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平行宇宙:穿越創世、高維空間和宇宙未來之旅

Parallel Worlds: A journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos

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內容簡介

蟲洞、多維空間、星際旅行、多重宇宙、平行世界有無數的自己?
不只是遐想,現實世界絲毫不亞於最離奇的科幻小說。
加來道雄,世界知名物理學家、暢銷書作者
帶領我們漫遊奇妙的宇宙,將無窮的想像力推向極致。

  我們的宇宙正在死亡嗎?
  還可能有其他的宇宙嗎?
  其他的宇宙看起來會是什麼樣子?
  有可能找到通往另一個宇宙的通道嗎?


  當天文學家不辭辛勞地分析了從WMAP衛星得到像雪片一樣多的資料之後,一幅新的宇宙圖景顯現了。到目前為止,有關宇宙起源的最重要理論是「暴脹宇宙理論」,對大霹靂理論作了重大改進。在這個理論中,我們的宇宙只不過是眾多宇宙中的一個,像泡泡一樣漂浮在無邊無際的泡沫宇宙之海中,隨時都有新的宇宙在誕生。一個平行宇宙也許就懸浮在我們的頭頂上,相隔不過公釐之遙。

  對於平行宇宙這一想法,以及對於解釋平行宇宙存在的弦理論,科學家一度以懷疑的眼光看待,認為它是神秘主義者、假充內行,以及行為怪誕的人所感興趣的領域。但是今天,已有壓倒多數的理論物理學家在支持弦理論和它的最新版本M理論。因為,如果這個理論被證明是正確的話,它將能夠以簡單優雅的方式把宇宙的四種力歸結在一起,同時能夠回答「在大霹靂之前發生了什麼?」這個問題。

  加來道雄博士解釋說,世界上最重要的物理學家和天文學家正利用高度精密的波檢測器、重力透鏡、衛星和望遠鏡來尋找各種方法,以便對多宇宙理論做檢測驗證。M理論的前景非常誘人,其意義難以盡數。如果平行宇宙確實存在,加來道雄博士推測,一萬億年之後,當宇宙變冷變暗,進入科學家所描述的大凍結時,很可能高等文明能找到一種方法乘坐某種「星際救生飛船」逃離我們的宇宙。

  探索黑洞、時間機器、另類宇宙、高維空間,這是一次令人難忘的旅程。《平行宇宙》一書講述的是一場席捲宇宙學領域的革命,不可不看。

名人推薦

  葉永烜(中央大學天文研究所教授)
  傅學海(臺灣師範大學地球科學系天文組副教授)
  陳文屏(中央大學天文研究所教授)
  秦一男(淡江大學物理學系助理教授)
  布萊恩.格林恩(《優雅宇宙》作者)
  唐納德.戈德史密斯(《逃亡的宇宙》作者)
  馬丁.里斯(《我們宇宙的棲息地》作者)
  保羅.戴維斯(《怎樣建造時間機器》作者)
  尼爾.德.葛拉司.泰森(紐約市海頓天文館主任)

  《出版人週刊》、《科學人》、《Sci Fi雜誌》、《洛杉磯時報》、《聖安東尼奧快報》、《Booklist》書評,一致好評推薦

  ◆在《平行宇宙》一書中,加來道雄博士以其無與倫比的解說才能,講述了現代物理學得出的一種最令人難以置信、最激動人心的可能性,即,可能存在著廣闊無垠的宇宙之網,裡面排列著許多宇宙,也許是無窮多個宇宙,而我們這一宇宙只不過是其中之一。他運用生動巧妙的類比,幽默的語言,耐心地向讀者介紹有關平行宇宙的種種話題,從量子力學、宇宙學,到最新出現的M理論,一路娓娓道來。讀這本書做一次奇妙的宇宙漫遊吧,在專家引領下,其見解可將我們的想像力推向極限。

