????小時候，我經常問媽媽的一句話是，“媽媽我是從哪里來的?。俊?，媽媽經常會說：“你是從垃圾堆里撿來的。”于是我又會去問：“我為什么會出現在垃圾堆里呢？”……
?慢慢地長大以后，我開始對周圍的事物很好奇，于是我不停地在問，這個東西是哪里來的，那個東西是哪里來的？，以至于我終于有一天問出了“宇宙是怎么來的？”。
?宇宙是怎么來的，可能現在還沒有人給出一個確定的答案，唯一還算是被廣泛認可的就是大爆炸理論。
大爆炸
?大概100年前，美國天文學家埃德溫·哈勃（圖1-1-2），通過大量的觀測和計算發(fā)現了星體紅移現象，?所謂的紅移現象就是當一個光源遠距離離開我們時，它的顏色會變得偏紅一些。而距離越遠顏色越紅，與之相反的就是藍移現象，藍移是指光源離我們越來越近的時候，它的顏色會變得偏藍一些。
?哈勃研究發(fā)現，所有的恒星都有紅移現象，也就是說所有的恒星都在以一定的速度向著遠離我們的方向移動。
?到了1929年，哈勃通過將紅移和視亮度的比較，逐步計算出星系的紅移與它們到我們的距離成正比的關系，這個關系就是著名的哈勃定律。
哈勃說：不管你往哪個方向看，遠處的星系正急速地遠離我們而去，而近處的星系正在向我們靠近。
簡單來說就是遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去，同時它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。
這種感覺就好像星系受到了一次劇烈的爆炸一樣（宇宙來源于一次大爆炸），從而不斷奔向四面八方。有關“宇宙大爆炸”的觀點也由此開始形成。
這意味著，在很早以前，各個星體相互之間離得非常近。有人計算過并且還給出了一個大概的時間表：
大約150億年前，宇宙還是一個體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時空曲率無限大的點，這個小點就是我們常說的奇點。
然后宇宙開始大爆炸，大爆炸后10-43秒（普朗克時間，1普朗克時等于0.0000000000000000000000000000000000000000001秒），宇宙從量子背景里出現，這個階段稱為普朗克時間。
大爆炸后10-35秒：強力、電弱力和引力開始形成。
大爆炸后10-12秒：宇宙溫度仍然高達10萬億度，這時質子和中子及其反粒子開始形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子等穩(wěn)定下來。
大爆炸后13秒后：宇宙溫度降低到大約30億度，最基本的化學元素開始生成，比如,氘和氦。
大爆炸后35分鐘后：宇宙溫度降低到大約3億度，原初核合成過程停止。
大爆炸后104年后：宇宙物質已經基本形成了，然后就一直慢慢地生成到我們現在看到的這個樣子。
質能方程
大約46億年前，由一片巨大分子云中逐漸相互吸引形成了太陽系，其中，最大的部分形成了一個核心，這個核心就是太陽，其余部分繼續(xù)攤平并形成了一個原始的行星盤，繼而再形成了行星、衛(wèi)星、隕星和其他小星體等。
太陽不停地發(fā)光發(fā)熱，每時每刻都向外輻射出巨大的能量，它就像一個巨大的大火球，給地球帶來光和熱?？删退闳绱?，我們地球所接受到的太陽能，也不過是太陽全部輻射能的二十二億分之一。太陽為什么能夠持續(xù)的發(fā)光發(fā)熱，直到1938年人們通過原子核反應的原理才最終解開了這個謎題。
原來太陽含有極為豐富的氫元素，這些氫原子核在太陽中心的高溫（大約1500萬攝氏度）、高壓環(huán)境下，結合成氦原子核，同時釋放出大量的能量，并以光和熱的形式輻射出來。
有人統(tǒng)計說：太陽平均每秒鐘通過氫-氦核聚變所產生的能量相當于幾百萬個原子彈的那么大，而且這種聚變至少還會持續(xù)50億年，畢竟太陽相當大嘛。
?學過初中化學的時候我們都知道，氫和氦明明都是氣體元素，他們怎么還可以相互轉變呢？好吧，就算是他們可以相互轉化，但是為什么氫轉變成氦還會釋放出能量呢？而能量和氣體根本就是完全不同的一種東西嘛。
?著名科學家愛因斯坦（圖1-1-3）結合前輩的經驗給出了一個合理的解釋，這個解釋就是原子核聚變。核是指由質量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和超高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核相互聚合作用，從而生成新的質量更重的原子核（如氦），中子雖然質量比較大，但是由于中子不帶電，因此它能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而被釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。
與核聚變相反的核反應形式是核裂變，核裂變就是一個大質量的原子核分裂成兩個比較小的原子核，在這個變化過程中同樣會釋放出巨大的能量,當然實驗證明還是核聚變時釋放的能量更大。
?為了方便人們計算，損失了多少質量能夠換來多大的能量，愛因斯坦給出了著名的質能方程E=mc2，E是能量，單位是焦耳（J）。M是質量，單位是千克（kg），而c則表示光速（常量，c=299792.458km/s）。
