万物的终结（霍金学者剧透宇宙结局。与《时间简史》同样好读又宏伟的科普经典） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

我们都知道宇宙有一个开端。随着大爆炸的发生，它从一种难以想象的超高密度状态扩展为一颗包罗万象的宇宙火球，再到物质和能量的沸腾，然后形成从星球到黑洞的一切事物。

但在故事的后，宇宙会发生什么？它对现在的我们又意味着什么？

凯蒂·麦克以活泼的智慧和幽默，带我们领略了宇宙可能出现的五种结局：大坍缩、热寂、大撕裂、真空衰变和反弹。宇宙膨胀会一直持续下去吗？暗能量和熵怎样影响宇宙的未来？宇宙终结之后又会是怎样的光景？对于这些浩渺的问题，全书没有复杂的数学运算，而是采用了通俗有趣的文笔和恰到好处的插图。

在量子力学、宇宙学、弦理论等前沿科学和主流观念的引导下，本书是一次充满乐趣、出人意料的欢快之旅，将我们所知道的一切带到遥远的未来。

第1章 宇宙简介

第2章 从大爆炸到现在

第3章 大坍缩

第4章 热寂

第5章 大撕裂

第6章 真空衰变

第7章 大反弹

第8章 未来之后

后记

凯蒂·麦克（Katie Mack）

天体物理学家，宇宙灾难鉴赏家，圆周理论物理研究所宇宙学和科学传播领域的首任霍金主席，加拿大高等研究院全球学者，北卡罗来纳州立大学物理学教授。

她的研究涉及暗物质、早期宇宙、星系形成、黑洞、宇宙弦及宇宙的终命运。她曾为《卫报》《科学美国人》《对话》《天空与望远镜》《时代》《宇宙》等媒体撰稿，为BBC提供专家信息。她还是TED演讲嘉宾，并在欧洲核子研究中心等地进行演讲和参与访谈。她的讲座曾吸引霍金先生亲临现场聆听。

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从人类次思考自己的死亡以来，几千年的时间里，这个问题的哲学含义并没有改变，但我们用来回答这个问题的工具却改变了。今天，关于所有现实的未来和终命运的问题是一个坚实的科学问题，其答案触手可及，令人心痒难耐。它并非向来如此。在罗伯特·弗罗斯特的时代，天文学界仍在激烈地争论着，宇宙是否可能处于稳定状态，并且毫无变化地一直存在下去。这个想法是很吸引人的：我们的宇宙家园也许是一个稳定的、好客的地方，一个可以让我们安心变老的安全之所。然而，大爆炸和宇宙膨胀的发现排除了这个可能性。我们的宇宙正在发生变化，而我们只是刚刚开始发展理论和进行观察，以了解它究竟如何变化。过去几年，甚至是几个月的进展，终于使我们能够描绘出宇宙遥远的未来。

套用一句托尔斯泰的话：每个幸福的宇宙都是一样的，每个不幸的宇宙则各有各的不幸。我将在这本书中描述，当我们目前对宇宙并不完整的了解发生微小调整时，通往未来的道路将会如何变得面目全非：从一个自我崩溃的宇宙，到一个自我撕裂的宇宙，再到一个在膨胀的厄运之泡面前无处可逃、慢慢屈服的宇宙。在探索当今我们对宇宙及其终结局的理解的演变，并努力辨析这对我们意味着什么的时候，我们将遇到物理学中一些重要的概念，并看到这些概念不仅与宇宙末日有关，还与我们日常生活中的物理学有关。

当然，在我们中的一些人看来，宇宙末日已经是我们日常生活的一部分了。

我清楚地记得我意识到宇宙随时都可能毁灭的那一刻。当时，我和本科天文系的同学一起坐在菲尼教授家的客厅地板上，参加我们每周的甜点之夜，而教授坐在椅子上，他三岁的女儿坐在他腿上。他解释说，早期宇宙空间的突然拉伸扩张，也就是宇宙暴胀，仍然是一个谜。我们不知道它为什么开始，又为什么结束，目前我们也没有根据说它不会再次发生。谁也不能保证，当我们在那间客厅里吃饼干喝茶时，不会发生一场谁也无法幸存的急速空间撕裂。

