自同构英语
第一章相对论
自从相对论出现以来，人类对宇宙的认识发生了巨大的变化。当爱因斯坦在19年发表他的相对论时，全世界都认为他疯了。即使在今天，仍然有很多研究相对论的人，包括很多物理学家，不能很好地理解它。相对论真的有那么难吗？当你看完下面这篇不到1000字的短文，你可能会惊呼“相对论这么简单，呵呵，我比那些专家强吗？”
废话少说，我们开始吧。这里不讨论相对论的任何公式，主要集中在它让很多人迷失方向的问题上。
让我们来看看下面的例子:在一辆奔驰的火车里，此时，你正坐在火车里，你的同伴拿着手电筒，对准天花板，打开手电筒.....................................................................................................................
好了，现在我们换个角度来看。你现在在火车外面的平地上，看着你的搭档在这辆奔驰的火车里做这个动作，就是对着他正上方的天花板射灯，但是这个时候，你在火车外面看到的会像图b一样，因为火车是前进的，所以从灯发出的时间到打在天花板上的时间，火车前进了一段距离，所以你在陆地上看到的是光斜着射。
你有什么问题吗？仔细想想这两个现象。别问我怎么没见过这种情况。废话，现实中火车的速度和光速是没有可比性的，但是如果火车的速度接近光速，那么斜光就会很明显。如果你有点迷茫，可以先把光换成普通的东西，比如向上扔的石头。如果在车厢内外观察，肯定会看到这两种现象吧？以上描述你一定要想清楚，不要含糊。这个例子是你能否突破自我思维障碍的关键。
好了，现在用最简单的公式来分析一下，就是距离=时间*速度(S=VT)。在两种观测下，距离一定是后者吧？接下来，我们来看时间和速度。别忘了光和石头的区别在于光速是不变的。不管你的参照物是火车还是地面，真空中的光速都是一样的。那么这意味着什么呢？S=VT，距离更长，速度不变...怎么了(你大惊失色)？时代变了。不可能的。这是同一个事件，只是观测点不同。时间怎么会变呢？一定是弄错了。嗯，你要好好学习。我希望你能在脑子里把这个现象描述清楚，因为只有在这里用脑，你才能理解后面提到的一些现象，对我要说的话感兴趣。
............
呵呵，研究出来了吗？也许你宁愿找证据证明光速是可变的，也不愿意承认时间变了。毕竟时间在人们心中是那么永恒和过去，永远无法循环。是的，在现实中，我们从来没有感受到时差的现象。当然我说我们现在的速度还没有达到可以和光速相比的水平，但是要有明显的相对时间变化，物体的速度必须接近光速。一颗卫星每秒十几公里远不是每秒三十万公里。
我想指出的是，正是因为我们很多人无法跳出我们的感觉器官带来的一些错觉，所以谈论相对论的人，包括宇宙学家，一不小心就会说出一个违背相对论基本思想的错误。好吧！你相信现在时间会变吗？但其实你信不信只是第一步。关键是你能不能通过上面的例子，用相对的时间观来看待每一个事件。要知道，当我终于明白相对论的时间观的时候，我突然发现我们的宇宙是如此奇妙，充满了想象中的奇思妙想，日常生活中的一切仿佛都是从高处往下看，真的很奇妙。
让我们看一些有趣的例子。还记得以前看过的科幻小说里总有这样的情况吗？几个人乘宇宙飞船离开了地球。他们回来的时候，地球已经过去了3000年，但他们还年轻。显然，小说中的这些情节使用了相对的时间观。我们来分析一下。
现在我们乘坐光速飞船远离地球，地球上的人会观察我们，就像前面的火车一样。即使我们用手电筒照天花板，地上的人也会发现，这束光可能走得很慢，要过很久才能打到天花板。其实他们在飞船里看我们的任何动作都是极其缓慢的，但对我们来说，只是一瞬间。这就产生了一个现象。我们在飞船里做的五分钟，在地球上观察，就像看一部慢动作电影，用了一整天。于是，宇宙飞船上的一天等于地球上的一年这句话就诞生了。呵呵，你真的想成为这样的飞船，比别人活得长吗？我告诉你，你的如意算盘是空的。想想吧。你觉得我们刚刚学的时间相对论知识有什么不对吗？
