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萬物的終結:宇宙毀滅的5種方式

萬物的終結:宇宙毀滅的5種方式

The End of Everything (Astrophysically Speaking)

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編輯選書

大腦的連續後空翻

「我們一起來做個思想實驗。」書中展示了宇宙可能終結的不同方式,帶領讀者深入探討每一種理論的技術細節,整本書用上所有宇宙已知的理論概念,書中涵蓋宇宙學、物理學、天文學,在終結的過程我們學到了宇宙微波背景、黑洞、宇宙常數、暗能量、多重宇宙等概念,除了驚人的知識量外,作者的思考實驗更是她最強大的部分。先想像一下,你站在整個宇宙之中,書中的文字論述像是重力一般,而我們都一同奔向宇宙的終結,感覺像是看了五遍諾蘭的電影,大腦被連續做了好幾次後空翻,在某些章節中迷失是不可避免的,但卻是一場非常過癮的旅程。宇宙的問題經常要花好幾百年的時間收集數據,宇宙學家多的是這輩子無法解決的問題,但又有什麼關係呢?

優惠組合

 

內容簡介

---紐約時報著名書籍--
--NPR科學週五讀書俱樂部精選--
--《華盛頓郵報》、《經濟學人》、《新科學家》、《出版商周刊》
以及《衛報》評為年度最佳圖書
 
大崩墜、熱寂、大撕裂、真空衰變、回彈……
5個迥異的宇宙末日場景,到底誰會勝出?
以有涯隨無涯,一本書看懂宇宙結構,以及背後深層的演變力量。
 
  我們都知道宇宙有個開端。大約138億年前,宇宙從難以想像的密度狀態,變成蘊涵萬物的宇宙火球,再變成逐漸冷卻的物質和能量流體,為我們今天所看到的恆星和星系埋下種子。接著,行星形成,星系碰撞,宇宙大放光明。然後,在一個螺旋星系邊緣附近,圍繞著一顆普通恆星運行的一顆岩石行星上,孕育出了生命。其中有種細長瘦弱的雙足哺乳動物,會以閱讀物理書籍為樂。
 
  而在大約50億年後,目前中年的太陽將膨脹為紅巨星,吞沒水星和金星的軌道,屆時地球將化為一顆被燒盡、了無生機、滿布岩漿的石塊,最終會被捲入太陽外層而結束。不過,到時候人類或許已搬到其他星球,甚至其他星系,建立新家園,人類依然可以立足。
 
  但如果是宇宙的死亡,對我們和萬物又意味著什麼?
  如果宇宙終將有個故事的結局,那人類不就終將無處可以容身?
  倘若如此,那麼宇宙的結束會是和平的消逝,還是戲劇性的災難?而這一切對現在的我們有著怎樣的意義?
 
  天文物理學家暨宇宙災難鑑賞家凱蒂•麥克(Katie Mack),以活潑的智慧和幽默,帶我們領略了宇宙可能出現的五種結局:大崩墜、熱寂、大撕裂、真空衰變和回彈。
 
  宇宙膨脹會一直持續下去嗎?暗能量和熵怎樣影響宇宙的未來?宇宙終結之後又會是怎樣的光景?麥克以其平易而有趣的文字和生動的插圖,傳達出宇宙學的研究現況。談的是末世,卻在探討最終誰勝出的過程中,藉由呈現一個又一個截然不同的末世場景,帶出宇宙的形狀和結構,物質和能量的分布,以及控制其演變背後的力量,揭示了基本的真理,藉此拓展讀者思維,提醒我們自己在浩瀚宇宙中的位置。
 
  透過探討末日,作者深入當前支持或反對每種可能性的最佳證據。書中沒有複雜的數學運算,而是採用平易近人而有趣的文筆和恰到好處的插圖,透過現實中不斷仍在變動的知識,讓我們看到人類雖渺小,卻擁有可以超越平凡生活、放眼虛空能力。
 
  這是一場充滿樂趣、出人意料的歡快之旅,將我們所知的一切帶往最遙遠的未來。
 
好評推薦
 
  【專文推薦】
  曾耀寰  中研院天文所研究技師、《科學月刊》總編輯
 
  【共同推薦】
  吳建宏  中央研究院物理所研究員
  PanSci 泛科學
 
各界讚譽
 
  一次關於潛在宇宙末日激動人心的旅程……除了深厚的專業知識之外,麥克女士對傳達宇宙末日細節、富感染力的熱情,使得《萬物的終結》超越我讀過的任何相關主題的書。——《華爾街日報》
 
