喜马拉雅FM、蜻蜓FM、网易云热门主播——科学史评话@吴京平，全国首档评书风格的科学秀，用讲评书的风格讲科普，通俗幽默，浅显易懂，一本人人都能看懂的相对论，保证让你“三观尽毁”、脑洞大开。

《柔软的宇宙(相对论外传)》由热门栏目《宇宙大爆炸》精选内容精心成书，从拉普拉斯到霍金，从宇宙地点到星际穿越，一段跨越两百年的科学探索史，细诉那些不为人知的细节、反复曲折的历程，看人类智慧巅峰群体如何一步步揭开宇宙基本法则，在科学中寻找人类社会的未来。

黑洞、虫洞、引力波、时间旅行、宇宙起点……当种种匪夷所思的物理学知识和你迎面相遇，你会发现，科学也能如此有趣，科学史也能如此“平”易近人！

拉普拉斯、爱因斯坦、朗之万、霍金……一个个光辉闪耀的名字，当揭开神秘面纱和闪耀光环，你会发现，科学家并非生活在真空中，他们当中有怪咖也有无比正经的普通人，也有错综复杂的人际关系。当一次次命运的转折点来临，他们也和普通人一样，面对诸多颠沛流离和人生困惑。

《柔软的宇宙(相对论外传)》讲述的是一段跨越两百年的物理学史，从拿破仑时代一直到二十一世纪。从相对论的前世今生到广义相对论指导下发展起来的一系列学科，大爆炸宇宙学、黑洞、虫洞、引力波等等匪夷所思的物理学知识，都在这本书里以一个全新的方式呈现，看完这本书，你会发现，人类的物理学认知探索历程，是一个让人“三观尽毁”，脑洞大开的历程。

在吴京平老师风趣幽默的叙述中，在一步一步了解“柔软的宇宙”和“弯曲时空”的奇妙过程中，我们有幸与大师相伴而行。对这段历程，作者有自己偏爱的观察角度。第一个角度是——科学家并非生活在真空中，伟大的发现不是科学家们开脑洞开出来的，每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。比如热力学的发展与蒸汽机大规模应用关系密切，电磁学与第二次工业革命以及电气时代的到来密不可分。

引子

第1章　见证奇迹的时刻

第2章　以太？

第3章　一代宗师

第4章　电气时代

第5章　收缩假设

第6章　两朵乌云

第7章　物理学的奇迹年

第8章　双生子佯谬

第9章　第五公设

第10章　弯曲的时空

第11章　宇宙常数

第12章　开天眼

第13章　核火球

第14章　大耳朵的发现

第15章　黑洞不黑

第16章　星际穿越

第17章　暴胀

第18章　玩自爆的小偷

第19章　黑暗的心

第20章　时空涟漪

第21章　时间去哪儿了

后记

第1章 见证奇迹的时刻

1801年，一间封闭的乌漆墨黑的屋子里，一个人趴在屏幕前仔细地观察着微弱的光斑。当他终于看清了屏幕上那些奇怪的条纹以后，终于长出了一口气：“牛顿牛老爵爷，你错了！”

牛顿在英国已经是大名鼎鼎的科学家，无数年轻的后辈都是看着他的那本《自然哲学之数学原理》踏上科学征程的，这个年轻人也不例外，他的名字叫托马斯·杨。1773年6月13日，托马斯·杨出生于英国萨默塞特郡米尔弗顿一个富裕的贵格会教徒家庭，家里共有十个兄弟姐妹，他是最大的孩子。托马斯·杨从小受到良好教育，自幼天资聪颖，是个不折不扣的神童。两岁的时候，已经开始阅读书籍。四岁能背诵大量古诗词，无论是英文的还是拉丁文的。九岁开始自己动手搞小制作，后来学会了搞望远镜、显微镜，动手能力开始显现出来。十四岁就已经熟练地使用多种外语，希腊语、意大利语、法语那是不在话下，读书做笔记，随便用。西方国家的语言不够他学的，又开始学习东方语言，希伯来语、波斯语、阿拉伯语人家也全拿下来了。那时候欧洲人眼里的东方，也就到中东附近，再远就是印度了。