——布萊恩.格林恩(Brian Greene),哥倫比亞大學理論粒子物理教授,《宇宙結構》和《優雅宇宙》的作者。

  ◆喜歡宇宙論、時間旅行、弦理論和10維或11維宇宙的讀者,可能不會找到比加來道雄博士更好的引導者了,他既是一位親身從事這方面研究的學者,同時又善於以引人入勝的方式,深入淺出地講解這一難以琢磨的複雜問題,非常難能可貴。
——唐納德.戈德史密斯(Donald Goldsmith),《逃亡的宇宙》和《與宇宙聯絡》的作者。

  ◆可讀性極高,讓你輕鬆涉足在宇宙學前沿而樂不可支。

——馬丁.里斯(Martin Rees),《我們宇宙的棲息地》和《我們的最後結局》的作者。

  ◆穿越宇宙,突破宇宙,目不暇接,五光十色。加來道雄博士,世界上最優秀的科學作家之一,指點你透過物理世界的尋常表象,看到隱藏其下的奇妙世界:不可思議的暗物質及暗能量,空間中隱藏著的高維度,振動著的弦及其微小的環,宇宙就是靠它們才得以維繫。根據加來道雄博士的看法,現實世界其實撲朔迷離,絲毫不亞於最離奇的科幻小說。
——保羅.戴維斯(Paul Davies),澳洲雪梨麥覺理大學太空生物學中心,《怎樣建造時間機器》的作者。

  ◆加來道雄博士的又一力作。在《平行宇宙》中,他巧妙地將物理學的前緣變得如同一座遊樂園,使你能一邊享受樂趣,一邊又學到了愛因斯坦的相對論、量子力學、宇宙學和絃理論。但是本書的真正精髓在於,它告訴你加來道雄是如何運用這些強大的工具,來探究多宇宙是否存在,以及,在我們對上帝以及生命的意義進行認知的過程中,它們能給我們以怎樣的哲學啟迪。
——尼爾.德.葛拉司.泰森(Neil de Grasse Tyson),天文物理學家和紐約市海頓天文館主任,《起源:宇宙演變的140億年》一書的合著者。

  ◆加來道雄以一種親切的風格講述,讓故事變成更易於理解,即使是我們這些連超弦理論和噴霧彩帶之間的區別都搞不清楚的人……迷人且有時簡直令人難以置信。

——《Sci Fi雜誌》(Sci Fi Magazine)

  ◆加來道雄的書涵蓋了大量的資料……以一種清晰、生動的方式。

——《洛杉磯時報》書評

  ◆一百多年前,愛因斯坦徹底革新了宇宙論的科學。而另一位天才加來道雄,在《平行宇宙》中,再次更新了這門科學,並推測了宇宙的未來。

——《聖安東尼奧快報》(San Antonio Express-News)

  ◆知名的物理學家和作家加來道雄(《穿梭超時空》),告訴讀者科學推測可及的最新探究,另一個宇宙可能僅是平行浮動在我們這個宇宙一釐米之外的「膜」而已。但我們無法跳到這個宇宙去看看,因為它存在於超空間,已超出了我們的四維空間。可是,加來道雄寫道,科學家推測這些「膜」──一個創造M理論且可能是我們長久追求的「萬有理論」──最終可能發生碰撞,毀滅對方。這樣的碰撞甚至可能造成我們所說的大霹靂。加來道雄以一貫適於讀者的風格,討論這些從相對論方程式和量子物理學中喚出如鬼魅般的物體:包括蟲洞、黑洞及其另一側的「白洞」;宇宙可能萌生於另一個宇宙;在另一個量子世界的選擇中,也許二○○四年的選舉會全然不同。加來道雄深入研究這個宇宙的過去、現在和未來的可能性,以他的專業視野,激起讀者對僅僅超出我們鼻尖之外的可能存在空間的興趣,但他也承認,這仍是一個高度理論推測的部份,是從現在開始至我們的後代數千年所可能面臨的事;例如,當這個宇宙面臨死亡時(在「大凍結」後),人類也許能夠逃至其他宇宙

——《出版人週刊》(Publishers Weekly)