  優秀、影響深遠……這本書是消除世俗憂慮的完美解藥。――《科學》
 
  麥克將宇宙的終結變成了一個起點,並對科學的力量進行了平易近人、熱情的調查。生動而原創,是科學寫作的範本。——《出版人週刊》,2020年最佳非小說類作品
 
  引人入勝,優雅……本書的標題發人深省。作者一路上傳遞了令人愉快的深奧知識,同時為宇宙終結的一些最合理場景提供了指南。——《紐約時報》
 
  閱讀《萬物的終結》是種樂趣。麥克的風格很個人化,而且非常有趣,引導我們沿著充滿科學奧祕和神祕的宇宙時間線前進……我發現這很有幫助——當然不令人放心,而是拓展思維,提醒我們在浩瀚宇宙的位置。——詹姆斯‧格萊克,《紐約時報》書評
 
  麥克對我們可能的終結進行了旋風式的導覽,以及研究這些選擇揭示了物理學的哪些部分。她透過非正式但嚴謹的文筆描述了潛在結局的奇怪問題和含義。——《科學美國人》
 
  如果你需要片刻時間從日常生活中轉移注意,前往遙遠的宇宙未來,我強烈推薦《萬物的終結》。在本書中,麥克似乎情不自禁地將複雜的物理概念描述得「很有趣」和「很酷」。——《新科學家》
 
  在麥克手中,這種(關於宇宙終結的)推測構成了一個引人入勝的故事……她是位才華橫溢的複雜物理學傳播者,對天文學的熱情和好奇心使她成為受歡迎的演講者,這個道理顯而易見。――《自然》
 
  思考末世的科學實際上是帶來強烈的興奮感……麥克令人愉悅的寫作風格,讓對宇宙終結的推測變得出乎意料地有趣。——柯克斯評論
  
  任何想知道在布萊恩•格林的《眺望時間的盡頭》之後該讀什麼的人,都會喜歡這本結合機智與深刻思想的書。——圖書館雜誌
 
  這本書告訴你宇宙隨時可能終結,但它是如此美好,以至於你會支持它不要結束——至少在你讀完這本書前不會。麥克詼諧、清晰的散文令人無限愉悅。——亞歷珊卓•佩特里,《華盛頓郵報》專欄作家
 
  一切都會消亡,甚至宇宙。但這會是一場和平的消逝,還是一場戲劇性的災難?科學家並不確定,但麥克為這些可能性提供了專業且有趣的指南。誰能料到一本關於宇宙終結的書可以傳達如此龐大的科學熱情? ——蕭恩‧卡羅爾,《詩性的宇宙》一書作者
 

作者介紹

作者簡介
 
凱蒂•麥克(Katie Mack)
 
  天體物理學家,宇宙災難鑒賞家,圓周理論物理研究所宇宙學和科學傳播領域的首任霍金主席,加拿大高等研究院全球學者,北卡羅來納州立大學物理學教授。她的研究涉及暗物質、早期宇宙、星系形成、黑洞、宇宙弦及宇宙的最終命運。曾為《衛報》、《科學美國人》、《對話》、《天空與望遠鏡》、《時代》、《宇宙》等媒體撰稿,為BBC提供專家資訊。她還是TED演講嘉賓,並在歐洲核子研究中心等地進行演講和參與訪談,講座曾吸引霍金先生親臨現場聆聽。
 
譯者簡介
 
蔡丹婷
 
  師大翻譯研究所畢業。坐過辦公室,當過英文老師,但還是最喜歡翻譯,最愛的是家人。極喜歡窩在家中推敲字句的日子,更喜歡透過不同語言接觸新知,夢想是能使用八國語言。過去二十年主要為HBO頻道及Discovery系列頻道翻譯字幕,譯有《綠手指聖經》、《形狀:資訊、生物、策略、民主和所有事物背後隱藏的幾何學》、《我們為何相信:從鬼魂、神和外星人,到陰謀、經濟和政治,大腦如何打造信念並鞏固為真理》等著作。
 

