圖書描述
如何定齣時間的規律？時間箭頭是怎麼迴事？
令人生畏的暴脹跟宇宙膨脹是什麼？
宇宙中最長壽的是什麼？
時間裏麵藏著宇宙的奧祕，李淼用各種生活中常見的例子，
帶你以最輕鬆簡單的方式讀懂霍金的《時間簡史》，
進而探索宇宙的生成與最尖端的物理科學。
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這是物理學傢李淼寫給年輕朋友們關於時間的科普讀物。霍金在暢銷科普作品《時間簡史》裏講述瞭關於宇宙本質的知識。而在本書中，李淼以一般讀者更容易理解的方式，組織和詮釋瞭霍金的理論，用很多趣味的故事幫助年輕朋友們重新理解時間：它並不像我們司空見慣的那樣尋常，而是藏著整個宇宙的奧祕。要懂得很多最尖端的物理學，纔能真正理解，為什麼時間是有方嚮的，宇宙的起點是什麼，所謂時間究竟是怎麼一迴事。
科學傢趣味開講，搭配插圖，讓你秒懂高深的物理知識！
熵、統計力學、熱力學第二定律、能量守恆、布朗運動、大爆炸、暴脹、宇宙膨脹、大統一理論、上帝粒子……第一次以最有趣的方法讓你深刻理解！
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「科學飽含真正的美，但隻有經過訓練的人纔能欣賞得到。科普就是用公眾可以接受的辦法，盡量把這種美介紹給沒有經過嚴格訓練的人」──李淼
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■從日晷、沙漏、水鍾到石英鍾、原子鍾，為什麼我們需要這麼精準地測量時間？
原子鍾可以精準到每十億天纔會齣現一秒鍾的誤差。你可能會問，這麼精密的時鍾用來做什麼呢？我們現在開車，手機定位等等，都會用到GPS。GPS是怎麼確定你的位置？答案是藉由四顆以上的衛星做到。這些衛星上都有時鍾，時鍾必須非常精確，同時還必須互相調校，如果調不準，它們收到信號時，就無法判定其他衛星是什麼時候發齣信號的。因為信號就是電磁波，電磁波的速度很快很快，達到每秒三十萬公裏，也就是三億公尺，換算一下，如果時鍾差瞭一韆萬分之一秒，信號就差瞭三十公尺。再想想看，當你用手機地圖定位時，三十公尺，那可真是不小的誤差啊。
■時間箭頭是什麼意思？
一隻杯子掉到地上，水灑齣來並滲入地闆裏瞭，杯子也碎瞭。我們從來沒有見過相反的情況，一隻杯子的碎片會自動閤攏成一個完整的杯子，地闆中的水跑迴來再跳進杯子，然後杯子從地闆上跳到桌子上。這意味著什麼？這意味著我們這個世界是一部電影，它從來都是嚮著一個方嚮放映，而不能倒著放映，也就是說，時間有一個箭頭。
因為世界隻會由簡單變得復雜，混亂度（熵）越來越高。反過來的情形是不可能發生的。宇宙在最開始的時候，熵幾乎為零，是一個非常特彆的狀態，而宇宙作為一個係統，隻能變得越來越混亂，於是時間就有瞭箭頭，不可迴溯。
■所有物體都是從「有序」變為「無序」！
波茲曼說啊，任何物體都是由分子構成的，當分子排列整齊時，我們將這種情況叫作「有序」，而當分子排列得亂七八糟的時候，我們將這種情況叫作「無序」。相對於無序，有序的可能性更小，所以不容易做到。他說，任何物體一定是從「有序」變成「無序」，而不是相反，因為「無序」發生的機率總是更高的。他的這種理論叫統計力學，是建立在大量的原子和分子的統計基礎上的。
■宇宙正在不斷膨脹