十九岁的时候，托马斯·杨来到伦敦学习医学。他先是对眼科特别感兴趣，后来又喜欢上了光学。牛顿的书，他烂熟于胸，牛顿的《光学》，那是非常熟悉的。托马斯一杨对当时科学界流行的两种光学学说都很了解，首先是微粒说，牛顿是微粒说的支持者，他们认为光是发射出来的粒子流，一个个小炮弹被光源打出来。微粒说很容易解释一些现象，比如光沿直线传播，比如反射，但是另外一派就不是这么认为的，他们明确地认为光应该是一种波。他们发现，两束光交叉后，彼此之间毫无影响，按照牛顿支持的微粒说，这是不可能的。两挺机枪对着打，总会有些子弹在空中相撞，然后掉下来，可是这种现象在光这里没人看到过。两束光对着照射，过不久，地下积累起一小堆光子，这不是天方夜谭吗？波动学说这一派的代表人物是惠更斯，惠更斯发现，两个水波纹会彼此穿过，穿过以后互相不影响，那么假如光是一种波，这事儿就好解释啊！但是波动说也有麻烦：光的波长是多少呢？没人知道光的波长是多少，波长公式是λ=vt，λ是波长，v是波速，t是周期。可是这几个值你一个都不知道，根本没法测量。在此后的200年里，光学停滞不前，后辈们也一直也没能超越牛顿的《光学》。牛顿在力学方面的巨大成功使得人们都愿意相信，牛顿的光学也是正确的，一直到拿破仑时代也还是这么认为，毕竟微粒说算是比较主流的一种说法。

托马斯·杨到了医学院就读，现在可以称他为“杨大夫”了。他叔叔也是一位医生，可以说正是因为这位叔叔的影响，杨大夫才最终确定学习医学。不久后他的叔叔去世，给杨大夫留下了丰厚的遗产，不但有房子，还有大量的藏书，还有不少艺术品，还有一万英镑的现款，从此，杨大夫过上了衣食无忧的幸福生活。1794年，杨大夫二十一岁，由于研究了眼睛的调节机理，他成为皇家学会会员。1795年，他到德国哥廷根大学学习医学，一年后拿到了博士学位。后来他回了英国继续学习，在剑桥，同学们都叫他“奇人杨”，因为他哪国语言都懂，马骑得非常好，而且还会杂技走钢丝，算是科学家里走钢丝最棒的一位。各种乐器，他抬手就来，演奏水平相当高，这也为他后来研究波动学说打下基础。乐器嘛，本来就是各种振动各种波嘛！

尽管杨大夫是个医生，但他还是非常喜欢物理学，自己闲暇时间也非常多，毕竟衣食无忧，不用朝九晚五地出门上下班。他一直在思考如何去验证光到底是波还是粒子，到了1801年，他总算想出个办法来：先要有个光源，这好办，然后要弄个板子扎个小眼儿，再找来另一个板子离得非常近的距离扎两个小眼儿。这样的话，一束光就被劈成了两束，这两束光来自同一个光源。因为来自同一光源，所以按照光的波动理论，这两束光应该会发生干涉现象，他期待能看到光产生的干涉条纹。最终，他如愿以偿地看到了条纹，终于可以对着苍天高喊一声“牛爵爷，你错了！”光不是微粒，而是一种波，跟我们说话产生的声音是一样的波。

P4-5

1789年，法国大革命爆发。1793年新年伊始，法王路易十六就被推上断头台，皇后也一并送了命。1791年～1794年雅各宾派专政期间，仅仅在巴黎的断头台上，就砍掉了七万颗脑袋。人们渴望一位英雄来领导法国，结束这种乱糟糟的局面，到底谁才能摆平这一切呢？别着急，历史早已给法国安排好了人选。此人已经乘上从埃及的亚历山大港出发的战舰，直挂云帆，急匆匆赶回法国。

1799年雾月，这位年轻的军官经过三十七天的远航回到法国，他在民众众星捧月般的欢迎中来到首都巴黎。没过多久，他就在民众的狂热支持下发动政变，迅速取得政权，开始了他为期十五年的统治。这位年轻的军官，就是大名鼎鼎的拿破仑。拿破仑是个虔诚的基督徒，他一上台，就废除了共和国历，恢复了格里高利历，法兰西以后的时光再也没有以风花雪月命名月份了。

拿破仑刚刚执政，日理万机。国家也逐渐从混乱的状态中恢复，有大量工作要他去处理。他还自告奋勇兼任了法国科学院的院长，可见他对自然科学的喜爱。可惜他自己没那么多精力去管具体的事，数学物理委托给了老师拉普拉斯，博物地质靠居维叶，两位“大牛”合作执掌科学院。

