　　科普書崇高榮譽——英國皇傢學會科學圖書大奬決選入圍
　　《鳳凰衛視》“開捲八分鍾”梁文道專題推薦——（這）是我認為我過去幾年中讀到的關於當代物理學解釋得非常好的一本科普書籍之一
　　果殼網專訪著名科學傢代錶作
　　讀者高分推薦
　　香港誠品選書
　　十幾萬字的《時間簡史》隻提到一個公式：E=mc2。它到底是什麼意思？又為何如此重要？
　　歐洲核子研究中心（CERN）傑齣科學傢BrianCox&JeffForshaw;
　　全新視角輕鬆演繹人人能懂
　　質量從何而來？
　　為什麼星星會發光？
　　上帝粒子是什麼？
　　答案都隱藏在愛因斯坦著名的物理方程式E=mc2裏！

內容簡介

　　愛因斯坦在1905年寫下E=mc2這個公式，撼動瞭整個世界，徹底改變瞭人類的時空觀，幾乎宇宙所有的奧秘都隱含於相對論中，人類也因此對時間旅行的奧秘、原子裂變的巨大能量、宇宙的起源和終結、黑洞和暗能量都有瞭全新的認識。考剋斯和福肖教授帶我們從21世紀的科學角度，重新去思索這個著名的公式。不同於其他介紹相對論的書，本書成功挑戰科普書的禁忌，用浪漫幽默方式輕鬆演繹相對論，令每個讀者都能領略到這個偉大理論的迷人之處。本書入圍科普書崇高榮譽英國皇傢學會科學圖書大奬決選名單，是近年難得一見深具啓發性的科普讀物。

作者簡介

　　有“物理界搖滾星”之稱的考剋斯是英國的粒子物理學傢、英國皇傢學會研究員，並任教於曼徹斯特大學。他同時也是歐洲核子研究組織的成員，負責大型強子對撞機的超導環場探測器實驗，研究前部質子探測器。除此之外，考剋斯在BBC主持多檔科普節目，受到觀眾追捧。他曾是D：Ream樂團的鍵盤手，每每現身講颱都引起一陣鏇風，受到觀眾的熱烈歡迎。他為科學普及做齣瞭卓越貢獻，曆年來獲得過許多奬項。
　　福肖教授是理論物理學傢，畢業於牛津大學，他的主要研究領域是基本在粒子物理。1999年，他被授予物理學院麥剋斯威爾奬章以錶彰其在理論物理學的卓越成就。

內頁插圖

精彩書評

　　我想包括史蒂芬?霍金在內的任何人都無法超過布萊恩?考剋斯的闡述中所錶現齣的那種智慧、激情、清晰和力量的完美結閤。如果你對尖端的科學發展問題有興趣，並且想知道這些新發現是如何影響我們每一個人，那麼就讓這位充滿激情的教授為你解釋一番吧。看到他你也許不禁會問，這俊朗的外錶之下真的藏著一位教授嗎？
　　——Stephen Fry

　　為瞭弄清楚作為愛因斯坦一生理論中經典的公式E=mc2，他們（考剋斯和福肖）成功地開闢瞭一條通往那個神秘領域的道路。這條路從數學錶達方式下的時空結構一直通嚮原子彈、天體物理學，並到達質量之源。
　　——New Scientist

　　如果想去除大多數人對愛因斯坦著名的公式膚淺的理解，你可以聆聽作為資深的科學傢以及教育傢布萊恩?考剋斯和傑夫?福肖的闡述。通過準確的語言和幾個充分解釋的公式，他們將一些物理學中不可思議的發現平易近人地帶到瞭讀者身邊。”
　　——Seed

　　很多學者都嘗試過解釋（公式的）本質，但他們並沒有都取得成功。較之布萊恩?考剋斯和傑夫?福肖，沒有人更加能勝任這份工作瞭。他們做瞭一項瞭不起的事，包括在書的標題中就迴答瞭問題本身。
　　——BBC Focus magazine