目錄

推薦文:科學以有涯隨無涯,探索萬物的終結   曾耀寰

第一章:宇宙緒論 Introduction to the Cosmos
第二章:大霹靂至今 Big Bang to Now
第三章:大崩墜 Big Crunch
第四章:熱寂 Heat Death
第五章:大撕裂 Big Rip
第六章:真空衰變 Vacuum Decay
第七章:回彈 Bounce
第八章:未來的未來 Future of the Future
第九章:後記 Epilogue
致謝 Acknowledgments
 

推薦文
 
科學以有涯隨無涯,探索萬物的終結
曾耀寰(中研院天文所研究技師、科學月刊總編輯)
 
  季路問事鬼神。子曰:「未能事人,焉能事鬼?」敢問死。曰:「未知生,焉知死?」當中的季路就是子路,子路個性直來直往,是個血性漢子,有一次問孔子如何侍奉鬼神,孔子直說,侍奉人都不能,豈談鬼神。鬼神與死相干,子路就接著問何為死,孔子依著相同的因果邏輯思維反問,生都搞不清,怎能搞清死亡。
 
  死亡是一種終結,英國經濟學家凱因斯曾說:「說到底,我們所有人都會死。」這是無法避免的事,不論是公侯將相,還是販夫走卒,都是一樣。不同的宗教對生死有不同的詮釋,佛家講的是輪迴,基督教講的是末日,這些都是讓世間的人們能夠淡然,或者接受現世的難,雖說一切苦難和不如意無法避免,但期待有美好的下一世,或者在末日的時候,獲得上帝的救贖而解脫。
 
  未知生焉知死,西方哲學家也是從宇宙萬物的起源開始說起,西元前600年左右的泰利斯說水是萬物之源,阿那克西米尼則把風或空氣看作是原始物質,赫拉克利特認為宇宙是一團活火,恩培多克勒主張萬物是由土、氣、火、水四種元素構成,中國自古談的是金、木、水、火、土,這都是素樸直觀的說法。對於萬物起源的科學發展,要到19 世紀化學周期表的完備,以及20世紀物理的原子論,才有清楚的認識。至於宇宙的生,得靠天文學家的精密觀測和愛因斯坦的廣義相對論(1915年),才能一探宇宙的初始。現今瞭解的宇宙起始於137.87±0.2億年(2018年卜朗克太空望遠鏡資料),我們現在稱大霹靂。在沒有時間、沒有空間的狀態下,突然的大霹靂,產生了時間和空間,我們看到的遠方天體,都隨著空間的膨脹而離我們越來越遠,這後續的發展到現今模樣,本書的第二章〈從大霹靂到現在〉有精彩說明。
 
  莊子曾說:「吾生也有涯,而知也無涯。以有涯隨無涯,殆已!已而為知者,殆而已矣!」因此朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋,人的一生少逾百年,最早文字當數三千五百年前蘇美人的楔形文字,相較宇宙的138 億年,豈不與朝菌蟪蛄無異。更何況在短短歲月汲汲追求宇宙起源,只會更加疲累不堪。但我們人類憑藉著科學理論,加上天文觀測的證據,不僅有涯隨無涯,更有甚者,說出了宇宙至今的演化大要,還可以進一步探討宇宙的終結!這是莊子無法想像的境界。
 
  我們離宇宙的終結更是遙遠,先從近的開始,我們的太陽大約只剩50 億年的壽命,在太陽快用盡發光的能量來源前,會先經過紅巨星的階段,體積膨脹,當擴張到地球時,地球將會被太陽吞噬,進入高溫的煉獄,沒有生物能存活下來。這只是我們地球的終結。說到萬物的終結,就得知道宇宙未來的演化。20 世紀發展的廣義相對論以及天文觀測顯示,宇宙要不是持續膨脹,或是膨脹到後來,進入塌縮的階段,從這些過程,本書作者列出了萬物終結的五種可能:大崩墜、熱寂、大撕裂、真空衰變和大反彈。
 
  宇宙的持續演化都照著科學腳本,如果一開始宇宙膨脹的速度不夠,就會像我們原地向上拋球,上升的球速越來越慢,最終停止上升,重新落回地表,這是大塌縮的概樣。但如果宇宙一開始膨脹速度夠快,物質之間的萬有引力無法造成大塌縮,這時宇宙就無止境的不斷膨脹,在漫長無止境的歲月,所有的恆星終將如太陽一樣用盡燃料,這時宇宙黑夜降臨,根據熱力學第二定律,整個宇宙達到最大熵值,進入熱寂狀態。
 
