形状由弦、D膜和流量的组合方式决定，因此可以构成数量极多的三维空间加时间的世界。阅读第四十一节计算机能否超越人脑，关键不在硬件而在软件，软件进化远慢于硬件，这个问题或许要几百年乃至上千年才能回答。阅读第四十二节本节的核心观点是：宇宙本身具有计算能力，这解释了复杂结构为何会自然产生。阅读第四十三节量子计算可能催生一种基于量子逻辑的新型智能，其思维方式天然包含叠加态。阅读第四十四节本节讨论了理论物理学中概念驱动与经验驱动两种研究方式的关系。阅读第四十五节本节介绍康奈尔大学应用数学教授史蒂芬·斯托加茨，以及他对自然界自发同步现象（如萤火虫同步发光、钟摆同步）的长期研究。阅读第四十六节作者在母亲的鼓励下坦承自己想学数学物理、不想当医生，从而找到了毕生志向。阅读第四十七节本节讨论复杂系统研究的现状与构造者理论的构想。作者指出，计算机模拟虽成果丰硕，但复杂系统数学理论仍很薄弱，人类对这类问题所知甚少；同步现象是目前少数能用数学理解的例子之一……阅读第四十八节冯·诺依曼早在DNA发现前就已认识到，自我复制需要内部的代码或说明书，且过程分两步进行；但他受限于传统物理学框架，未将其视为基础物理学问题，转而发明了细胞自动机。阅读第四十九节本节分两部分。前半部分，作者阐述其科学哲学：错误并不可耻，科学研究的核心在于认识表象背后的隐藏真相，如通过观测推知恒星内部。阅读第五十节本节回顾了作者在分形研究上的几条线索及其统一意义。他指出，布朗运动边界的4/3维数这类概念只有在与实际问题接触后才会产生；集群维度的研究已从布朗运动扩展到渗流集群……阅读