　　（Why does E=mc2？）通篇行文清晰明確，並有不少的閃光點，然而絲毫沒有讓人感覺到任何驕傲自大……任何有著一顆探索之心的讀者都能被這兩位睿智的科學傢筆下平實的語言所吸引而受到啓發……這是一本讀後會讓人愉快的書。
　　——The Huffington Post

　　（在Why does E=mc2？）中包含瞭很多的知識和非常好的解釋。它為那些喜歡過科學或者曾經想更多的瞭解科學的人們提供瞭一個很好的機會，免去瞭他們必須再次迴到學校學習的麻煩。在閱讀這本書的時候請保持一份開放的態度和一種好奇的心態，而當你放下它時將會發現自己獲得瞭相當豐富的知識。
　　——Sacramento Book Review

精彩書摘

　　第一章時間和空間
　　“時間”和“空間”對你而言，意味著什麼呢？
　　也許，“空間”是寒冷鼕夜裏繁星點點的浩瀚蒼穹，又或許是裹著星條旗、拖著金色尾巴的火箭將神采奕奕的宇航員送入孤獨的衛星軌道時，身後留下的一片空虛。而“時間”也許就是手錶上滴滴答答的時針，抑或是隨著太陽第五十億次嚮北傾斜中，慢慢變黃的葉子。古往今來，我們都在這個藍色的星球上生活著，直觀地感受著時間和空間。
　　十九世紀末，人類在看似沒有任何關聯的幾個領域內相繼取得瞭重大的科研突破，這些科學成就促使物理學傢們重新審視我們眼中的時間和空間，以及那些停留在直觀層麵上的認識。不久之後的二十世紀初，赫爾曼?閔可夫斯基——阿爾伯特?愛因斯坦的導師以及同事，這樣寫道：“從現在開始，時間與空間已不再各自獨立存在，取而代之的是兩者混閤體的誕生。”這條著名的“訃告”，直接宣判瞭古代關於天體運行等天文理論的死刑。
　　那麼，閔可夫斯基所說的“時間和空間的混閤體”到底是什麼呢？要瞭解這個帶有濃重神秘色彩的新名詞，我們就必須瞭解愛因斯坦的狹義相對論。在狹義相對論裏，世界第一次看到瞭E=mc2這個著名的公式；由此，在繼續探索宇宙奧秘的旅程中，光速c進入瞭我們的視野，並牢牢地站在瞭科技大舞颱的正中心。
　　愛因斯坦狹義相對論的核心內容是對時間以及空間的描述。其中，最重要的一個概念是一種速度，一個宇宙中任何事物都不可能超越的極限速度——光速。在真空中，光速達到每秒299,792,458米。光以這個速度，從地球齣發，經過8分多鍾可以到達太陽，10萬年後能穿越我們所在的銀河係，超過200萬年後可到達仙女座星係——我們在宇宙中最近的鄰居。每當夜幕降臨，地球上最大的天文望遠鏡就會將目光投嚮宇宙的深處，盡全力地去捕捉最深處的點點光芒，而發齣這些光芒的恒星可能此刻早已消亡。比地球從一團星雲中誕生還要早幾十億年，也就是在大約100億年前的時候，這些星光便開始瞭自己的旅程。光速極快，但麵對星際間的遙遠距離，也顯得那麼微不足道瞭。我們能通過類似於歐洲核子研究中心（CERN）在瑞士日內瓦的大型強子對撞機這樣的設備把一些非常小的物體加速至接近光速的百分之一。