我感到自己像挨了一记闷棍，似乎我再也无法相信脚下地板的坚固。在我的脑海中永远刻下了这样一幅画面：那个小女孩坐在那里，在突然间变得不稳定的宇宙里旁若无人地手舞足蹈着。而教授则露出了一丝幸灾乐祸的笑容，转向了下一个话题。

现在我已经是一位公认的科学家了，终于理解了那种笑容。思考如此强大、不可阻挡而又可以用数学精确描述的过程，可能会让人病态般地着迷。我们的宇宙可能的未来已经得到了描绘、计算，并根据现有的数据对可能性进行过加权。我们也许不能确定现在是否会发生新一轮激烈的宇宙暴胀，但如果真的发生了，我们也已经准备好了方程式。在某种程度上，这是一个非常值得肯定的观点：尽管我们这些渺小无助的人类没有机会影响宇宙

的结局，但我们至少可以开始了解它了。

许多物理学家对宇宙的浩瀚和强大到无法理解的力量已经有些见怪不怪了。你可以把这一切简化为数学，调整一下方程式，然后生活一切照旧。但是，当我认识到万事万物的脆弱性，以及我自己身处其中的无能为力时，这种震惊和眩晕在我心里留下了深刻的烙印。而当我抓住这个机会突然闯入这种宇宙视角后，有一种既可怕又充满希望的感觉，就像抱着一个新生的婴儿，感受生命的脆弱和无法想象的巨大潜力之间的微妙平衡。据说，从太空返回的宇航员对世界的看法都会有所改变，这就是所谓的“总观效应”。在高空看到地球后，他们可以完全感知到我们的小绿洲是多么脆弱，以及我们作为一个物种，作为也许是宇宙中能够思考的生物，本该是多么万众一心。

对我来说，思考宇宙的终毁灭正是这样一种体验。能够将思绪投放到时间的深远之处，并且拥有能条理清楚地论述它的工具，是一种智力上的奢侈。当我们问道：“这一切真的能够永存吗？”我们是在暗中确认自身的存在，将它无限延伸到未来，评估并审查我们的遗产。知悉一个终的结局给了我们背景、意义，甚至希望，并允许我们自相矛盾地从琐碎的日常关注中退后一步，同时更充分地活在当下。也许这就是我们寻求的意义。

毫无疑问，我们肯定越来越接近答案了。无论从政治的角度看，世界是否正在分崩离析，但从科学的角度看，我们都正生活在一个黄金时代。在物理学方面，近的发现、新的技术和理论工具使我们能够实现以前不可能的飞跃。几十年来，我们一直在完善对宇宙起源的理解，但对宇宙如何终结的科学探索现在才刚刚复兴。来自强大的望远镜和粒子对撞机的研究结果显示了令人兴奋（或者令人恐惧）的新的可能性，并改变了我们对宇宙遥远的未来演变中哪些事情可能发生或不可能发生的观点。这是一个正在取得惊人进展的领域，使我们有机会站在深渊的边缘，窥视终极黑暗。

我们尚不知道宇宙终结的场面是烈焰还是寒冰，或者是更加离奇的方式。我们所知道的是，宇宙是一个宏大、美丽、真正令人敬畏的存在，非常值得我们花时间去探索，趁着我们还有时间。

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Only, a singularity doesn't have to be a point - it could just be an infinitely dense state of an infinitely large universe

(general relativity and quantum mechanics) ... they don't work well together, at all...

Without a full theory of quantum gravity (something that reconciles particle physics with gravity), there's a limit to how far back we can extrapolate the universe in a way that makes sense.

... what moment that confusion sets in, we call this the Planck time, and it encompasses the time from zero to about 10^-43 seconds.