  ◆最終,當我們的宇宙死亡時,是否能夠將文明移到另一個宇宙?加來道雄,紐約市立大學的理論物理學教授,認為這種可能性的轉變出現在「多元宇宙的新興理論──世界由多重宇宙構成,我們只是其中一個。」我們的宇宙正在擴張中,「如果這個反重力繼續下去,宇宙將最終死亡,形成大凍結。」這是物理學的法則,「但是也有進化定律,當環境改變時生命可以適應環境而生存下去,或者死亡。」逃到另一個宇宙是加來道雄舉出的一種可能性,另一種方法是這個文明可以建立一個「時間隧道」並旅行回到自己的過去,一個大凍結之前的時代。第三種方法是「整個文明可以將它的種子通過空間通道,然後重建它的光輝」。加來道雄擅於解釋這些支撐他論點的宇宙學概念──其中包括弦理論、暴脹說、蟲洞、空間和時間的扭曲,以及高維空間。

——《科學人》(Scientific American)

  ◆物理學家布萊恩.格林恩著作的成功(如《宇宙結構》),證明了對弦和膜理論的關注,而其假設了物質和能量是由10或11維的實體以不同頻率振動構成。作為一名開創性的理論家,加來道雄在這個領域同時也是一位受到大眾喜愛的作家(如《愛因斯坦的宇宙》),能流利的解釋弦的本質和意涵。以純粹的理論構成而言,弦在本質上無法被檢測,但在目前正在開發的某些大科學的觀測描述過程中,加來道雄說,他期望可以發現弦在物理學上存在的證據。從樂觀的層面上說,加來道雄解釋為什麼天文物理學家喜愛弦和膜,這是可以理解的:他們解決了各種使人困惑的宇宙學弔詭,以及,加來道雄評論說,最終可表達我們宇宙的描述,可能只要一個一英寸長的公式。另方面,可能存在無數的宇宙,這是在弦理論的數學參數所允許的範圍內,既然我們注定永遠朝向一個寒冷死亡的命運發展,按照宇宙學家目前的想法,早一點計畫移民到一個溫暖的平行宇宙是有道理的。在時空的逃生路線推斷上,加來道雄採用了弦革命,這個物理學中極有吸引力的流行論述。

——吉爾伯特.泰勒(Gilbert Taylor),《Booklist》書評
 

目錄

致謝
前言

第一部分 宇宙

第一章 宇宙誕生時的情景

WMAP衛星
宇宙的年齡
暴脹
多元宇宙
M理論和11維空間
宇宙的終結
逃往超空間

第二章 荒謬的宇宙
本特利佯繆
奧伯斯佯繆
愛因斯坦的反叛
相對論的矛盾
彎曲空間的「力」
宇宙學的誕生
宇宙的未來

第三章 大霹靂
愛德溫.哈伯,貴族天文學家
都卜勒效應和膨脹的宇宙
哈伯定律
大霹靂
喬治.伽莫夫,宇宙小丑
宇宙的核廚房
微波背景輻射
弗雷德.霍伊爾,反對者
穩恆態理論
BBC演講
星星中的核合成
反對穩恆態理論的證據
星星的誕生
鳥屎和大霹靂
大霹靂的餘震
Ω和暗物質
COBE衛星

第四章 暴脹和平行宇宙
暴脹的誕生
尋找統一
大霹靂理論的統一
虛假真空
磁單極問題
平面問題
地平線問題
對暴脹理論的反作用
混亂的暴脹理論和平行宇宙
宇宙從無到有
其他宇宙會是什麼樣子
對稱性破壞
對稱性和標準模式
可檢測的對稱性
超新星——回到Λ
宇宙的相
將來

第二部分 多元宇宙

第五章 空間入口和時間旅行

黑洞
愛因斯坦─羅森橋
旋轉的黑洞
觀察黑洞
伽瑪射線爆發
范.斯托庫姆的時間機器
哥德爾宇宙
索恩時間機器
負能量問題
臥室中的宇宙
哥特時間機器
時間弔詭

第六章 平行量子宇宙
陰陽魔界
怪物的智力:約翰.惠勒
決定論或不確定?
森林中的樹木
貓的問題
原子彈
路徑之和
魏格納的朋友
去相干
多個世界
存在來自位元
量子計算和遠距傳輸
量子遠距傳輸
宇宙的波函數

