本书全面阐述宇宙从哪里来，涵盖宇宙起源、发展及未来。第一章介绍宇宙的起源，讲述了描述宇宙最初阶段的大爆炸理论与暴胀理论，以及轻元素的诞生过程。第二章介绍当今的宇宙，讲述了恒星的演化、终结与形成重元素的核反应过程。第三章介绍宇宙的归宿，讲述了描述恒星、黑洞、宇宙的最终状态的理论。第四章介绍了尝试统一量子力学与广义相对论的万物理论，讲述了它的几种可能的形式。
书中巧妙地将量子和宇宙结合，尽管二者有天壤之别，但书中展示了它们之间千丝万缕的关联——最大尺度上的宇宙运转与最小尺度上的量子作用其实是紧密相连的。同时，本书还讲解了微观的现象如何影响宏观的理论。书中没有公式，而是从量子物理学的独到视角讲宇宙学，涉及了量子力学、宇宙学和自然哲学等，并用了很多巧妙、通俗的比喻，使复杂的科学原理易于理解。本书适合宇宙学、物理学爱好者阅读。

克里斯·费里，加拿大人，80后，毕业于加拿大名校滑铁卢大学，取得数学物理学博士学位，研究方向为量子物理专业。读书期间，克里斯就在滑铁卢大学纳米技术研究所工作，毕业后先后在美国新墨西哥大学、澳大利亚悉尼大学和悉尼科技大学任教。至今，克里斯已经发表多篇有影响力的学术论文，多次代表所在学校参加国际学术会议并发表演讲，是当前火热的量子物理学领域冉冉升起的学术新星。
同时，克里斯还是4个孩子的父亲，也是一名非常成功的少儿科普作家。2015年12月，一张脸书上的照片将克里斯·费里推向全球公众的视野。照片上，脸书创始人扎克伯格和妻子一起给刚出生没多久的女儿阅读克里斯·费里的一本物理绘本。这张照片共收获了全球上百万的赞，几万条留言和几万次的分享。这让克里斯·费里的书以及他自己都受到了极大的关注。

量子和宇宙
第一章：宇宙的量子起源
宇宙从何而来？
宇宙为何如此平滑？
宇宙中为什么会有物质？
元素从何而来？
第二章：宇宙的量子现实
如何揭示太空的化学成分？
我们体内的化学元素从何而来？
为什么垂死的恒星会粉碎自身？
整个宇宙是量子的吗？
第三章：宇宙的量子未来
为什么黑洞不是所有恒星的结局？
物质会永远存在吗？
黑洞会永远存在吗？
宇宙的终结会是真正的终点吗？
第四章：量子宇宙的未来
我们已探讨了什么？
万物理论可能是什么样子？
万物理论会引导我们走向何方？
前进的道路上还有哪些阻碍？
致谢
关于作者

