如果和光线一起旅行

光除了有波粒二象性，还有个独特的性质，那就是它在任何惯性参照系中的速度都是恒定的——无论是在超音速飞机上，还是在静止的地面上，光的速度都是每秒约30万公里(以下用c表示)。

这是非常奇怪的，因为除了光以外，没有别的东西是这样。二般物体运动的速度是相对速度，会因为参照系的不同而不同。设想你在街上追一个小偷，你们的速度都是每秒5米。因为你和小偷的速度一样快，你们之间的距离并没减少，小偷相对于你来说是静止的(速度为O)，而相对于站在一边看热闹的人却是运动的(5米／秒)，也就是说，小偷对于你和看热闹的人的速度是不一样的。

如果把小偷换成一束光(速度为C)，而且你也以光速追赶，因为光在任何参照系里的速度都是C，所以小偷无论对于你还是看热闹的人的速度都是一模一样的C，不因和谁比较而改变。

如果和光线一起旅行，情形会怎样？爱因斯坦16岁就在思考这个问题，而这个问题帮助他开启了相对论的大门，让人类对世界的认知向前迈进了一大步。

爱因斯坦小时候很普通，除了好琢磨怪问题外，没有任何迹象表明他日后会成为天才。他父亲曾问他的校长他适合做什么职业，得到的回答是“职业对他来说无所谓，他干什么都不会成功的。”爱因斯坦两次才考取大学，在大学依然不被老师喜欢，一位物理学讲师对他说：“你很有热情，但在物理学方面没有前途。为了你自己，还是改学其他专业吧！”

毕业之后，他想找份助教工作做科学研究，但没地方要他。为了生存，他甚至动过在街头拉小提琴卖艺的念头。看到父亲为他找工作到处求人，他伤心地写道：“对于我的亲人来说，我纯粹是个负担……我要是死了，他们肯定会过得更好。”

不过这一切并没有阻挡他继续寻找答案，尽管这探寻和谋生毫不相关。1902年，23岁的爱因斯坦好容易才通过父亲的朋友在瑞士伯尔尼专利局找了个小职员的差事，他一边干着这份安稳的工作，一边继续研究与思考，这样一做就是7年。

他意识到，假如坚持认为时间和空间是固定不变的，就解释不了光速在任何参照系中都恒定的现象，于是提出了一个时间和空间在不同的参照系中可以改变的理论，这就是相对论(见附录)。该理论认为，速度会导致时间变慢，空间在速度方向上被“压缩”，而物体的质量增大。

让我们假想一个场景来理解速度对空间和质量的影响。一个武林高手将一把宝剑掷向敌人，如果宝剑飞得足够快，其长度可以缩短到匕首那么短(但宽度不变)，这不是因为它的分子结构被压缩了，而是因为它所处的空间(相对于站在地上的武林高手)被压缩了。而且宝剑变得非常重——其质量因速度而增加了。  让我们用另一个思想实验来理解速度对时间的影响。设想有甲乙两个20岁的双胞胎，甲乘宇宙飞船作0．9倍光速的太空旅行，而乙则留在地球。甲飞了十年后回到地球，才30岁，乙却已经43岁，这是因为速度会导致时间减慢，甲老了10年，而乙却老了23年(为了能简单地阐明道理，笔者在此处忽略了甲起飞和降落时加速度对时间的效应)。现代物理对这差异并不吃惊，甚至给这类现象取了个名字，叫作“双生子佯谬”(“佯谬”是指一个命题看上去错误，但实际上不是)。

时间并非固定不变，古人已经想到这种可能性了。中国人自古就有“天上一天，地上一年”的说法。南朝梁任日方著的《述异记》里有这样一个科学幻想一样的故事：晋代时，有个叫王质的人，他在山中砍柴时看到几个小孩，有的在下棋，有的在唱歌，王质就到近前去听。小孩把一个形状像枣核一样的东西给王质吞下，他竟然不觉得饥饿了。过了一会儿，小孩对他说：“你为什么还不走呢？”王质这才起身，却发现砍柴斧的柄已经完全腐烂了。等他回到人间，与他同时代的人都已经逝去了。

佛教对时间也有类似的理念。据说弥勒佛是未来佛，在人类时间567，000万年后才会降临人世，但这段时间在佛的世界里只有4，000年，也就是说，佛的世界里，一年等于人间1，417，500年。P28-31