希格斯玻色子
?質量可以轉換成能量，那么與之相反的能量是否能夠轉換成質量呢？1964年，英國物理學家彼得·希格斯（圖1-1-4），提出了一種粒子場，并預言說一種能吸引其他粒子進而產生質量的玻色子（一種自旋為零的粒子）的存在。
他認為，這種玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎，其他粒子在這種粒子形成的場中游弋并產生慣性，進而形成質量，構筑成大千世界。
這種理論中的粒子后來被別人以“希格斯”的名稱命名，外號“God Partical”，意思是上帝粒子（上帝好像就是通過它來創(chuàng)造世界萬物的吧）。當其他粒子相繼被發(fā)現時，在這48年中，“上帝粒子”始終遁形。
終于在2012年7月4日，當歐洲核研究組織才宣布發(fā)現一種與“上帝粒子”“一致”的亞原子粒子。
2013年3月，歐洲核子研究組織再次表示先前探測到的新粒子是希格斯玻色子。
水的三種形態(tài)
?前面說到了，原子核，粒子，玻色子什么的確實有點太晦澀了，不利于我們理解，其實我們完全可以不像科學家研究的那么高深莫測，因為我們身邊就有很好的例子來說明這一現象（備注：也僅僅為了方便說明而已）
???????? 我們就以水為例（圖1-1-5），小的時候我們就知道，水在0oC以下的時候結冰，在100oC以上的時候變成水蒸氣。
?冰是一種固體，水是一種液體，水蒸氣則是一種氣體，水的三種形態(tài)各不相同，但是他卻在我們的世界上不停地變化著。
?冰我們看得見摸得著，水則千變萬化，至于水蒸氣我們則根本看不見，因為水蒸氣其實是一種氣體，我們之所以能看見，或者說看見了白色的氣體其實是含有小水珠的水蒸氣，這種水蒸氣也叫水蒸汽，一個帶三點水，一個不帶三點水。
?一般來講，大家都知道，冰變成水，水再變成水蒸氣最簡單的方法就是加熱，其實除了溫度，人們還可以通過減壓的方法來讓水進行氣化，也就是說壓力越小水越容易變成水蒸氣，由于海拔越高氣壓越低，所以在青藏高原等高海拔地區(qū)，水的沸點是不到90。C的。一般海拔每上升1000米，水的沸點就下降3。C，而高壓鍋則正好相反，在120多攝氏度的時候，水還是液體狀態(tài)的。
不止水是這樣，其他氣體，甚至金屬也是這樣。比如液化氣、鐵和氮氣。說液化氣大家可能覺得沒什么，因為我們經?？匆?，但是氮氣明明是惰性氣體，它能夠液化和固化就很不一般了。
氮氣，通常狀況下是一種無色無味的氣體，而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的一半以上，是空氣的主要成分。在標準大氣壓下，氮氣在零下195.8℃時，變成沒有顏色的液體，繼續(xù)冷卻至零下209.8℃時，液態(tài)氮就會變成雪狀的固體。
可見，從水變成水蒸氣是一個有變成無的過程，而反過來從水蒸氣變成水則是一個從無到有的過程。
感知
?剛才我們談到了水蒸氣，說水蒸氣我們看不到，這里所說的看不到其實是指肉眼看不到，并不是說我們不能通過其他儀器進行觀測。儀器的精度決定了我們能夠觀測到物質的精度。
?比如你用皮尺去測量房屋或者操場的面積，這個很正常，但是你用皮尺去測量頭發(fā)就很難了，但是你用游標卡尺可能就比較容易了。
?一根頭發(fā)絲的粗細，用皮尺可能測不準，但是用游標卡尺就能夠測得比較準，這說明了我們認識事物甚至是世界實際上是有一把尺子的，而這個尺子的精度是以人為中心的，當尺子的精度變化時，我們觀測到時世界也隨之發(fā)生了變化。
?每個尺子上都有自己的刻度，同時也有一個最小刻度，正是這樣許許多多個的最小刻度構成了我們的尺子，當被測量的物體小于這個最小刻度時，我們一般忽略不計，只有大于這個最小刻度的時候我們才開始計數，實際上這個最小刻度就是它的精度，就是它的閾值。
?理論上講，不論是宏觀上還是微觀上，其實我們的宇宙一直都是可以度量的，只是我們現在的人很難找到這個恰當測量儀器，不過隨著科技的進步越來越多的觀測儀器被制造了出來，相信不久的將來我們能夠看到一個更加真實的宇宙。
?也許有人會問，那么我們以前觀測到的宇宙就不真實嗎？關于這個問題，很多人可能給出了不同的答案，但是思路卻大同小異：
人們認識這個宇宙，其實是通過自己的感覺器官進行感知的，或者說我們的宇宙是一種被我們感知的存在，也就是說我感覺到了它，它才存在，我感覺不到它，它就是不存在的。
對于一個盲人來講，光明是不存在的。而對于一個色盲來講，彩色是不存在的。就算是健康人，我們也有很多的光是看不見的。于是科學家就把光線分為可見光和不可見光兩部分，其中不可見光又分為紅外線和紫外線。人類不借助工具是根本看不到紫外線的。聲音也是這樣，甚至同樣是人類，在不同的年齡和不同的環(huán)境下也會有聽力和視力的差別。
那么是不是說宇宙還是由非常小非常小的粒子構成呢，這些粒子小到你現在都觀察不到，甚至比夸克都小，小到它就是一個簡簡單單的引力子？這其實還是有可能的，甚至可能我們所謂的魅力、毅力、魄力和想象力都是一種可以度量的力（圖1-1-6）。
這幾年，受到大布爾不等式的影響量子力學的發(fā)展與日俱增。甚至都已經開始了量子通信和量子計算。據說量子糾纏的速度是光速的上萬倍，甚至有人曾經斷言人類大腦的本身就是一個量子計算機。
由此也證實了：色即是空，空即是色！
