继广受欢迎的《寻找薛定谔的猫》《深奥的简洁》后，约翰·格里宾又将读者的注意力吸引到了一些看似不可能，却令人惊叹的天体物理学奇观上。比如：
只有当天空中的太阳与月亮看上去一样大，地球上的生灵才能看到日全食的奇观，而这美妙的巧合不早不晚，就发生在人类文明出现的那一刻。
水在桶中旋转沿桶壁上升，形成凹状液面，是因为它“感受”到了遥远星系宇宙万物的引力。
地球上所有复杂生命的共同祖先是一种单细胞生物，但是如果没有月球这个“大功臣”的维稳”作用；原始生物就不可能演化出人类这样的生命形式。
这将是一次颠覆我们认知的奇妙科学之旅，正如《物理世界》所言：“格里宾巧妙地将这些点连在一起，展现出一幅比各部分之和更令人惊叹的更大的图景。

约翰·格里宾，英国著名科学读物专业作家，萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学，获天体物理学博士学位，现在是萨塞克斯大学的客座天文学研究员。曾先后在《自然》志和《新科学家》周刊任职。1974年他以其关于气候变迁的作品获得了英国最佳科学著作奖。
约翰·格里宾著有50多部科普和科幻作品，其中的科学三部曲《薛定谔之猫探秘》、《双螺旋探秘》和《大爆炸探秘》尤为脍炙人口。此外，他还与妻子合著了一系列著名科学家的传记，而反映“科学顽童”费曼科学生涯的《迷人的科学风采——费曼传》更是广受好评。他还撰写了许多畅销书，其中包括《深奥的简洁》《欧米伽点》《大爆炸之探索》《起始》《宇宙指南》和《Q代表量子》。他的书已被译成多种语言，并在英国和美国得过奖。

序 知识的尽头
一 月亮的奥秘
二 宇宙之始 犹可知也
三 宇宙正在加速膨胀
四 人类能够探测到黑洞并合的涟漪
五 牛顿、主教、水桶和宇宙
六 蝴蝶效应
七 复杂生命的共同祖先
八 人类在冰期中成长
补充读物
致谢