我们都喜欢刨根问底，
追寻事物的本源。而很多问
题，往往会追溯到宇宙的起
源和宇宙中物质的起源。
比如，对于“太阳为什么
发光？”这个问题，我们就
可以一连串追问下去。
构成太阳的化学元素是
什么？这些元素是从哪里来
的？
太阳自身的引力把这些
元素紧紧压到一起，这种引
力的本质是什么？怎么把引
力应用到比太阳还大的物体
，比如星系，甚至整个宇宙
？
为什么构成太阳的元素
被紧紧压到一起，就会产生
核聚变？既然原子核会产生
变化，原子核又是由什么组
成的？它们遵循什么样的量
子物理规律？
恒星的核聚变能永远继
续下去吗？如果恒星的核燃
料“烧完了”，恒星的结局是
什么？会形成黑洞吗？
太阳光在空间中自由传
播，宇宙空间又是哪儿来的
？为什么这么大？空间会越
变越大吗？
……
我们看到，当我们从太
阳的问题追问下去，这一串
更“深刻”的问题与太阳的关
系越来越小；而这些问题，
却都在向两个方向汇聚——
基本粒子和宇宙。宇宙从哪
里来？宇宙中的物质从哪里
来？宇宙的发展变化是哪些
物理规律决定的？这些物理
规律能进一步统一吗？宇宙
的命运是什么？更有趣的是
，基本粒子，粗看起来和宇
宙好像没有关系，但是像“
基本粒子”这样世界上最小
的物体，和宇宙这样世界上
最大的物体之间，居然有极
其深刻的联系。它们又是怎
么联系上的？这些，都是我
们在追寻事物本源的过程中
要问的最重要的问题。
这些本源问题，就是基
础物理旨在回答的，也是本
书将为读者展现的内容。虽
然这些内容看起来有点难，
但是，这本书将用通俗易懂
的语言，讲清楚这些基本问
题。比如说，物理教科书中
“黑体辐射的紫外灾难”这种
让人摸不着头脑的技术语言
，在本书中用“热金属的颜
色”这种大家都懂的语言来
展现，而背后的原理，则像
“只有一堆1元的时候，你没
法付1.23元”这样简单。这
本书使用生活化的语言，为
每一个人打开了一扇理解宇
宙的大门。
这本书的另一个优点是
高质量的翻译。翻译质量不
佳是引进版图书常碰到的一
个问题，翻译质量堪比原文
的译本可谓凤毛麟角。不过
，比照英文原文，我看到这
本书的翻译质量不但不输英
文原文，语言或许还变得更
加流畅、好懂，这得益于本
文译者的专业功力和文字水
平。本文译者王清扬是中国
科学院大学的在读博士研究
生，研究方向恰是本书的主
题：理论宇宙学。王清扬同
时也是网上著名的科普大V
，是知乎的年度新知答主，
在知乎创作过上千篇科普作
品，受到近20万用户的关注
，我也是关注他多年的粉丝
之一。王清扬的翻译，无疑
为本书增色不少。
一本好书在手，无须多
说，让我们一起阅读，一起
探索宇宙吧。

从量子到宇宙，揭秘宇宙的奥秘！物理学教授克里斯·费里和杰兰特·F.刘易斯带你探索宇宙的起源和未来，领略量子物理学与宇宙结构的神奇融合！
以量子物理学为视角，深入浅出地解读宇宙的演化和未来，让你对宇宙的认知达到新的高度！
无论你是宇宙学爱好者还是物理学迷，这本书都将带给你新的视野和思考方式。

基本粒子和宇宙这些本
源问题，就是基础物理旨在
回答的，也是本书将为读者
展现的内容。虽然这些内容
看起来有点难，但是，本书
将用通俗易懂的语言，讲清
楚这些基本问题。一本好书
在手，无须多说，让我们一
起阅读，一起探索宇宙吧。
——王一，香港科技大学
物理学系副教授，著有《一
说万物》
不积跬步无以至千里，
我们的宇宙也是起源于一个
最小的单位——量子。这本
书回顾了宇宙的量子起源、
现在和未来，还在最后对理
论的前沿量子引力做了讲述
，让我们从量子的角度认识
宇宙。量子知识看似晦涩难
懂，然而本书写作有趣、通
俗，很值得一读。
——苟利军，中国科学院
国家天文台研究员，中国科
学院大学教授
探明宇宙的身世，是人
类智慧的骄傲。本书有条不
紊地讲述了侦破这个案件的
曲折历程，不仅追溯“宇宙
的起源”，而且预言“宇宙的
未来”，在这场“宇宙秀”的
中心位，则蹲守着小得无法
看到却又无比重要的东西—
—量子。当然，我们并非已
经知晓一切，书中同样交代
了前进道路上还会遇到的障
碍。如此言简意赅地阐明量
子物理学和宇宙结构的关系
，乃是本书不同凡响的一大
特色。
——卞毓麟，天文学家，
科普作家，著有《星星离我
们有多远》
你再也不会以同样的方
式看待宇宙了。
——查德.奥泽尔（Chad
Orzel），国际热销书作者
，著有《与爱因斯坦共进早
餐》和《如何跟你的狗聊量
子物理》
一趟了解我们神奇宇宙
的求知旅程，内容全面并且
易于理解。
——马库斯.乔恩
（Marcus Chown），著有
《奇怪的知识增加了》