在一九二〇年代，愛德溫•哈伯使用當時最大的望遠鏡得到瞭一個驚人的發現，原來，這些星係幾乎全無例外地離我們越來越遠，也就是說，它們以非常快的速度嚮外麵跑去。跑的速度有多快呢？最近更加精確的測量告訴我們，一個距離我們三百萬光年的星係，嚮外跑的速度達到瞭每秒六萬八韆公尺。在哈伯之後，科學傢用愛因斯坦的廣義相對論得到瞭我們宇宙的曆史圖景：整個宇宙就像一個不停膨脹的巨大麵包，而上韆億個星係就像鑲嵌在這個巨大麵包中的葡萄乾，彼此之間的距離隨著麵包的膨脹，越來越遠。
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名人推薦
大陸科學界網紅、文津奬得主、著名理論物理學傢李淼趣味開講，他是馬雲（阿裏巴巴創始人）、徐小平（新東方聯閤創始人）、羅振宇（羅胖，羅輯思維創始人）的「私享課」老師
洪啓軒 颱北市立仁愛國中資優班教師
張永佶 北一女中化學教師
葉明琪 颱北市立大同高中國中部教師
蔡坤憲 《霍金大見解》譯者
簡麗賢 北一女中物理教師（按筆畫順序排列）──誠摯推薦
著者信息
李淼
中國中山大學天文與空間科學研究院院長院長及籌建人。
一九八二年畢業於北京大學天體物理專業，一九八四年獲中國科技大學理學碩士學位。一九八九年赴丹麥哥本哈根大學玻爾研究所學習，一九九○年獲哲學博士學位。一九九○年起先後在美國加州大學聖塔芭芭拉分校、布朗大學任研究助理、研究助理教授，一九九六年在芝加哥大學費米研究所任高級研究助理。一九九九年迴國，任中國科學院理論物理研究所研究員、博士生導師。
身為大物理學傢的李淼也活躍於科普領域，他的《讀懂量子力學的第一本書》（《給孩子講量子力學》）《給孩子講宇宙》《給孩子講相對論》深受讀者歡迎，屢獲大奬。
圖書目錄
第二講 時間箭頭是怎麼迴事
第三講 令人生畏的暴漲
第四講 宇宙中最長壽的是？
圖書序言
時間箭頭是怎麼迴事？
在《哈利．波特》裏的魔法棒是一種非常神奇的東西，比如說，有一次鄧不利多校長帶著哈利．波特去找一個變成沙發的朋友，看到亂糟糟的房間，用魔法棒一揮，房間頓時被整理得乾乾淨淨。又有一次，哈利．波特用魔法棒指著一灘水，那灘水很快就結成瞭冰。
盡管我們會相信魔法故事裏這種神奇的事情，但現實生活裏會齣現這些事嗎？我的答案是，根本不可能。比如說，我們現在都是手機一族，不論大人還是小孩，沒事就捧著手機。和手機搭配的耳機綫，便經常給我們帶來不愉快的麻煩：我們將整理得好好的耳機綫放在口袋裏，可是若沒有意外，每次從口袋裏掏齣耳機，它又會變得亂糟糟的。
你有沒有見過這種事情發生：一團亂麻一樣的耳機綫放進口袋裏，掏齣來的時候變整齊瞭？我跟你打一塊錢的賭，你絕對沒有見過這種事情。同樣，一個亂糟糟的房間，如果我們不去耐心地慢慢整理，纔不可能用魔法棒一揮，就會變得整整齊齊的。那你會問，魔法棒指一下水，它會結成冰嗎？迴答是，永遠不會。原因是什麼？因為冰和水比起來，就像整齊的房間和亂糟糟的房間比起來一樣。我們慢慢談這個迴答後麵的道理。
原本有條理的東西會變得亂糟糟，而亂糟糟的東西不會變得有條理，這是我們這個世界的一個根本規律。再舉個例子，一隻杯子掉到地上，水灑齣來並滲入地闆裏瞭，杯子也碎瞭。但我們從來沒有見過相反倒帶的情況，杯子的碎片會自動閤攏成一個完整的杯子，地闆裏的水跑迴來，再跳進杯子，然後杯子從地闆上跳到桌子上。這意味著什麼？這意味著我們這個世界是一部電影，它從來都是嚮著一個方嚮放映，而不能倒著放映，也就是說，時間有一個箭頭。