知识的尽头
科学是一门探索未知的
学问。当某个科学理论被推
翻的消息，赫然成为各大报
纸头条，在大众眼中变成科
学界的又一次“滑铁卢”时，
我那些非科学家出身的朋友
偶尔会向我们投来同情的目
光。前不久，科学家发现宇
宙其实正在加速膨胀，现有
的宇宙大爆炸模型过于简单
，需要修改。听到这个消息
，我的朋友曾替我惋惜：“
那么漂亮的理论居然是错的
，你一定很伤心吧？”完全
不会！当有新的证据涌现，
暗示我们可能需要用新的理
论来解释这个世界时，优秀
的科学家高兴都来不及，怎
么会伤心呢？正是那些源源
不断的新想法，构成了科学
的命脉。如果所有理论都完
美无缺，并且准确无误地阐
释了这个世界（我指的是整
个宇宙，不光地球），那么
科学家早就没事可干，可以
退休了。
你可能会想，科学家怎
么还没失业呢？我们对这个
世界已经了如指掌，还有什
么需要他们探索的吗？历史
告诉我们，做人一定要谦虚
，不能自满。19世纪末，物
理学家们普遍认为，有了牛
顿力学和麦克斯韦电磁学这
两大支柱，我们已经吃透了
物理世界的所有基本规律，
没有什么需要后人去发现的
。1894年，以测量光速闻
名的美国物理学家迈克耳孙
（Albert Abraban
Michelson）说：
“现在就说‘未来物理学不
会再有比过去更惊人的奇迹
’显然言之过早，但是事实
很有可能是，我们的前辈已
经建立起牢固的理论大厦，
大多数基本原则都已成形，
留给后人去做的就是将这些
理论严格套用到他们所看到
的所有物理现象上。这个时
候，测量学的重要性越发突
出。物理学界更加需要的是
定量研究，而不是定性研究
。某位著名的物理学家甚至
说，未来的物理学真理，要
到小数点第六位之后去寻找
了。”
上述言论刚发表不久，
科学家就发现了X射线，狭
义相对论、广义相对论、量
子力学也相继诞生。这些伟
大的科学奇迹，绝对比过去
的经典理论更举世震惊。幸
好迈克耳孙在第一句话里给
自己留了点余地，否则老脸
都要挂不住了。经过这次“
打脸”，科学家们学会了永
远不要说：留给后辈去做的
，只有一些零碎的修补工作
。
但是，为什么我们知道
得越多，有待发现的就越多
呢？让我打个比方，假设你
面前有一张很大的白纸，纸
上有一个小圆圈，这个圆圈
代表我们对这个世界的全部
认知，我们知道的一切都在
圆内，我们不知道的一切都
在圆外，我们知道得越多，
这个圆圈就越大，周长也变
得更长，这意味着已知与未
知的边界在扩大。正如满匙
爱乐队（Lovin' Spoonful）
在《她依然是谜一般的女子
》（She is Still a Mystery）
中唱的：“我看到得越多，
我没看到得也就越多。”因
此，在可预见的未来，科学
家依然任重道远。他们需要
建立更多假说（或猜想），
持续进行实验或观测，排除
不正确的猜想。
每当出现激动人心的宇
宙观测数据，证实爱因斯坦
的猜测是对的（媒体总喜欢
以“爱因斯坦是对的”为标题
），相对论者会不会很兴奋
？或多或少吧。不过，如果
有观测结果跳出来唱反调，
说广义相对论固然很好，但
它并不总是对的，他们会更
兴奋。这就是实验的意义。
科学家们做实验，不是为了
“证明爱因斯坦是对的”，而
是为了找到理论不适用之处
。
因此，不管媒体怎么大
做文章，好的科学家做实验
，从来不是为了证明自己心
爱的理论是对的，而是为了
找到它们不适用的地方。那
里往往蕴藏着尚未探知的奥
秘，等待科学家们去挖掘（
如果他们好好挖，说不定会
挖到一个诺贝尔奖）。
美国物理学家理查德·费
曼（Richard Feynman）有
一段很著名的话：
“如果它与实验相悖，它
就是错的。这句话听着简单
，却是科学研究的关键。不
管一个猜想有多美，不管提
出猜想的人是谁，不管他有
多了不起，不管他有多聪明
，只要这个猜想与实验相悖
，它就是错的。”
这段话与柯南·道尔的名
言不谋而合。科学家正是通
过实验（或观测）来消除不
可能的猜测，《天演论》的
原作者赫胥黎（Thomas
Henry Huxley）将这称为“
科学的巨大悲剧——用一个
丑陋的事实，杀死一个美丽
的假说”。
不过，一个好的科学家
不会像道尔那样，把话说得
如此绝对。一旦排除了所有
不可能，从人类现有的认知
水平来看，剩下的极有可能
是真相，但不一定是最终的
真理，也许只是又一个美丽
的假说，尚未遇到将其扼杀
的丑陋事实罢了。在接下来
的阅读中，请读者始终牢记
这一点，并随我将视线转向
一些（基于人类现有的认知
）看似不可能的真相上。
约翰·格里宾
2020年5月

科普大师约翰·格里宾全新力作。剑桥大学天文物理学博士、萨塞克斯大学天文学荣誉高级研究员、英国科学作家协会“终身成就奖”得主、英国当代著名科学读物专业作家格里宾，创作了包括《寻找薛定谔的猫》《深奥的简洁》等在内的100多本畅销书，获得英美多种奖项肯定，并被译成30多种语言广为流传。
口碑爆棚：《物理世界》、《爱尔兰技术新闻》、BBC《仰望夜空》科普作家贾尔斯·斯帕罗等盛赞，英亚、Goodreads高分推荐，读者评价本书“再次激发了我对科学的热情”“简短但内容丰富，以可读的方式包含了大量的信息，引人入胜”。
聚焦八大令人不可思议的天文物理学奇观：本书中，格里宾从我们人类为什么如此幸运能恰好看到日全食谈起，到宇宙的起点、发展趋向，再到地球上复杂生命的共同祖先……深入探索了此类奇妙科学的奥秘。
人人都能读懂的天文物理学：作者用通俗易懂的语言，将精深的科学知识，浓缩到简短的篇幅中，读起来轻松有趣，却蕴含了惊人的信息量，严谨又不乏活泼，通俗又不失优雅，强烈推荐给任何对地球生命、宇宙、天文物理世界感到好奇的人。

我们太爱这本书了，真
想跟全天下的读者分享这本
让人“涨知识”的好书。
——《爱尔兰科技新闻》
格里宾娓娓道来，将精
深渊博的知识，浓缩到简短
的章节中……这本书短小精
悍，却能激发读者深入探索
的欲望。
——贾尔斯·斯帕罗 BBC
《仰望夜空》杂志科普作家