第七章 M理論:所有弦理論之母
M理論
弦理論的歷史
10個維度
弦的浪潮
宇宙之音
超空間中的問題
為什麼是弦?
超對稱性
推演標準模型
M理論
超重力之謎
第11個維度
膜世界
二元性
麗莎.藍道爾
相互碰撞的宇宙
微型黑洞
黑洞與訊息弔詭
全息宇宙
宇宙是一個電腦程式嗎?
到盡頭了嗎?

第八章 設計者宇宙?
宇宙意外
人擇原理
多重宇宙
宇宙的演化

第九章 尋找來自第11維度的回聲
GPS與相對論
重力波探測器
LIGO重力波探測器
LISA重力波探測器
愛因斯坦透鏡和愛因斯坦環
你家起居室中的暗物質
超對稱暗物質
史隆巡天觀測
修正大氣熱擾動
將電波天文望遠鏡綁在一起
對第11個維度進行測量
大型強子對撞機
桌面加速器
未來

第三部分 循入超空間

第十章 萬物之終結
熱力學三定律
大崩墜
宇宙的五個階段
智慧生命能夠倖免於難嗎?
脫離宇宙

第十一章 逃離宇宙
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類文明
Ⅰ類文明
Ⅱ類文明
Ⅲ類文明
Ⅳ類文明
資訊分類
A至Z類
第一步:創立一種萬有理論,並對其進行測試
第二步:找到自然出現的蟲洞和白洞
第三步:發射探測器穿越黑洞
第四步:建立一個慢動作的黑洞
第五步:建立一個嬰宇宙
第六步:建造巨型原子擊破器
第七步:內爆機制
第八步:建造曲速引擎機
第九步:利用來自壓縮態的負能量
第十步:等待量子躍遷
第十一步:最後的希望

第十二章 超越多重宇宙
歷史觀念
哥白尼原理 VS. 人擇原理
量子意義
多重宇宙的意義
物理學對宇宙的意義是怎麼看的
創建我們自己的意義
向Ⅰ類文明過渡

詞彙表
推薦書目
譯名對照表
 

《平行宇宙》推薦

葉永烜,中央大學天文研究所教授:

  如果你有時感嘆人生便像是滾滾長江東逝水中的一個泡沫,時生時滅,意義何在?這本書便是為你而設。一閱之後,便會知道原來整個宇宙很可能也是如此。身為絃論的一個先行者,再加上無與倫比的說書人身份,加來道雄教授把整個宇宙論從愛因斯坦的相對論說起,以致當今最夯的M理論,如數家珍,娓娓道來,可以說是一本奇書。更奇妙的是這些聽來像是魔術一樣的多維世界的生滅,很多時候可以套用數學理論描述。又使你覺得不只是宇宙,連生命也有個秩序和方向。特別感動的是看到天文學者瑪格利特.蓋勒教授說:「我爭取做一些有創造性的事。我爭取教育人民。」這可說是《平行宇宙》中最寶貴的訊息!

傅學海,臺灣師範大學地球科學系天文組副教授:

  這是一本描述「已知的未知」之書,物理學家發展出弦論來探討現存的宇宙,認為我們現存的這個宇宙,可能是多平行宇宙中的一個。全書充滿想像力與智力的探索,混雜著觀測資訊、理論解構與學理上可能的時空旅行。

  我與多數人一樣,從電視上的科學頻道上認識加來道雄。他在節目中以學理探討各種目前屬於科幻層次的內容,例如光炮、時間之旅等。加來道雄是理論物理學者,是研究弦論的權威之一,也是知名的科普作家,他在本書中,以物理觀點探討穿越時空的可能性,也從哲學、宗教的觀點來看宇宙,甚至討論宇宙是否與上帝有所牽連。

