我们写这本书并不是为了让你心灰意冷,我们想让你知道还有这么多未知领域等待探索,我们希望你为此而兴奋。对每一个宇宙之谜,我们都会告诉你答案对人类的意义,以及未知背后令人惊奇的事实。我们会告诉你如何从不同的角度看待世界。通过了解自身的无知,我们会明白,未来充满了各种神奇的可能。

据我们所知,物质是由元素周期表中这些元素的原子组成的。每个原子都有一个核,核周围是电子云。原子核包含质子和中子,它们由上夸克和下夸克组成。因此,有了上夸克、下夸克和电子,我们就能制造元素周期表中的任何元素。

如果有某种非常重(而且不可见)的东西处在你和这个星系之间,那么这种现象就有了合理的解释:这个不可见的重块充当了一个巨型透镜,弯曲了从星系发出的光线,从而使光线看似来自两个方向。

如果在你和星系之间有某种非常重的东西,那么天体的引力会扭曲它周围的空间,使光粒子的运动轨迹发生弯曲并且朝向你。

在已知物体相互作用的四种基本力中,我们唯一确定与暗物质相关的只有引力。这就是暗物质中“物质”两个字的来源。暗物质是物质,它有质量,所以它有引力。

如果夸克的电荷多了一点或者少了一点,那么质子的正电荷就不能平衡电子的负电荷了,我们也就得不到稳定的中性原子了。如果没有这些完美的−1/3和+2/3电荷,我们就不会存在,物质世界将没有化学反应,没有生物,没有生命。

夸克的质量只占质子或中子质量的约1%,其余质量都来自使夸克聚集在一起的能量。

疯狂的是,你身体的大部分都是由这些装着豆子(质子和中子)的小袋子构成的,这意味着你大部分质量并不来自构成你的“东西”(夸克和电子),而是将你各个部分束缚在一起的能量。在宇宙中,物体的质量包括这种起束缚作用的能量。

顶夸克的质量是上夸克的75000倍。它们占据着同样大小的(零)空间,具有几乎一样的行为。那为什么它们中的一个有那么多质量,却不包含更多的“东西”呢?

如果电荷意味着一个粒子能受到电的影响(比如被其他电子推开),那么质量对于一个粒子意味着什么呢?质量是给了粒子惯性(阻抗运动)。但是,为什么物体有惯性?它从哪里来?它意味着什么?在我们最需要帮助的时候,谁会帮我们?答案是:希格斯玻色子。

希格斯理论的确解释了传递力的粒子为什么质量各不相同,却没有就物质粒子为什么质量不同给出一般的解释。它没有解释为什么一部分粒子与希格斯场的作用很强。质量很有可能存在一种规律,但是我们一直没有发现。我们的理论并不比原始人的理论复杂很多。奥克和古可通过枚举解释物质。我们最先进的宇宙理论不过是给物质粒子的质量派发了数字而已。

引力有多弱呢?粗略地说,对于其他三种基本作用力,它的强度大约是1/1036倍。

在超大尺度、超大质量的情况下,引力会变得非常重要。43强核力和弱核力都是短程力,一般只在亚原子尺度上起作用。电磁力的强度远超引力,却不能成为主宰恒星和星系运动的作用力,因为引力有一项有趣的属性:引力是单向作用力,只会使物体相互吸引,而不会使它们分开。

引力也差不多,但又不完全相同。你可以把质量当作粒子的引力荷(gravity charge),它决定了该粒子会受到多强的引力。但质量不可能取负值,所以引力不会使粒子相互排斥。

如果空间各处都是平坦的,那代表空间的这张纸片就可以向四周无限伸展。但如果空间各处都具有正曲率,那它最终只有一种形状,那就是球形,更严谨的说法是球状体。这样一来,我们生活的空间就变成了一个封闭体。

如果空间各处都是平坦的,那代表空间的这张纸片就可以向四周无限伸展。但如果空间各处都具有正曲率,那它最终只有一种形状,那就是球形,更严谨的说法是球状体。这样一来,我们生活的空间就变成了一个封闭体。它就好像一个土豆的二维表面在三维空间里的等价物,无论你沿着哪个方向一直走下去,最终都会回到起点。

在非常遥远的未来,随着熵的不断增加,宇宙的无序程度达到顶峰,迎来“宇宙的热死亡”。那时候,宇宙各处将具有相同的温度,换句话说,任何小范围内井然有序的子结构(比如人类)都不存在了,所有事物都变得彻底无序了。而在达到这个状态之前,小范围内的秩序还是可以存在的,因为宇宙的整体无序程度还没有饱和,眼下以进一步增加整体熵为代价,你可以制造局部的秩序。

但为什么我们看不到、感受不到其他维度呢?表面上看,这很奇怪也很不公平,但仔细想想,这其实和你感知世界的方式有关。人脑是以三维的模式感知世界的,事实证明,这样的确有利于我们在地球上生存。但这并不表示我们可以感知这个世界的一切,相反,我们会无视那些和日常生活关系不大的部分,而这部分可能正是理解宇宙本质的关键。

比如,一个氢原子实际上是一个质子和一个电子通过电磁力结合形成的,而质子实际上是三个夸克通过强核力结合形成的。