　　這個特殊速度的存在，或者說是宇宙速度上限的存在，本身就是一個奇怪的概念。如同我們接下來會在本書中揭示的那樣，將這個速度和光速聯係起來其實是一個障眼法。而在愛因斯坦的理論中，它將扮演更重要的角色，同時光為什麼以光速（299,792,458米/秒）前進也自有其原因。當然，這些都是後麵的內容。現在，我們僅僅需要知道當物體以接近光速的速度移動時，意想不到的事情便會接踵而來。有沒有任何其他的原因在阻止物體以超越光速的速度運行呢？因為給我們的感覺是，“沒有任何物體的速度能快得超過光速”，就好像在說“不論發動機的馬力有多大，自然法則導緻我們的車速無法超過每小時70英裏”一樣讓人費解。顯而易見，自然法則不像一條限速交規那樣需要交通管理部門來貫徹執行，因為整個時間和空間都是依照自然法則形成的，這些自然法則是無法在這樣的世界裏被打破的。如果它們被打破，這個世界便會産生很多無法預料的結果，這不能不說是我們的幸運。在本書靠後的章節裏，我們將發現，如果我們能超光速地移動，那麼人造時間機器就能迴到曆史上的任意時刻。可以想象，齣於某種目的或是不小心，我們迴到瞭自己齣生之前的某個時刻，並阻止瞭自己父母的相知相識。這類情節經常齣現在精彩的科幻小說裏，但是真實的世界卻無法如此編排，愛因斯坦的研究也錶明我們的世界不是那樣形成的。時間和空間以一種精妙的方式交織在一起，避免瞭這些似是而非的觀點産生。但是，為瞭究其原理，我們需要付齣代價——必須捨棄一些根深蒂固的關於時空的觀念。在愛因斯坦所描述的宇宙中，移動的鍾錶會變慢、運動的物體會縮小、人們可以到幾十億年之後的未來世界旅行。同樣在這個宇宙中，人們的生命可以被無限延長，長到人們可以看到太陽燃盡、海水蒸乾，目睹整個太陽係陷入永恒的黑暗。人們還能見證新的恒星以及行星從星塵中誕生的過程，甚至可以看到新的生命萌發在宇宙的某個角落，即使作為他們傢園的那顆星球目前還不存在。愛因斯坦的宇宙能開啓人們通往遙遠未來的高速通道，同時也能將迴到過去的大門死死關閉。
　　看完整本書後，讀者們將明白愛因斯坦如何“被迫”得齣這如夢似幻的宇宙觀，而他的觀點又是如何被許多科學實驗以及實際科技運用證明是正確的。以車載衛星導航係統為例，它的設計中就考慮到瞭地球衛星軌道中時鍾的走動和地麵上時鍾的走動快慢不一的問題。愛因斯坦的想法是大膽的：時間和空間的真麵目並不是它們錶麵看上去的那樣！
　　現在，我們有點超前瞭。在能夠充分理解和體會愛因斯坦的非凡發現之前，兩個在相對論中占有核心地位的概念值得我們仔細思考，那便是時間和空間。
　　……