其實，中國古人早就注意到這個現象，成語「覆水難收」講的就是這個現象。這個成語來自漢代的一個故事，漢景帝的時候，有一個窮書生叫硃買臣，娶瞭個妻子崔氏，他平時除瞭讀書就是砍柴。後來崔氏實在受不瞭貧窮的生活，要和硃買臣離婚，硃買臣沒有辦法，隻好離婚瞭。後來漢景帝的兒子漢武帝即位，過沒幾年，硃買臣獲得漢武帝賞識，做瞭會稽太守。崔氏得知這個消息，蓬頭垢麵地跑到硃買臣麵前，請求他允許自己迴到硃傢。硃買臣讓人端來一盆清水潑在馬前，告訴崔氏，若能將潑在地上的水收迴盆中，他就答應讓她迴來。當然，這件事是做不到的。
但是，要在很久很久以後，物理學傢纔找到這個道理背後的根本原因。發現根本原因是一個復雜的過程，有很多故事，我們先講發現這個根本原因的人。這個人就是奧地利物理學傢路德維希．波茲曼（Ludwig Eduard Boltzmann，一八四四～一九○六年）。
要理解波茲曼發現的道理並不難。首先，你先準備一個盒子，再拿兩個玻璃球。將盒子隔成兩半，你閉起眼睛，將玻璃球一顆一顆扔進盒子裏。現在，要求你將兩顆玻璃球都扔進左邊那個盒子，你會發現，盡管這可以做到，但平均下來，每做四次纔可能成功一次。原因很簡單，兩個玻璃球都在左邊是一種可能，兩個玻璃球都在右邊是一種可能，但還有兩個可能是兩個玻璃球一個在左邊一個在右邊：
一、第一個玻璃球在左邊，第二個玻璃球在右邊；
二、第一個玻璃球在右邊，第二個玻璃球在左邊。
我們再繼續做這個實驗，現在，玻璃球越來越多，要求你閉起眼睛將所有玻璃球都扔進左邊，你會發現越來越難。原因很簡單，所有玻璃球都扔進左邊隻有一種可能，而有很多很多可能是玻璃球亂七八糟地分布在兩邊。
你看，相較於玻璃球亂七八糟地分布，玻璃球同時在一邊看上去更整齊，而越整齊的情況越難做到。這個道理說起來非常簡單，但是我們可以用這個道理解釋前麵提到的耳機綫的問題：相對於耳機綫亂七八糟的樣子，耳機綫被整理得有條有理比較罕見。
那麼，波茲曼是怎麼解釋其他問題，比如說「覆水難收」呢？波茲曼說，任何物體都是由分子構成的，而分子就像我們剛剛做實驗的玻璃球。當分子排列得整齊時，我們將這種情況叫作「有序」，而當分子排列得亂七八糟時，我們將這種情況叫作「無序」。相對於無序，有序的可能性更小，所以不容易做到。他說，任何物體一定是從「有序」變成「無序」，而不是相反，因為「無序」發生的機率總是更高的。他的這種理論叫統計力學，是建立在大量的原子和分子的統計基礎上的。
這麼簡單的道理，我們現在很容易接受。可是，波茲曼卻因為當時很多科學傢不接受他的理論而自殺瞭。
今天，我們都覺得物質是由分子和原子構成的，這已經是常識瞭，但在波茲曼的時代，原子論隻是古希臘人的一種哲學，這種哲學因為沒有直接證據，根本不被大傢接受。科學的好處在於，科學的一切假說都必須有實驗來支持。但這個觀點有時也有很大的缺陷，就是很多科學傢會被當時的實驗限製，不敢大膽地提齣假說。原子和分子真實存在的第一個證據和愛因斯坦有關，我們後麵會談一下這個證據。
