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宇宙就像巴赫的赋格曲一样美丽优雅，时间的节拍器赋予宇宙一定的运行节奏和规律。对人类来说，地球是目前已知的理想栖息地。这颗蓝色星球以适当的距离环绕太阳有规律地运动，空气中有氧气供我们呼吸，地面上有美味的动植物供我们摄取能量。但如果人类诞生在在临近地球的金星或火星上，至多只能存活几秒钟。

不可否认，人类生活在一个幸运的宇宙中和一颗神奇的星球上。在过去的40年中，科学家们已经找到种种证据证明，如果我们的宇宙在诞生之时哪怕和现在有稍许不同，恒星、行星和地球上丰富多彩的生命形式都将不复存在。这便是当下十分流行的“宇宙微调论”。

在这本书中，两位作者将带领我们展开一段长达138亿年的宇宙探索之旅。在旅途中，我们会乘坐着“时空穿梭机”去参观不同的宇宙，去发现大爆炸、暴胀、粒子、恒星、行星、星系、气体云、黑洞、生命产生的奥秘，去探寻爱因斯坦梦寐以求的自然终极规律。

如果换一个宇宙，丰富多彩的生命会怎么样？如果没有微小的粒子，人类会怎么样？如果自然规律不存在了，万物会怎么样？如果基本力消失，蓝色星球会怎么样？ ……这本书中有几十个“如果……会怎么样？”的问题，了解了这些问题的答案，你就知道了宇宙、生命和科学的奥秘。

序　V

前言　VII

第1章 如果换一个宇宙，丰富多彩的生命会怎么样？ 001

烘焙蛋糕和宇宙微调论　 004

阳光沙滩上的一场对话　007

很难回答的简单问题　 012

金库密码与宇宙学　029

大自然的基本常数　030

第2章 如果没有微小的粒子，人类会怎么样？　035

人体的构造　 037

生命的奥秘　038

92种基本元素　044

12种基本粒子　046

粒子的质量　049

形形色色的宇宙　050

玻色子和费米子　056

固态、液态和气态　059

希格斯玻色子谜题　061

小元素决定大宇宙　066

第3章 如果基本力消失，蓝色星球会怎么样？　067

4种基本力　070

稳定谷　088

消除一种基本力 094

第4章 如果宇宙的熵一直增大，银河系会怎么样？　097

熵——宇宙的终极游戏规则　100

地球引力塑造万物　105

霍伊尔共振和生命起源　116

宇宙的诞生和消亡　123

第5章 如果没发生大爆炸，宇宙会怎么样？　131

极简宇宙史　133

7堂极简天文课　159

奇点之谜　 178

宇宙暴胀的使命　179

第6章 如果自然规律不存在了，万物会怎么样？183

量子力学入门　 186

神奇的对称性　195

镜像对称性和不对称性　200

物质与反物质的不对称性　 207

其他耦合常数　211

时间的本质　212

3+1维度的宇宙　222

用数学语言描述物理理论　227

康威宇宙和生命游戏　229

秩序和混沌　235

第7章 如果微调论是成立的，外星生命会怎么样？　 239

第8章 如果万有理论出现了，“大问题”会怎么样？　293

对话还在继续　296

“宇宙本来就是这样”　297

更深层次的物理定律　 298

多元宇宙理论　302

宇宙的设计者是谁？　327

计算机中的模拟宇宙　351

对话结束了　355

致谢　 361

延伸阅读　363

参考文献　 367

索引　377

杰兰特•刘易斯（Geraint Lewis）

悉尼大学的天体物理学教授。本科就读于伦敦大学，后获得剑桥大学的天体物理学博士学位。他是一位享誉国际的天体物理学家，发表了200多篇有关各种物理学课题的论文，包括引力透镜效应、星系相食现象、宇宙的大尺度结构等。他也是一位成功的科普作家，经常发表公共演讲，出版科普图书，并通过推特和博客等社交媒体传播天体物理学的知识。

卢克·巴恩斯（Luke Barnes）

悉尼大学天体物理学专业的博士后研究员，获得剑桥大学博士学位。

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理论物理学家的模型由4个部分构成。模型的第一个部分是，把自然界中的物质用一个数学对象来代表，也就是像数字集合、函数、域或者流形这样能捕捉模型所代表的研究对象所有特点的数学对象。比如，如果研究对象是房间中的空气，就要用每个点的空气温度、压强和密度来表示。此外，还有很多精巧复杂的数学对象可供理论物理学家选择。

模型的第二个部分是数学方程式。方程式能够描述物质的移动、受力和反应情况。方程式不同，它所描述的经典粒子可能会相互吸引或者排斥，场可能会发生振荡，或者量子可能会…运动。物理方程式通常都是动态的，能告诉我们一个系统随时间的变化趋势。

模型的第三个部分是一组常数，也就是简单而古老的数字。它们会告诉我们两个粒子间的排斥力有多大，或者粒子的质量是多少。根据定义，方程式是算不出这些常数值的，必须进行测量。

模型的第四个部分是方程的适用情况。数学家把它们称为“初始条件”，由于方程式会告诉我们在特定情况下物质会如何运动（移动、弹起或者转到一边），所以我们需要收集更多的信息来确定真实的运动情况。比如，已知牛顿的引力理论，我们就可以研究太阳系、星团甚至整个银河系；已知一种描述电荷流经导线的物理学理论，我们就可以研究所有种类的电气设备。

这就是模型的4个部分：物质、运动（以方程的形式呈现）、常数（只有通过测量得出，比如重力G)和适用情况。

书籍介绍

宇宙就像巴赫的赋格曲一样美丽优雅，时间的节拍器赋予宇宙一定的运行节奏和规律。对人类来说，地球是目前已知的理想栖息地。这颗蓝色星球以适当的距离环绕太阳有规律地运动，空气中有氧气供我们呼吸，地面上有美味的动植物供我们摄取能量。但如果人类诞生在在临近地球的金星或火星上，至多只能存活几秒钟。

不可否认，人类生活在一个幸运的宇宙中和一颗神奇的星球上。在过去的40年中，科学家们已经找到种种证据证明，如果我们的宇宙在诞生之时哪怕和现在有稍许不同，恒星、行星和地球上丰富多彩的生命形式都将不复存在。这便是当下十分流行的“宇宙微调论”。

在这本书中，两位作者将带领我们展开一段长达138亿年的宇宙探索之旅。在旅途中，我们会乘坐着“时空穿梭机”去参观不同的宇宙，去发现大爆炸、暴胀、粒子、恒星、行星、星系、气体云、黑洞、生命产生的奥秘，去探寻爱因斯坦梦寐以求的自然终极规律。

如果换一个宇宙，丰富多彩的生命会怎么样？如果没有微小的粒子，人类会怎么样？如果自然规律不存在了，万物会怎么样？如果基本力消失，蓝色星球会怎么样？ ……这本书中有几十个“如果……会怎么样？”的问题，了解了这些问题的答案，你就知道了宇宙、生命和科学的奥秘。