前言/序言

　　本書的目的是想用最簡單的語言闡述愛因斯坦在時空方麵的理論，同時也想嚮廣大讀者展示其蘊涵的科學美感。最終我們將能通過和勾股定理難度相當的數學運算來得齣著名的質能公式E=mc2。如果你不記得什麼是勾股定理沒關係，我們到時候也會介紹它。我們另外一個重要目的是希望任何看完本書的讀者都能夠瞭解現代物理學傢們是如何思考大自然，並且建立起那些能夠對人類生活産生巨大作用和改變的理論的。愛因斯坦通過建立一個關於時間和空間的模型，為以後人們最終理解為什麼恒星會發光、為什麼電動機和發動機能夠工作做瞭鋪墊，最終他的理論也為所有現代物理理論提供瞭堅實的基礎。我們也希望這本書能夠對大傢有一些啓發，引起大傢的思考。物理本身並不存在任何問題：我們在本書中將會逐步看到愛因斯坦的理論已經發展得相當完善瞭，而且他的理論得到瞭很多實驗數據的支持。然而我們必須強調的是，總有一天愛因斯坦的理論必然會讓位於一個比它能更準確解釋大自然的理論。在科學世界裏，並沒有什麼永恒的真理，有的隻是那些現在還沒有被證明是錯誤的觀點。我們最多隻能說，愛因斯坦的理論到目前為止還是正確的。相反我們所說的不斷思考是科學迫使我們去考量大自然的方式。不管是科學傢還是一般人，每個人都有自己的直覺和感受，我們都從每天的生活當中推斷齣各種各樣的結論。如果將我們日常生活中觀察的結果放在科學的精準而不帶感情的目光下檢驗，我們常常會發現大自然在我們的直觀感受中製造瞭一些混沌。隨著本書中討論的不斷深入，我們會發現當所有的事物都以高速運行時，我們關於時間和空間的常識將被拋棄，並且被一些意想不到而又十分優雅的全新理論所取代。從中我們得到一個非常樸實而誠懇的教訓：宇宙遠比我們的日常生活中能接觸到的現象豐富許多。這也常常使科學傢們對宇宙發齣陣陣贊嘆。也許最讓人感覺奇妙的是，新的物理理論充滿瞭數學上的和諧與優雅。雖然科學有時候看上去十分睏難，但從其核心意義來說科學並不是一門復雜的學問。甚至有人大膽地說，科學就是人們試圖移除自己本身的偏見從而能更加客觀地看待整個世界的過程。也許他說的對又或不對，但不可否認的是科學對於我們瞭解宇宙是如何運轉的做齣瞭極大的貢獻。真正的難點在於我們是否能剋服相信常識的慣性。運用科學方法我們纔能瞭解並接受大自然本來的模樣，而不會受到我們固有的偏見的影響。也正因為如此，我們纔有瞭當今科技社會中所取得的種種成就。簡而言之，科學方法的確是行之有效的。
　　本書的前半部分，我們將緻力於推導E=mc2這個著名的公式。這裏“推導”的意思是，我們將展示愛因斯坦是如何得到“能量等於質量乘以光速的平方”這樣一個結論的，正如公式本身所說的那樣。如果我們稍稍對它做一番思考，可能會覺得這是個非常奇怪的結論。也許人們最常見的能量是在運動中産生的，比如有人扔齣的一個闆球恰巧飛嚮你的臉，當它打到你時你會覺得疼。這時一個物理學傢會說這是因為投手賦予瞭闆球能量，而這種能量又在當你的臉阻擋住闆球繼續運動的同時轉化到你的臉上。質量則是衡量一個物體中所含物質的多少。一個闆球比一個乒乓球的質量大，但它又比一個行星的質量小。E=mc2這個公式要告訴我們的是，就如同美元和歐元能互相兌換一樣，質量和能量可以互相轉換，它們之間的兌換率則是光速的平方。那麼當時愛因斯坦腦子裏到底是有瞭怎樣的奇思妙想纔能得齣這樣一個結論呢？而光速又是怎麼把自己塞進這個關於質量和能量的關係中的呢？本書中我們並不要求讀者有任何專業科學知識，我們也盡可能地迴避數學。盡管這樣，我們依然努力為所有的讀者提供一個真正的科學解釋（而不僅僅是一種描述）。從這一點上來說，我們希望提供些新鮮的知識。
　　本書的後半段中，我們將去看看E=mc2是如何指引人類在理解大自然的道路上前行。為什麼星星會發光？為什麼原子能比煤炭和石油更高效？“質量是什麼？”這個問題將帶領我們走入現代粒子物理世界，讓我們見識位於日內瓦的大型強子對撞機，並尋找希格斯粒子，因為它或許能幫助我們揭開質量之源之謎。在本書的結尾處，讀者會看到愛因斯坦另一個驚人的發現，那便是萬有引力其實是由於時間和空間的結構本身特點而産生的，以至於得齣“地球的公轉是圍繞著太陽做的‘直綫運動’”這種神奇的結論。

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