After the Planck time comes the GUT era (... 10^-35 seconds)

... at high enough energies, the forces start to merge and combine, rearranging the structure of particle interactions and the laws of physics.

... just looks complicated because of our weird low-energy perspective

The theory of inflation came to solve... the weird uniformity of the cosmic microwave background, and its tiny imperfections.

... The hypothesis is that inflation was driven by a kind of energy field subject to quantum fluctuations... which would normally only be ephemeral blips on a microscopic scale, get stretched out to large enough regions to become substantial hills and valleys in the density distribution of the primordial gas.

... a process called "reheating" brought it back up to a high temperature everywhere

the quark era ... while strong force had broken away from the GUT, electroweak force stayed intact...

finding a single quark in isolation has so far proved impossible...

quarks and gluons bounced around freely in a hot roiling mix called a quark-gluon plasma - kind of analogous to the inside of a fire, but nuclear

This quark era lasted until the universe reached the ripe old age of a microsecond...

somewhere around the 0.1 nanosecond, the electroweak force splits...

also around that time, ... a distinction between matter and antimatter

编辑推荐

★深受公众喜爱的天体物理学家

作者既是圆周理论物理研究所宇宙学和科学传播领域的首任霍金主席、加拿大高等研究院全球学者，也是推特粉丝超40万、分享欲旺盛的网上冲浪达人、宇宙灾难鉴赏家，她太擅长讲透科学知识了！

★满足你对宇宙末日的各种幻想

宇宙末日如果存在，会是什么样子？本书给出了合理的五个回答：大坍缩、热寂、大撕裂、真空衰变、大反弹。“谈笑间，樯橹灰飞烟灭”，每一种末日都会颠覆你的认知。

★轻松易懂的类比 精准直观的插图

拒绝枯燥，拒绝臃肿。高端的叙述技巧，让你切身感受科学家眼中的末世有多么狂暴。没有公式，恰到好处的图解与类比陪你探索从无穷大到零的旅程。

★拿奖拿到手软，好评如潮

被《纽约时报》《华盛顿邮报》《卫报》《新科学家》《经济学人》《出版商周刊》《科学新闻》及BBC《仰望夜空》等媒体评为年度图书。兰道尔·门罗、卡洛·罗韦利等知名人士倾情推荐。

媒体评论

在麦克的手中，这种关于宇宙末日的猜测构成了一个引人入胜的故事。她是复杂物理学的天才传播者，对天文学的热情和好奇心使她成为受欢迎的演讲者和推特红人，这一点在这本书里也很明显。

——《自然》杂志

优秀、影响深远，这本书是世俗烦恼的完美解药。

——《科学》杂志

引人入胜，优雅。尽管这本书的标题发人深省，但麦克一路上洒满了令人愉快的秘密，同时为一些关于宇宙末日的合理的场景提供了指南。

——《纽约时报》

这本书以卡尔·萨根的风格将对物理学的深刻思考和对宏观的敬畏完美结合。

——兰道尔·门罗，《What If？》作者

凯蒂·麦克是一位伟大的科学家，一位对自然充满激情的探究者，是这次探索中重要的伙伴，充满了机智和幽默。我从她那里学到了很多我不知道的事情。我发现自己盯着窗外，冥想着这一切的结局。