拿破仑恐怕没注意到，一本厚厚的大书已经呈放在了他的案头，这本书就是刚刚诞生不久的巨著《天体力学》。摆到他案头的只是第一卷和第二卷而已：第一卷两册，第二卷三册。后面这部巨著还将陆续写上五卷一共十六册，作者正是拿破仑的老师拉普拉斯。拿破仑当年报考军事学院，数学考卷正是拉普拉斯出的。在军校里他学的是炮兵，少不了要干些弹道计算之类的活儿。对于数学，拿破仑也并不是外行，他偶有闲暇，发现了老师送来的这本厚厚的书，打开翻看，一整本书，全都是大段的微积分运算，即使是受过数学基础训练的拿破仑，也免不了一脸茫然。其实拉普拉斯还不算是最过分的，拉格朗日《分析力学》写了四百多页，从头到尾连一张插图也没有。相比之下，牛顿牛爵爷写起书来就人性化多了，他那部划时代的巨著《自然哲学之数学原理》里面大量采用了几何的办法，相对来讲要直观得多了。

牛顿牛爵爷，虽然是微积分的发明者之一，但是那是微积分的草创时期，牛顿还是更加习惯于用几何学方法来计算物理问题，但是几十年过去了，到了拉格朗日、拉普拉斯他们这一代人手里，微积分已经变成了天下之利器，物理学的数学根基。拿破仑一时间来了兴致，就把老师拉普拉斯给请进了执政官邸杜伊勒里宫。

拿破仑跟拉普拉斯聊天，说这本天体力学，他已经看过了。这部书里面非常详细地描述了天体运行的规律以及计算方法。内容也很丰富，有理论力学原理、天体力学的基本问题、吸引理论和均匀流体自转时的平衡形状、海潮和大气潮理论、岁差和章动、月球天平动以及土星环运动。但是，拿破仑觉得拉普拉斯有一个问题没有描述：到底是谁使宇宙如此运行呢？拉普拉斯说：“我知道你指的是谁，你指的是上帝吧？”拿破仑说：“你这部书里面，没有体现出上帝的作用啊！”拉普拉斯说了一句离经叛道的话：“我不需要上帝这个假设。”其实，拿破仑也就此询问过同时代的大科学家拉格朗曰，拉格朗日的回答要圆滑得多，他说：“上帝这个假设真的很不错哟，可以解释许多问题……”

拉普拉斯几年前写了一本篇幅比较小的书，叫《宇宙体系论》，里面提出了太阳系起源的“星云假说”。在这个假说中，拉普拉斯用数学和牛顿力学的方法描述了星云最后是如何形成太阳系以及行星系统的。整个过程并不需要所谓的“第一推动”，因此也就没有上帝什么事了。在拉普拉斯看来，不能观测到的东西，最多只能当成“假设”来对待，对于数学上计算出来的某种可能性，讨论讨论倒是非常有必要，牛顿的运动定律毕竟不会阻止稀奇古怪的玩意存在。在这本书里，拉普拉斯就描述了一个非常奇怪的天体，也引起了拿破仑的兴趣。

拿破仑问拉普拉斯：“真的存在那种神奇的天体，我们完全看不见吗？”拉普拉斯回答：“这是有可能的，我称它为‘暗星’。一个密度很大的恒星，由于其引力的作用，将不允许任何光线离开它，宇宙中最大的发光天体却不会被我们看见。您对大炮非常熟悉，您知道炮弹速度不够快的话，最终还是会掉回地面。一颗很大的恒星，表面的引力也会变得非常大。光速再快也终究是有限的，当某颗恒星的引力强大到逃逸速度超过了光的速度，那么连光也逃不出来。牛顿在《光学》一书中描述到：光是一串的微粒组成的，就像一颗颗微型炮弹，速度不够快的话，那是逃不出万有引力的牢笼的。”

拿破仑来了兴致，他又问：“光速究竟是多少呢？笛卡尔认为光是不需要传播时间的，可是伽利略却认为是需要的，但是伽利略也没能测出光的速度。”拉普拉斯回答：“根据布雷德利的光行差观测，大约是30万千米。”拿破仑又问：“那么我们能够观测到暗星吗？”拉普拉斯当然一时间也给不出一个令人满意的答案，谁知道呢？这不过是一个数学上的假说而已。科学家不是先知，科学家只是有一份证据说一份话。拿假说当真理，还不许别人质疑，那号人是神棍。

接下来的几年，拿破仑忙于对外作战，大军所向披靡，手下人也连铲带划拉地把各种珍贵的艺术品和科学标本带回了法国，收藏到了杜伊勒里宫北面二百五十米开外的卢浮宫，就连古生物化石，他也不惜派兵抢回来。后来拿破仑又忙着加冕称帝，自然是无暇顾及天体力学这方面的兴趣爱好，但拉普拉斯照旧会把新出版的《天体力学》呈献给法兰西帝国的皇帝陛下，包括前几卷的修订版，也包括最新写完的新章节。拿破仑要是有兴趣翻阅的话，他会发现，在新版本里面，拉普拉斯有关暗星的描述不见了！消失了！被删得干干净净……