  20 世紀末,兩個獨立研究團隊分別觀察到宇宙暗能量的證據,顯示宇宙加速膨脹。這就像是向上拋球,球裝了引擎,一直加速向上飛去。現如今宇宙就像裝了暗能量引擎,不斷加速膨脹。但科學家不清楚暗能量是為何物?暗能量會讓星系和星系之間的空間拉開,甚至原子和原子也被拉開,拉大的程度是越來越厲害,整個宇宙最後被無情地撕裂開來。
 
  廣垠的宇宙也受到量子的掌控,粒子物理學標準模型的考量會帶來量子的真空衰變,粒子高速碰撞後,有可能「在你身邊創造出一個量子死亡泡,引發無法想像的毀滅過程,撕裂空間直到永遠」。再更純物理理論的想像,「早期宇宙被兩個相鄰三維膜的劇烈碰撞所加熱,其中一個膜包含後來成為整個宇宙的物質」。碰撞後的兩個膜相互遠離,這兩個膜有可能會碰在一起。這樣不斷地遠離、重逢,再反彈,「一個膜世界火劫宇宙就是一連串永無休止、毀天滅地的宇宙級鼓掌」。
 
  曾有一齣連續劇的大反派對著男主角說:人死了,就什麼都沒了!宇宙萬物也是一樣,五種終結方式令人沮喪,充滿著悲觀的未來,但科學家仍以有涯隨無涯的精神,不斷發展新的理論理解宇宙,不斷用最新的觀測工具看清宇宙,探求宇宙的真相,這些都可以在本書裡學到,不可錯過。
 

詳細資料

  • ISBN:9786267255759
  • 叢書系列:鷹之眼
  • 規格:平裝 / 240頁 / 14.8 x 21 x 1.75 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第二章  
 
從大霹靂到現在
 
開始就暗示了結束,也需要結束。――樂克(Ann Leckie),《輔助正義》(Ancillary Justice)
 
我很喜歡關於時間旅行的故事。我們當然可以輕易對時光機的物理原理吹毛求疵,或把出現的各種悖論一一列舉出來,但這個想法十分吸引人,即我們也許能找到一種方法,打開通往時間的大門,讓我們能知曉並干預過去和未來,讓我們擺脫這列失控的「現在」列車,無情地駛向某種未知的命運。線性時間似乎是如此受限,甚至是浪費—為什麼僅僅因為時鐘向前移動了幾格,我們就永遠失去了這些時間、所有這些可能性?我們可能已經習慣了嚴格的時序壓迫,但這並不意味著我們必須喜歡它。
 
幸運的是,宇宙學能幫上忙。當然,不是任何實際意義上的—我們在談一個相對深奧的物理學分支,它絕不可能讓你拿回昨天丟在火車上的雨傘。只不過雖然你的生活保持不變,但關於存在的其他一切都永遠改變了。
 
對宇宙學家來說,過去並不是遙不可及的失落境界。它是一個真實的地方,是宇宙中一個可觀測的區域,也是我們投入大部分工作時間的地方。我們只要安靜地坐在辦公桌前,就能觀察到數百萬甚至數十億年前天文事件的進展。這個技倆並不是宇宙學特有的,而是我們所處的宇宙結構所固有的。
 
歸根究底其實就是一句話:光的傳播需要時間。光速很快—大約每秒3億公尺—但仍然不是即發便至。在日常生活中,當你打開手電筒時,手電筒發出的光大約每奈秒(10-9秒)前進30公分,而你所照亮的物體反射回來的光線,需要同樣長的時間才能映入你的眼簾。事實上,不管你看的是什麼,你所看到的影像(其實只是物體反射的光進入你的眼睛)在送到你眼前時,都已經有點舊了。從你的角度來看,在咖啡館裡坐在你對面的人,已經是過去幾奈秒的人了,也許這多少解釋了他們留戀的表情和過時的時尚感。就你而言,你所看到的一切都已成為過去。如果你抬頭看月亮,你看到的其實是1秒多一點之前的月亮。你看到的太陽是8分鐘多前的。而你在夜空中看到的星辰,更是來自遙遠的過去,從幾年到幾千年不等。

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