本书是许多人努力的结晶，我想对他们表达深深的谢意。

书的起源是与校友及好友、资深出版人杨文轩分不开的。我们在聊人生、哲学、宗教等话题时，时任华文天下总编辑的文轩鼓励我写点什么，于是我写了一个寓言体小说。经好．友叶静和薛芳介绍，中国发展出版社的编辑马英华读了这篇稿子，建议我写本书来解释其中的科学和哲理。当时我碰巧有幸被造就(www．zaojiu．tv)的创始CEO汤维维邀请，做了个关于人生与世界的演讲，其中提到了许多相关的科学和哲理，我便以该演讲为基础写成了《我·世界》。

记者出身、文笔优美的叶静是本书的策划编辑，在创建书的初始架构时贡献了许多思想，并亲笔撰写了许多内容，包括“揭开世界秘密的人们”一章(紫章)。没有她长期不懈的鼓励和帮助，不厌其烦的反馈、修改和指导，就不会有这本书。

马英华对本书所做的工作尤其让我感激。她对书中的思想不仅有着深刻的理解，而且做出了独到的贡献，并介绍了许多有识之士和我交流探讨。

杨悦、刘晓蕾、陈卫卫、王增伟、薛芳、薛峥、车凤、向平、马志明、陈小曼、苏力克、吴雁南等在书的设计、内容、校阅、出版等诸多环节给予了许多帮助，也非常感谢。

书中有几幅插图是必应(Bing．com)中“免费分享和使用”类里找到的图或其改进版，在此对作者一并致谢。

光子

2017年4月15日

红章 传统的“盒子世界”

 常人眼里的“盒子世界”

 “盒子”是什么做的

 ·物质即能量·零能量宇宙

 空间中是否什么都没有

 世界从哪儿来

 光是什么

 ·光是波还是粒子·光的波粒二象性·对立即互补

 如果和光线一起旅行

橙章 真实的世界

 “盒子”因“蚂蚁”而存在

 ·观察导致现实·薛定谔的猫和“乒乓球云雾”

 ·观察的魔力：量子芝诺效应·谁是观察者

 意识是什么

 ·我思故我在·“我”不是我的身体

 ·意识不等同于大脑的机能·意识是不同于物质的存在

 什么是真实

 ·眼见为实吗·柏拉图与庄子的真实

 世界的“物心二相性”

黄章 “我·世界”

 以“我”为中心的物理世界

 ·你所感知的世界与我不同·你对世界测量的结果与我不同

 ·速度“撕裂”时空·重力场“撕裂”时空·世界是个性化的

 以“我”为中心的世界观

 ·以“我”为中心的科学·每个人心中都有一本历史

 ·价值因人而异·以“我”为中心的宗教

绿章 世界是被设计出来的吗

 适于人类生存的非生物界

 反随机而行的生物界

 ·生命从哪儿来·随机突变无法解释进化的全部动力

 ·随机突变无法导致如此复杂的生物

 ·人类的神奇难以用随机突变解释

 设计与随机之争

 ·随机无法解释美·随机无法解释“缘”

 青立早

 触摸世界的边缘

 世界是圆的

 ·对称和圆·洛书中的数学对称·阴阳

 ·对称、圆和阴阳的统一·什么是零

 无古无今：时间的阴阳

 ·现在决定过去·你的“现在”并非我的“现在”

 世界的阴阳

 ·世界的边缘·像光一样快，太阳一样永恒

 世界“外面”的世界

 ·梵和轮回·明世界的池塘

 神存在吗

 ·上帝头盔·神是智慧的洋葱·科学和宗教的统一

 ·天人合一：“我”和“我的世界”不可分割

蓝章 活在“我·世界”