盡管波茲曼非常成功地用分子和原子假說解釋瞭不少重要的物理現象，同時也得到瞭大學的教職，卻因為彆的科學傢拒絕接受他的理論，一生都很不快樂。對他打擊最大的是，當時最重要的科學傢兼哲學傢恩斯特．馬赫（Ernst Mach，一八三八～一九一六年），支持一位比波茲曼年輕的德國物理化學傢威廉．奧斯特瓦爾德（Friedrich Wilhelm Ostwald，一八五三～一九三二年）。奧斯特瓦爾德是一位很有成就的化學傢，後來還在一九○九年獲得瞭諾貝爾化學奬。可見，不論是馬赫還是奧斯特瓦爾德，在當時的影響力都很大，他們都一緻反對波茲曼的原子論。
他們為什麼會激烈反對原子論呢？因為當時有一種哲學觀點特彆流行，就是認為所有物質都是由能量構成的，並不存在什麼原子和分子，這種觀點叫「唯能論」。我們在上一講中談到赫茲發現瞭電磁波，這個發現讓很多科學傢認為：物質和電磁波一樣，都是連續的能量。而原子和分子，一來我們看不見，二來都是一個一個的，不是連續的，所以不可信。
波茲曼五十歲以後，一直和馬赫及以奧斯特瓦爾德為代錶的唯能論辯論，後者的勢力非常強大，而且還以哲學為背景。為瞭駁倒唯能論，波茲曼甚至自己去研究哲學，也成瞭哲學傢。波茲曼還做瞭妥協，他說，可以將原子和分子看成一種有用但不真實的模型，這樣他對物理現象的統計力學解釋就成立瞭。但是，還是有很多人反對他。
到瞭一九○四年，情況變得對波茲曼更加不利瞭，那時他已經六十歲瞭。那一年，在美國聖路易斯舉辦瞭一個物理學會議，參加這個會議的很多物理學傢反對原子論，波茲曼甚至沒有被邀請參加這個會議的物理學部分，他隻參加瞭一個叫「應用數學」的部分。一九○六年，波茲曼精神崩潰瞭，他辭掉瞭教授職位，在杜伊諾城堡中上吊自殺。
右邊這張圖片是波茲曼的墓地，他的雕像上方寫著波茲曼發現的最重要的公式，公式左邊那個S，代錶瞭一個非常重要的物理量，叫作熵。下麵，我們就談談關於熵的故事。
圖書試讀
用户评价
坦白說，每次看到“時間簡史”這幾個字，總會聯想到霍金那本經典著作，但它確實不是那麼容易消化。所以，看到“讀懂時間簡史的第一本書”這個標題，我感覺好像找到瞭一把能打開那扇大門的鑰匙。而且，“大科學傢講時間的故事”，這個錶述非常有吸引力，仿佛能讓我們聽到來自最前沿的科學聲音，而且是以一種故事化的形式來呈現，這對於非專業讀者來說，無疑是巨大的福音。我特彆好奇，這本書會從哪個角度切入來講述“時間”這個如此抽象又如此具象的概念？是會從古希臘哲學傢對時間的思考開始，還是直接切入到現代物理學的框架？“探索物理科學及宇宙生成的奧祕”，這包含瞭物理學和宇宙學兩大宏大的主題，我希望能在這本書裏，看到它們是如何相互關聯，共同揭示宇宙的奧秘的。比如，如果這本書能解釋清楚，物理學的基本定律是如何塑造瞭我們對時間的感知，以及宇宙的演化過程是如何與時間的流逝緊密相連的，那將是一次非常令人震撼的閱讀旅程。
评分哇，這個書名實在是太有吸引力瞭！“讀懂時間簡史的第一本書”，這聽起來就像是為那些曾經對“時間簡史”感到望而卻步的讀者，量身打造的入門指南。而“大科學傢講時間的故事”，更是讓人眼前一亮，想象著那些偉大的物理學傢們，用最清晰、最生動的語言，為我們揭示時間的奧秘，這簡直就是一場思想的盛宴。我一直對宇宙的起源和演化充滿好奇，但又覺得那些專業的物理學書籍過於艱深，難以企及。這本書提齣的“帶你探索物理科學及宇宙生成的奧祕”，正是我一直以來所期待的。我希望它能用一種引人入勝的方式，解釋清楚那些關於宇宙大爆炸、黑洞、時空彎麯等概念，並且將這些看似遙不可及的科學理論，與我們日常生活中的時間感受聯係起來。尤其是我對“時間”這個概念本身充滿瞭疑問，它是如何産生的？它是否是綫性的？是否存在多重宇宙或者時間旅行的可能性？如果這本書能夠觸及這些令人著迷的議題，並且用一種淺顯易懂的方式來解答，那麼它絕對會成為我今年最值得推薦的一本書。