 ——卡洛·罗韦利，《七堂极简物理课》作者

在这本书中，一切都以巨响和呜咽声结束，或者并未结束。像许多优秀的严肃书籍一样，它也很有趣。 

——莎拉·贝克韦尔，《存在主义咖啡馆》作者

讲宇宙的过去和现在的书很多，讲宇宙的未来的书却很少。这本书立足现在看宇宙的未来，震撼之余又饱含魅力。

——苟利军，中科院国家天文台研究员

前言

欢迎来到末世

尽管在科学文献中有一些与此相关的经典论文（而且读起来很有趣），但我次接触到“末世论”这个术语，也就是对一切事物终结的研究，是在阅读有关宗教文章的时候。

末世论，或者更确切地说，世界末日，为世界上许多宗教提供了一种使神学的训诫拥有背景的方法，并以压倒性的力量使其意义深入人心。尽管在信仰上存在差异，但它们都有一个共同的观点，即末日会带来世界的终重构。在这个过程中，善会战胜恶，那些被上天眷顾的人会得到回报。也许终审判的承诺在某种程度上弥补了一个不幸的事实，即我们并不能指望这个不完美、不公平、肆意妄为的物质世界会令那些正派人的生存变得美好、有价值。就像一部小说可以被它的终章救赎或回溯般地毁灭一样，许多宗教哲学似乎需要世界的结束，而且是“公正地”结束，这样它才会有意义。

当然，并非所有的末世论都是救赎性的，也并非所有的宗教都预言了世界末日的时间。尽管2012 年12 月下旬很多人都在大肆宣传，但玛雅人的宇宙观是周期性的，就像印度教传统一样，没有特定的“终点”。这些传统中的周期并不是单纯的重复，而是充满了下一轮事情会变得更好的可能性：你在这个世界上的所有痛苦都是糟糕透顶的，但不要担心，一个新的世界即将到来，现世的不公不会对它造成任何伤害，或许还会改善它。另外，关于末日的世俗故事既包含着虚无主义的观点，即什么都不重要（到头来终将是一场空），也有令人振奋的永恒复现观念，即已经发生的一切都会以完全相同的方式再次发生，直到永远。事实上，两种看似对立的理论通常都会被认为与弗里德里希·尼采有关，在宣布任何可能给宇宙带来秩序和意义的神的死亡后，他努力思考过生活在一个缺乏终救赎之弧的宇宙中的意义。

当然，尼采并不是思考过存在意义的人。从亚里士多德到老子到波伏娃到柯克舰长到吸血鬼猎人巴菲，每个人都曾经问过：“这一切都意味着什么？”截至目前，我们还没有达成共识。

无论是否认同某种特定的宗教或哲学，我们都很难否认，知道了我们宇宙的命运，对于我们有关自身存在的思考，甚至是我们的生活方式，都必然产生一些影响。如果想知道我们在这里所做的事情终是否重要，我们首先要问的是：终结果会如何？如果我们找到了这个问题的答案，就会立即引出下面的问题：这对此时此刻的我们意味着什么？如果宇宙终将灭亡，我们下周二还必须把垃圾倒掉吗？

我自己也对神学和哲学文章进行过研究，虽然我从中学到了许多迷人的东西，但不幸的是，“存在”的意义并不在其中。大概我天生就不是思考这个问题的料儿。那些可以用科学观察、数学运算和物理证据来回答的问题及其答案，才是一直强烈吸引着我的。把整个故事和生命的意义一劳永逸地写在一本书里，这样的愿望有时候看起来很吸引人，但我知道，我只能真正接受我可以利用数学重新推导的那种真理。

书籍介绍

我们都知道宇宙有一个开端。随着大爆炸的发生，它从一种难以想象的超高密度状态扩展为一颗包罗万象的宇宙火球，再到物质和能量的沸腾，然后形成从星球到黑洞的一切事物。

但在故事的最后，宇宙会发生什么？它对现在的我们又意味着什么？

凯蒂·麦克以活泼的智慧和幽默，带我们领略了宇宙可能出现的五种结局：大坍缩、热寂、大撕裂、真空衰变和反弹。宇宙膨胀会一直持续下去吗？暗能量和熵怎样影响宇宙的未来？宇宙终结之后又会是怎样的光景？对于这些浩渺的问题，全书没有复杂的数学运算，而是采用了通俗有趣的文笔和恰到好处的插图。

在量子力学、宇宙学、弦理论等前沿科学和主流观念的引导下，本书是一次充满乐趣、出人意料的欢快之旅，将我们所知道的一切带到最遥远的未来。