  本書分為三部分,對宇宙論的源起、發展與最新發展,廣泛而全面性的整理。第一部分從最近的宇宙背景觀測結果出發,探究大霹靂學說,彙整過去對宇宙論的種種探討,並切入多元宇宙與弦論的概念,以及能否在多元宇宙間移動。

  第二部分是重心,以愛因斯坦的廣義相對論的時空結構談起,探討在時空中旅行的學理與最新發展。第三部分則是宇宙終極與生命文明的發展,如果我們現存的這個宇宙終將趨向死寂,文明能否轉換至另一個適合的宇宙存續發展,就如同歷史上的「發現新大陸」般,移民到「發現的新宇宙」。

  過去許多人瘋迷黑洞、蟲洞,現在最夯的則是暗能量、多元宇宙、平行宇宙。加來道雄以深厚的學養、條理分明帶點詼諧的筆觸,帶領讀者進入時空之旅,探索時間機器、高維空間、平行宇宙,是一趟結合觀測數據與理論探索的心靈饗宴。

前 言

  宇宙學是研究宇宙整體的科學,包括宇宙的誕生和它的最終命運。毫不奇怪的是,它經歷了緩慢的、痛苦的演變,這種演變常常被宗教的教條和迷信所籠罩。

  宇宙學的第一次革命是在十七世紀引進望遠鏡時產生的。在偉大的天文學家尼古拉.哥白尼(Nicolaus Copernicus)和約翰.克卜勒(Johannes Kepler)工作的基礎上,伽利略.伽利萊(Galileo Galilei)藉助於望遠鏡的幫助展示了天空的壯觀,首次為天空的認真科學研究打下了基礎。宇宙學的這個第一階段進展在艾薩克.牛頓(Isaac Newton)的工作中達到了頂點,他最終確定了控制天體運動的基本定律。天體的規律現在不再是魔法和神秘,而是受到可以計算和可以複製的力所支配的。

  宇宙學的第二次革命是在二十世紀引進大型望遠鏡產生的。例如威爾遜山上的一架望遠鏡有一面巨大的直徑一百英寸[二.五四公尺]的反射鏡。在二十世紀二○年代,愛德溫.哈伯(Edwin Hubble)利用這架巨大的望遠鏡推翻了幾個世紀以來有關宇宙是靜態的和永恆的教條。他證明天空中的星系正以巨大的速度離地球而去,即宇宙在擴張。這就證實了愛因斯坦廣義相對論的結果,它說空間─時間的構造不是平的和線性的,而是動態的和彎曲的。這就產生了宇宙起源第一個似乎可信的解釋,即宇宙開始於「大霹靂」,大霹靂將星星和星系飛快地向外送到太空。由於喬治.伽莫夫(George Gamow)有關大霹靂和弗雷德.霍伊爾(Fred Hoyle)有關元素起源的先驅工作,已經出現了一個概括宇宙演化的框架。

  現在正在進行第三次革命。大約只有五年時間。它是由新的電池、高技術儀器,如太空衛星、鐳射、重力波探測器、X射線望遠鏡和高速超級電腦產生的。我們現在有了關於宇宙性質的最權威的資料,包括它的年齡、它的組成、甚至它的將來和最終的死亡。

  現在,宇宙學家認識到宇宙正以脫韁奔逃的模式在膨脹,無限制地膨脹,速度越來越快,隨著時間越長宇宙變得越來越冷。如果這樣繼續下去,我們將面臨大凍結的前景,這時宇宙將陷入黑暗和寒冷,所有的智慧生命都將死亡。

  本書即是寫這個第三次大革命。不同於我先前關於物理的書《超越愛因斯坦》(Beyond Einstein)和《穿越超空間》(Hyperspace),是向大眾介紹高維和超弦理論的新概念。在《平行宇宙》中注意的問題不是空間─時間,而是在過去幾年時間內展現的宇宙學的革命性發展。這些發展是根據從世界各地的實驗室和抵達的最外圍太空得到的新證據和理論物理的新突破。我的意圖是不需要任何以前的物理學和宇宙學的背景,就能讓讀者瞭解這些發展。