究竟发生了什么，让拉普拉斯悄无声息地删掉了对“暗星”的描述呢？一位眼科大夫的奇妙实验弄得半个欧洲物理学界三观尽毁……

与大师为伴

这本书讲述了一段跨越两百年的物理学史，这是一个让人“三观尽毁”、脑洞大开的探索历程。

在一步一步了解“柔软的宇宙”和“弯曲时空”的奇妙过程中，我们有幸与大师相伴而行。对这段历程，我有自己偏爱的观察角度。第一个角度是——科学家并非生活在真空中，伟大的发现不是科学家们开脑洞开出来的，每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。比如热力学的发展与蒸汽机大规模应用关系密切，电磁学与第二次工业革命以及电气时代的到来密不可分。

1879爱因斯坦出生在德国小城乌尔姆，同年，电学宗师麦克斯韦在英国去世，时间上的巧合颇有点交接班的意味。麦克斯韦去世前一天，美国的爱迪生递交了实用灯泡的专利申请，爱因斯坦的父亲也将与灯泡结下不解之缘。你感觉到了吗？历史总是把千般线索巧妙安排。

至于第二个角度，那就是——科学家也是人，他们也有七情六欲，也有喜怒哀乐，也有错综复杂的人际关系。有人的地方就有江湖，这话说得一点儿不假。你能想到吗？爱因斯坦上大学时经常翘课，而且他是奉子成婚。请不要责怪我太过八卦。他们与我们一样，是活生生的普通人。当世界大战来临之时，他们是各为其主呢？还是捍卫人类的良知与底线呢？科学家们展现出了与丰富的人性侧面。

了解科学知识固然很重要，但这些科学家群体或许更值得我们关注。有人早已故去，有人远在万里之外。虽然他们与我们不在同一个时空，但我们读他们的故事，不就相当于穿越时空，与他们为伴吗？能与大师为伴，是多过瘾的事儿啊！

什么是科学？

“科学”二字本是名词，字面原意就是“分科之学”。在我国，科学经常被当做形容词使用。人们总是说，“XXX不科学”，这时候“科学”已经成了正确与优化的代名词，但是人们对于科学本身的含义却未必清楚。到底什么才是科学呢？人们往往会把自己认为正确的观点统统成为“科学”。这时的科学，就是狭义的科学。

凡是能被科学讨论的，必须是可以测量的。伽利略做斜面滚落实验，连续测量了上千次之多，比萨斜塔上的自由落体实验更是个广为流传的科学故事。尽管伽利略做没做过这个实验现在存疑，是不是在比萨斜塔做的也存疑。至少是在伽利略他们这一代人手里，科学从哲学中分离出来，最后逐步发展成了现代科学体系。

为什么要读科学史

科学史从某种程度上说就是人类的“认知史”。我们一开始是怎么看待这个事物的，是什么原因造成了对这个事物的重新认识，人类的知识是如何一点点累进的，都可以通过科学史得到了解。人类的认知历程是个非常曲折而又充满悬念的过程，听过我音频广播的朋友恐怕会记得我常说的一句话，叫做“按下葫芦起了瓢”。科学发现的历程就是如此，老问题解决了，新问题又冒出来了，既有山重水复疑无路，也有柳暗花明又一村。真如破案一般需要层层抽丝剥茧，考验的是人类的耐心和洞见。就在不断解决问题的过程中，人类一步步向前发展，社会也在一点一滴进步。

人类的历程就像无尽的远征，研读一段历史就好比偶尔回过头去，看看身后那一串长长的脚印。已经走了这么远了！原来走了好多弯路啊！我们不由得生出感慨。是啊，我们走了这么远了，但前头的路还长着呢……

吴京平

2017年5月于北京

没有人真正关心物质进入“克尔-纽曼”黑洞会发生什么，因为那和我们无关，所以凡是堆砌大量陌生细节的书都不好看。但这本书的逻辑完全不是这样，他会拉近你和宇宙的关系，把那时科学家的所思所想与你分享。

——“得到”科普达人 卓老板

从未想到，科学史也能如此“平”易近人！如果说相对论是向我们展现了一个“柔软的宇宙”，那么“评话”则是把难啃的理论和历史变得柔软可近。

——上海人民广播电台科学栏目策划人 旭岽

吴京平老师是我20年的至交好友，也是我计算机技术和科学思维的启蒙老师之一。他听着相声评书、看着科学家故事、玩着电脑和天文望远镜长大，这些独特的经历让他看待科学史的视角非常独特。在准确与通俗之间找到了适合平衡点。《柔软的宇宙》是一本让我读着也上瘾的书。

——《时间的形状》作者 汪洁