日全食是我们在地球上所能看到的最旖旎壮观的天文景象之一。它之所以壮观，是因为此时的月球和太阳在我们眼中看起来一样大，也正因为一样大，月球从太阳前面经过时，可以完全覆盖太阳盘面，令太阳瞬间光芒尽失，只留下外缘的日冕发出银白的光晕。但是，为什么我们如此幸运，能看到此等天文奇观？为什么我们与月球之间的距离如此恰到好处，正好看见月球与太阳一般大，看见它将太阳完全挡住，产生了日全食？这些问题越想就越觉得匪夷所思，因为巧合这东西毫无逻辑可言，也不是你想求就求得来的。在这个罕见的天文时刻，月球然走到完美的点位，上演一出日全食的大戏；这时，人类文明出现了，不早不晚，恰逢其时，这出戏从此有了观众。在最初的地质年代，月球离地球很近，近到它看上去比太阳还要大，连日冕的“风华”也被它盖过；在遥远的未来，月球将离地球很远，远到它看上去无比渺小，凌到太阳表面时，只看得到一个小黑点。虽然这听上去很不现实，但是我们的确是在对的时间，出现在对的地点，撞见这惊心动魄的一幕。这一切，皆缘于一个“巧”字。
归根结底，地球上的生物能够有幸看到日全食，还是因为月球本身够大。月球是从地球“母亲”身上剜出去的“亲骨肉”，至今仍是太阳系中已知最大的卫星。鉴于双行星的形成机制，许多天文学家甚至认为月球应该与地球平起平坐，和地球并为一个双行星系统，而不是被视为地球的卫星。
太阳和太阳系孕育于“云团”之中。太空中存在许多原始气体和尘埃云，在自身引力作用下坍缩成圆盘，大部分物质汇集形成了圆盘的核心（太阳），其他尘埃和冰粒遗留在圆盘中，不断碰撞合并，因引力而逐步汇集成越来越大的颗粒，最终形成行星，没用完的材料则“抱团”组成了更小的天体，比如小行星和彗星。到了行星形成后期，太阳系开始变得没那么和睦了。原行星绕太阳运行的轨道上充斥着无数瓦砾碎石，在“逐日”的道路上，它们要勇敢地“冲锋陷阵”，扫清轨道上的各路障碍，同时承受它们的轰炸。想知道当时轰炸的场面有多惨烈，只要看一眼坑坑注注的月亮表面，你心里就大致有数了，只不过月球在太阳系行星大体成形以后才诞生，没赶上最“兵荒马乱”的年代，无法完全体现当时的惨烈程度。
除了地球以外，太阳系中还有其他行星，如火星、木星、土星，它们也都有围绕其旋转的卫星。与月球相比，它们的身世可就简单多了。火星在形成过程中，显然留下了一些小碎片，它们后来形成了小行星，并被火星捕获。木星和土星是比火星大得多的巨行星，它们的卫星也比火星的大得多。巨行星往往有多个卫星，组成一个壮观的卫星系统。就像行星绕着太阳转一样，卫星系统也绕着巨行星转，在局部“拉帮结派”，形成一个“小太阳系”。
和别的卫星比起来，月球是一个另类：它的直径是地球的四分之一，不像其他卫星与其行星相差那么悬殊，而且它“出生”的方式很独特，明显跟“别人”不一样。关于月球的身世之谜，目前最合理的解释是，地球在形成后的几百万年内，曾与另一颗火星大小的年轻行星相撞，这一次猛烈撞击产生的热量，熔化了原地球才刚形成的地壳，摧毁了来势汹汹的入侵行星。入侵行星的重金属核心与地核融为一体，逐渐凝聚成一个核心密度大、地壳极薄的渐星体。新星体地壳之所以薄，是因为原地球与入侵者相撞（天文学家形象地将其称为“大冲撞”）导致双方星体表面熔化，熔化后混合在一起的熔融物在碰撞冲击下向外飞溅，有些完全逃逸到宇宙空间，有些停留在地球周围，形成一个环带，从中孕育出月球。至于这个过程花了多长时间，我们只要借助计算机，就能很快算出来。模拟结果告诉我们，撞击之后一个月内就能形成类似于月球的天体。通过测定月岩样本，我们推算出这场惊天动地的碰撞发生在大约44亿年前，它不仅孕育了月球，还导致地轴严重倾斜，地球飞速自转，四季因此形成。
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