量子和宇宙
有人说，宇宙的最不可理解之处是它居然是可以被理解的。当然，我们还没有完全理解它——至少现在还没有。
宇宙里还有许多不为人知、神秘莫测的事物。但是对于刚刚从猿类进化而来的人类来说，相较于上百亿年的宇宙演进史，人类的文明只占其中短短的几千年，所以人类对宇宙的了解其实已经很多了！
在过去的几个世纪里，我们成功地破解了宇宙中的许多奥秘。我们发现，那些决定世间万物的演化方式、支配物体之间相互作用的规律并非是用文字来书写的，而是被数学方程式描写的。400年前，伽利略、开普勒和牛顿踏出了探索宇宙的第一步。从那时开始，宇宙的数学秘密就被我们一点一点地揭示开来。那些看似神秘的现象，例如电和磁、物质和光、热和能量逐渐被探索、定义、解释，并最终在美妙的数学方程式中得到阐述。
到19世纪末，物理学似乎马上就要迎来大结局。据说，开尔文勋爵曾说过：“科学上已没有什么新东西可以探究了，剩下要做的就是以越来越高的精度进行测量。”
但这种守成的科学思想很快就站不住脚了。一系列科学革命可以追溯到20世纪之初，那时，一位42岁的德国物理学家试图理解这个世界。
马克斯·普朗克试图寻找物体被加热后发光的原因。当然，许多东西被加热后只会燃烧（一种物质转化为另一种物质的化学反应）。但如果你见过铁匠打马蹄铁或者火堆里的铁棍，你就会知道加热的金属会发光。刚开始，它会发出玫红色的光芒，但随着温度的升高，金属会变成蓝白色。那么问题来了，被加热的金属的颜色为什么是这个样子？
普朗克并没有用一些笼统的含糊其辞的术语来解释加热后金属的颜色。他想更准确地描述观察到的热金属的颜色——为什么红色比蓝色多？当加热某物时，它会先变成红色，然后再变成蓝白色。为什么会这样？他的内心渴望得到答案。
普朗克并不是第一个尝试回答这个问题的人，但在他之前的每个人都失败了。那些物理学家按照自己所理解的物理定律推导热金属颜色的数学公式。他们知道光是由于金属内部的微小电荷（我们现在知道是电子）来回振荡而发出的。而加热金属会给这些小电荷更多的能量，因此它们会更剧烈地振荡，发出更多的光。这使科学家意识到，发光的颜色与振荡的电荷之间应该存在千丝万缕的联系，因此他们研究的关键在于确认热现象所具有的能量如何影响电荷的振荡。
不幸的是，他们的数学公式推演失败了。科学家可以正确地解释热金属发出的光中能量较低、波长较长的红光的总量。然而他们的数学公式显示，能量更高的蓝光的总量应该比红光的总量更多，这与实验结果相悖。同时数学公式也预言，在热金属发出的光中应该会存在比蓝光能量更高的辐射，比如紫外线、X射线和伽马射线，而它们在实验中根本就没有被观测到。这些疑难被称为“紫外灾难”，它标志着经典物理学对这个世界的认识存在局限性。
普朗克一开始也处于失败的边缘，这促使他尝试采用了一些激进的物理思想。这其实挺出人意料的，因为普朗克是一个保守的人（正如同为物理学家的马克斯·玻恩在普朗克的讣告中所描述的那样），他对猜测持怀疑态度。激进不是他的天性，但他觉得自己别无选择。因为他无论如何也无法根据自己所理解的物理定律去解决热金属的颜色问题。
量子假说
普朗克的想法是：考虑电荷的振荡是离散的，以不可分割的一份一份的形式出现。用“离散”来形容电荷的运动看上去可能是一种很奇怪的说法，但如果你把它换成金钱，就很容易理解。想象一下，现在你有一堆1美元的钞票。如果我让你从这堆钱中数出一部分，你总是会得到整数的金额，如0美元、1美元、2美元……在只有一堆1美元钞票的前提下，你永远不会数出1.23美元这个金额，除非你把钞票撕碎——这实在是个坏主意！
普朗克假设：在一个炽热的物体中，电荷的振荡模式是离散的，就像在一堆1美元的钞票中数钱一样。电荷的振荡被禁止在这些离散模式之间连续变化。虽然当我们在谈论物理定律和理论时使用“禁止”这样的词可能有点奇怪，但我们想说的是，普朗克只是把这些奇怪的新规则写入了他的数学公式当中，来看一看这能推导出什么样的结论。他一开始其实也不知道为什么会有这样的规则。
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