你已经相信了时间是相对多变的这个真理。接下来，我希望引导你学会用正确的时间观来勾画我们的宇宙。让我们继续分析宇宙飞船的例子。
首先要明确一点，就是这样，地面上的人会觉得飞船里的动作慢了很多，像慢动作电影一样。
但是你有没有反过来想过？远离地球飞行的宇宙飞船上的人们看到地球正在以光速运动。现在的情况是他慢动作看你，你慢动作看他。谁比较慢？
问题的本质是速度，接近光速。当他们保持这个速度的时候，真的感觉到对方的生理总是比自己慢很多，但是一方的速度慢下来，或者更准确的说，是双方的速度越来越接近的时候。比如飞船减速飞回地球，地面上的人会像看电影一样。突然，一个船员的胡子长了，一个家伙眨眼间就把他的晚餐吃完了。简而言之，船员们的动作快得惊人。相反，飞船上的人看我们是一样的，因为在高速运动中，时间被拉长了，所以高速运动物体上的一切都是慢的，而在飞船减速的过程中，原本被拉长的时间不断追赶，产生一种时间压缩的感觉。当航天器的地球相对速度为零时，地面上的人和乘员之间的时间相对论就消失了。他们看起来没有什么不同，每个人的生命时钟都走了同样的长度。
很多科幻作家都在这里犯过错误。他们真的认为飞船里的人会活得更久，他们也愿意这么想，因为这样的小说对读者更有吸引力。其实船上的人新陈代谢慢只是我们的时空带来的错觉。如果我们从来没有遇到过飞船里的人，那种幻觉会永远存在，但一旦大家再次坐在一起，我们还是会和他们一样老。其实宇宙是公平的。无论未来离你有多少光年，你的双胞胎哥哥在你们相遇时，都会和你保持在同一个年龄。在分开的日子里，你会经常觉得对方衰老的比你慢。
好了，我们不要再说相对论了。现在，如果你能用以前学过的东西勾画出宇宙，那就和爱因斯坦发表相对论时心目中的宇宙没什么区别了。现在每个人都把宇宙和相对的时空观联系在一起。你做了吗？打开你的思维，用相对的时间观来描述你心目中的我们的世界和我们的宇宙。那是一个更真实的世界。也是我们探索宇宙终极秘密的能力。
下一章要容易得多。如果你搞清楚了相对时间的概念，那么下面的多维空间就好处理了。欢迎参观
第二章多维空间
科幻小说中另一个常见的说法是关于多维空间的。什么是维度？我们的世界可以说是一个由长、宽、高组成的三维世界，其中长、宽、高是维度。那么除了长宽高还有第四维吗？有一种说法是把时间加起来算第四维，但我们今天要讨论的多维空间不包括时间，实际上代表的是空间位置坐标的第四维。
为了明确四维空间对我们的影响，我们先设计四种生物，分别是线虫、表面蠕虫、人类和四维生物。
从我们的角度来看，空间可以用XYZ三个相互垂直的轴所代表的坐标系来表示，而我们设计的第一个一维生物——线虫，只能在上面沿着一条直线来回移动，它只能在前进的路上看到它前面或后面的物体。面条虫最好能在它的平面上看到四面八方的物体，但如果我们三维生物刚好出现在面条虫所在的平面上，它就能看到我们。但如果这个时候，我们使劲一跳，从这个位面里出来，面虫一定会大吃一惊。它不知道我们去了哪里。在它看来，我们整个身体一下子就消失了。记住面虫的感觉器官是二维的，它无法想象我们可以通过跳跃来改变第三个坐标。然而，表面蠕虫也可以捉弄线虫，从它们的眼中消失，或者突然再次出现，我们可以做很多这两种生物都无法想象的事情。但如果真有四维生物，它会突然从我们眼前消失。在我们傻眼的时候，却是暗暗好笑。为什么我们只是傻乎乎地在三维坐标中寻找，而不移动第四维的坐标位置？没办法，我们的三维大脑无法感知第四维的存在，所以自然无法理解为什么四维的生物可以自由的消失和重现。
虽然我们无法感知四维空间，就像线虫和地表蠕虫一样，但这并不意味着我们无法感知的四维空间就不存在，而如果未来人类想要在可接受的时间内在宇宙中的恒星间旅行，第四维是必须的，因为我们知道三维空间的极限速度就是光速。