 做世界的主人

 ·我是唯一的司机·答案不在身外·勿为后代而活

 ·优缺点的阴阳·不笑不足以为道·毫无畏惧地活着

 冲世界微笑

 ·微笑的魔力·人与人之间看不见的联系·走向智慧，走向爱

紫章 揭开世界秘密的人们

 当图书管理员的老子

 做鞋补贴家用的庄子

 令人脑洞大开的芝诺

 因“不务正业”被告的德谟克利特

 柏拉图：世界只是个影子

 几何之父欧几里得．

 终生没人支持的罗巴切夫斯基

 神父哥白尼

 布鲁诺：火，不能征服我！

 以献身教会为理想的近代科学之父伽利略

 靠占星算命赚外怏的开普勒

 笛卡尔：三个神奇的梦

 踏着科学走向上帝的牛顿

 28岁挑战牛顿的托马斯·杨

 从仆人到电学之父的法拉第

 没人愿意听他讲课的麦克斯韦

 “鳄鱼”卢瑟福

 向上帝走去的普朗克

 认为结婚是做奴隶的爱因斯坦

 和爱因斯坦争论了三十年的玻尔

 从历史本科转读物理博士的德布罗意

 海森堡：战犯还是英雄

 薛定谔：反对量子理论的量子物理奠基人

 庆祝父亲去世的狄拉克

 认为自己双手沾满鲜血的奥本海默

 6岁心算8位数除法的诺依曼

 用手摸高压线的惠勒

 霍金：轮椅禁锢不了他的思想

 附录

 重要科学发现和科学原理

 暗物质和暗能量

 零能量宇宙假说

 量子物理

 双缝实验

 物质波、几率波与波函数

 诺依曼一维格纳诠释

 惠勒延迟选择实验

 量子芝诺效应

 波粒二象性

 测不准原理

 互补原理

 相对论

 狭义相对论

 广义相对论

 弦理论

 濒死体验

 清醒梦

 催眠

后记

 “我·世界”的道德问题

 鸣谢

 编辑手记

给你一个简单的测验(请选择正确或错误)：

——被截肢的人能感到自己并不存在的肢体的疼痛？

——有人能控制自己的梦境？

——月亮在没人观察时并不存在？

——时间有个起点？

——有种科学技术能让人感到神就在身边？

如果你的回答都是“不”“不可能”或“不知道”，那你并不了解你所身处的世界，因为今天的科学对这些问题的回答都是响亮的“Yes！”

这些问题的答案隐含着近代科学对世界和人类的惊人发现。意识是什么？现实是什么？“我”从哪里来？科学在向这些问题不断逼近。今天的科学所展示的世界，已经和释迦牟尼、耶稣的时代非常不同，今天的人们理应更加博大和智慧。

但自古至今，总有许多人的心灵是闭锁的，对神奇的新发现视而不见。他们或因为不幸的处境，或因为对金钱、权利、地位的一味渴慕，迷失在滚滚红尘里——他们不明白世界究竟是怎么回事，自己为什么会在这儿，却追求着并不能让自己快乐的东西，在流俗的轨道上奔波。他们心灵空虚，欲望此起彼伏，精神疲惫不堪，失去了活着的深层目的。

意识是什么？现实是什么？“我”从哪里来？这些并不是与你无关的问题，它们和你如此相关，以至于决定着你生活的本质和存在的意义。当你不明白时，便会去追逐大众“流行”的目标，模仿别人的轨迹。你不知道要到哪里去，却狂奔着，怎么可能不累，不空虚，不迷—失？

让我们一起，睁开好奇的眼睛，从物理学和生物学出发，一直走到未知和神，重新认知这个异彩纷呈的世界，在这个旅程中，也认识。自己，寻找生命的真谛，理解活着的意义。

在最近两百多年里，科学有了突飞猛进的发展——现代物理学让我们对世界有了全新的理解，现代生物学让我们对生物界和人类自身的认识达到了前所未有的深度。但许多人的思想并没随着科学的发展而进步——他们仍然以为时间是条无始无终、匀速流淌的河流，不知道时间有个起点，甚至可以伸缩；以为空间是个横平竖直、永恒不变的框架，不知道空间可以弯曲，而且在快速膨胀；以为世界是独立存在的实体，不知道假如没有我们这些观察者，它就无法以实体形式存在。有些人虽知道这些科学发现，却没能领悟其深刻的哲学和宗教意义，他们的世界观和人生观仍然停留在几百年前。

科学、宗教和哲学，它们在至高至深的地方是融合在一起的，本书所专注的正是这个神奇的融合之处。光子著的《我世界(摆在眼前的秘密)》从哲学的角度解释科学，将科学的发现升华到信仰的高度，揭示了科学与宗教、唯物与唯心的根本一致性。

本书旨在帮助读者从科学的角度理解“我”是世界的核心和主宰，不依赖于“我”的“身外世界”并不存在，从而学会与他人和世界建立更加和谐的关系，更为积极而热烈地生活。

光子著的《我世界(摆在眼前的秘密)》是一本新颖有趣的科普读物，结合现代物理学和现代生物学的科学新知，深入浅出地讲述了物质与能量的关系、量子物理对物质世界的解释、设计与随机的争论、生物界的种种奥秘等，汇总近代以来的重要科学发现和科学原理、科学家轶事，旨在帮助读者从科学的角度理解物质世界，从而学会与他人和世界建立更加和谐的关系。