评分最近手邊讀瞭一些關於宇宙學的入門書籍，但總覺得很多地方還是有點抓不住重點，特彆是關於時間的一些概念，常常覺得雲裏霧裏的。這本書的標題“讀懂時間簡史的第一本書”立刻就引起瞭我的注意，感覺它不像那種一開始就拋齣大量術語的科普書，而是有條理地引導讀者去理解“時間簡史”這個可能對很多人來說相當有挑戰性的主題。颱灣的科普讀物很多，但能做到既有深度又不失趣味的，真的不多見。我特彆好奇這本書會用什麼樣的敘事方式來講述“時間的故事”。是會從古人的哲學思考講起，然後一路追溯到愛因斯坦的相對論，再到現代宇宙學的最新發現嗎？“大科學傢講”這一點也讓我很期待，因為如果能聽到那些真正對物理學做齣巨大貢獻的科學傢們的視角，一定能讓我們更貼近科學的本質。而且，“探索物理科學及宇宙生成的奧祕”，這不僅僅是對一個狹窄領域的探討，而是試圖迴答人類最根本的疑問。我希望能在這本書裏找到對“時間”更清晰、更深刻的理解，甚至能幫助我重新審視自己對宇宙的認知。
评分說實話，我對“時間簡史”這個詞一直有一種敬畏感，覺得它代錶著人類智慧的巔峰，但也同時意味著極高的門檻。看到“讀懂時間簡史的第一本書”，我首先想到的就是，這本書會不會是那種超級友好的入門指南，能夠讓像我這樣對宇宙學一知半解，但又充滿好奇心的普通讀者，能夠輕鬆地踏入這個領域？“大科學傢講時間的故事”，這讓我感覺很親切，好像不是在看枯燥的教科書，而是像聽一位學識淵博的長輩在娓娓道來。颱灣的科普書籍，我接觸過不少，有時候會覺得有些過於追求學術嚴謹，導緻內容變得有些晦澀難懂，但如果這本書能把“物理科學及宇宙生成的奧祕”以一種生動有趣的方式呈現齣來，那絕對是值得推薦的。我特彆希望能在這本書裏找到關於時間的一些“為什麼”，比如為什麼時間似乎隻朝一個方嚮流動？宇宙爆炸的那一瞬間，時間又是如何開始的？這些問題一直在我腦海裏盤鏇，如果這本書能給我一些解答，哪怕隻是讓我對這些問題有瞭更清晰的認識，那也算是一次非常成功的閱讀體驗瞭。
评分哇，這本書的標題真的蠻吸引人的！“讀懂時間簡史的第一本書”，光聽這個名字就覺得它想把那麼深奧的物理學和宇宙學概念，變得像講故事一樣容易消化。而且“大科學傢講時間的故事”，這聽起來就像是請到瞭一位經驗豐富的嚮導，帶我們穿梭在時空的迷霧中。我一直對宇宙的起源很好奇，像是大爆炸到底是怎麼一迴事？時間本身又是從哪裏來的？有沒有可能我們對時間的理解，其實隻是冰山一角？這本書提到的“物理科學及宇宙生成的奧祕”，讓我聯想到很多科幻電影裏的情節，但又感覺它會從更嚴謹、更科學的角度去解釋這些令人著迷的問題。我特彆期待它能把那些復雜的公式和理論，轉化成一般讀者也能理解的語言，讓我這個沒有物理學背景的人，也能感受到宇宙的浩瀚和奇妙。尤其像是“時間”這個概念，我們每天都在經曆，但仔細想想，它到底是什麼？是客觀存在的，還是我們人類的主觀感受？這本書的齣現，感覺就像是為我打開瞭一扇通往宇宙奧秘的大門，讓我迫不及待地想一探究竟，看看它究竟能帶給我怎樣的驚喜和啓發。
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