  書的第一部分集中在對宇宙的研究上,總結宇宙學早期階段的進展,最後談「暴脹」理論,它給了我們至今為止對大霹靂理論的最完善表述。書的第二部分特別集中在多宇宙理論的出現,即世界是由多個宇宙組成,我們的宇宙只是其中之一。討論蟲洞、空間和時間彎曲的可能性,以及高維空間可能會怎樣連接它們。超弦理論和M理論使我們在超越愛因斯坦原始理論的道路上走出重要的一步。它們給我們進一步的證據,說明我們的宇宙只不過是眾多宇宙中的一個。書的第三部分討論大凍結,現在科學家都把它看做是我們宇宙的結局。我也提出一個認真的、儘管是推測的一種可能性。在一萬億年後,遙遠將來的高等文明也許能利用物理定律離開我們的宇宙,進入另一個更友好的宇宙,開始重新誕生的過程,或在時間上回到宇宙溫暖的時期。

  隨著我們今天收到的大量新資料,以及新的工具,像是能夠掃描天空的太空衛星,與城市大小般的新原子對撞機接近完成,物理學家感到正在進入一個宇宙學的黃金時代。簡而言之,對物理學家、宇宙起源與命運的探索者來說,一個偉大的時代即將來臨。
 

詳細資料

  • ISBN:9789869091060
  • 規格:平裝 / 480頁 / 14.8 x 21 x 2.4 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第一章 宇宙誕生時的情景
 
詩人僅需仰望天空抒發情懷,而邏輯學家卻要探索天空尋找其中的秘密。
——G.K.賈斯特(G. K. Chesterson)
 
當我是一個孩子的時候,我內心的信仰有衝突。我的雙親是在佛教的傳統下長大的。但我每週去主日學校上課,我喜歡這裡講的有關鯨魚、方舟、鹽柱、肋骨和蘋果的聖經故事。這些古老的寓言讓我著迷,這些內容是我最喜歡主日學校的地方。對我來說,有關大洪水、燃燒的叢林和逝去的流水,比起佛教的聖歌和沉思默想更讓我激動不已。事實上,這些古代有關英雄事蹟和悲劇的傳說,給我上了一堂生動的道德和倫理課,這些教育伴隨了我的一生。
 
在主日學校裡,有一天我們學習「起源」。讀到上帝在天上雷鳴般地說:「讓世界充滿光明!」這些話語聽起來比有關「涅槃」的沉思默想更為生動。出於好奇,我問我的主日學校老師:「上帝有母親嗎?」平時她回答問題總是很果斷,每次都給我深刻的道德教育。然而,這一次她被問住了,她遲疑地說上帝大概沒有母親吧。我問她:「那麼上帝是從哪來的呢?」她咕噥著說,關於這個問題她要問問牧師。
 
我當時沒有認識到我意外地觸及到一個重大的神學問題。我迷惑了,因為在佛教中根本沒有上帝,只有無始無終的永恆宇宙。後來,當我研究有關世界的神話時,我知道了在宗教上有兩種類型的宇宙論:一種理論是上帝在一瞬間創造了宇宙,另一種理論是宇宙過去、現在和將來都永遠如此。
 
我想,兩種理論不可能都是對的。
 
後來,我開始發現這些共同的主題貫穿在很多其他的文化中。例如,在中國的神學中,開始時有一個宇宙蛋。幼兒期的造物主盤古幾乎是永久地居住在這個漂浮於無形混沌海上的蛋中。當他最終孵化出世後,他長得無比地大,每天長十英尺多[三公尺多],蛋殼的上半部分變成了天,下半部分變成了地。一萬八千年後,他死了,誕生了我們的世界,他的血變成了河,他的眼變成了太陽和月亮,他的聲音變成了雷。
 
盤古神話以各種方式反映了一個在其他宗教和古代神學中所建立的主題,即宇宙是從無到有創造的。在希臘神學中,宇宙起源於混沌狀態。事實上,混沌一詞來源於希臘詞彙,意思為「深淵」。

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