现代科学研究表明，虫洞很可能存在。所谓虫洞，可以认为是连接两个时空区的第四维空间走廊。如果我们的飞船从虫洞的一端进去，出来的时候可能有几十光年或者几百光年远。这使得人类在不久的将来深入银河系成为可能。虫洞的功能可以这样描述。看图g纸上的两点，一点到另一点的最短距离是连接两点的直线，对吗？其实因为这是一张纸，所以纸的平面是二维的，只有长和宽。对于我们这些三维生物来说，有更好的办法，比如把纸折起来，把两点粘在一起，这样它们的距离就近多了。但是在折纸的动作中，至少要把一半的纸竖起来压下去，这只能在三维空间中完成，在二维世界中是做不到的。所以无论是线虫还是表面蠕虫都无法想象和做到这个动作。同样，地球和木星之间的距离，在我们的三维空间中，就像图G中从A到B的直线长度，但如果有第四维，我们或许可以重叠三维空间，让两点之间的距离近很多。也许在一瞬间，我们会从地球到木星。我们无法想象这个动作，因为我们只是三维的。但是我之前说过，我们不能感知不代表它不存在。
现在有些研究报告甚至认为虫洞无处不在，但都是纳米级的，所以我们看不到如果我们能放大虫洞让飞船进入，预测虫洞出口的位置，那么我们的航天时代就真的开始了。
从相对论到现在，我已经尽力说清楚了，如果我们真的想认识我们的宇宙，就必须跳出我们的感觉器官传递给我们的世界形式的盒子。真实的世界不仅仅是我们眼中看到的。事实上，在相对论出现之后，我们的感官已经极大地限制了我们对宇宙的深度理解。我们不能再依靠感觉器官来验证我们的观点。相反，很多时候是感情在欺骗我们。当时只有少数人能理解相对论，因为人类不敢逆转带给他们感觉器官的错觉。从自我突破的角度来说，爱因斯坦真的很棒。他是第一个不敢相信自己感觉的人。要知道，光速被确认为常数后，很多情况显然只需要时间变化就能解决，就像我们第一章举的手电筒例子，但谁敢相信时间会变，几千万年来人们感受到的最永恒的时间也会变。
如果你已经接受了光速不变、相对论和多维空间的存在，那么我们现在就可以一起探索宇宙起源的秘密了。欢迎进入下一章。
第三章星海迷茫
是大爆炸还是缓慢增长？
大爆炸宇宙学是关于宇宙形成最有影响力的理论，英文叫BIG BANG，也叫大爆炸宇宙学。生活大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，直到50年代人们才开始广泛关注这一理论。“大爆炸宇宙”认为，如果宇宙正在膨胀，那么昨天的宇宙应该比今天的宇宙更小，密度更大。所以在宇宙早期，可能是非常致密的状态。当时的物质密度非常高，与我们今天看到的星空世界完全不同。沿着这条线索研究宇宙中物理性质的演化历史，称为“大爆炸宇宙”。目前流行“宇宙大爆炸”理论。
但我认为:“宇宙大爆炸”理论非常狭隘。宇宙不是在爆炸点之外吗？这和说无限有边界是一样的。一个逻辑问题:包含宇宙的时空是什么？不也是宇宙吗？
查询(1):大爆炸理论无法回答大爆炸前的宇宙是什么样的。或者解释一下到底是什么导致了大爆炸？
质疑(2):如果“宇宙大爆炸理论”是正确的，那么这个空间的所有物质都应该是在宇宙大爆炸之后诞生的，这是一种因果关系。虽然爱因斯坦的相对论原则上不需要绝对的时间和空间，但是如果宇宙有一个原点，它就有一个绝对时间的原点，这就破坏了时间的相对性，所以这个因果律就是绝对定律。最近美国的哈勃太空望远镜观测到了一些现象，说明这种绝对的因果律有问题。也就是说，宇宙可能没有起源，就像相对的空间，时间没有起源，时间也不是绝对的。
质疑(3):自从宇宙大爆炸理论提出以来，大多数天文学家都接受了宇宙大爆炸理论的基本思想。特别是很多天文学家认为“大爆炸宇宙”中存在大量相关证据，所以有些科学家什么都不想。我们何不思考一下:天体物理学中的很多问题都无法得到有效解释？
问题(4):哈勃太空望远镜的观测表明，如果宇宙真的是由大爆炸引起的，那么从大爆炸到现在的时间比许多老行星的年龄都要短。最古老的行星可能有160亿年之久，但观测表明爆炸时间最多在120亿年前。这一发现近日发表在英国《自然》杂志上，在天体物理学领域引起巨大震动。
如果一定要用“大爆炸”理论来解释黑洞现象，那就很难了。换一种方式，如果换一种方式解释宇宙的现状，可能会更好。