当然，无论推理如何有理，也只是逻辑推测。

科学事实更要依据实际观测。

所以，我们不得不回到那著名的一夜。

下弦月。

夷地微寒。

夜空清朗，繁星闪闪。

这样的日子本不适合杀人。事实上哥白尼和玛利亚也没打算杀人。

但你绝不能低估哥白尼的能力。圣约瑟夫教堂塔楼上的每个人都不能低估。

事实上，塔楼上只有两个人。

一个是哥白尼，一个是玛利亚。

教会，近年来江湖上最令人胆战心惊的一个组织。自从给月亮吹气放气之后，便声名鹊起。

他们要向教会说不，替受气的月亮，也替天下讨回公道。

现在，那弯月牙浮游太空，缓缓向金牛座最亮的那颗星“毕宿五”移近。

哥白尼皱了皱眉头，而玛利亚却睁大了眼睛。他们，密切关注着这一切。

果然，当毕宿五和月牙相接而还有一些缝隙的时候，毕宿五忽的从视线里消失了。就像从来没存在过那样。

这说明什么呢？这证明，月亮还是圆的，而不是缩小成了月牙，挡住毕宿五的，是月亮本身的阴影部分。

也就是说，月球的体积并没有缩小。我们只看见一弯月牙时，是因为只有那个部位反射了太阳的光，而其余部分是阴影。

那一天是1497年3月9日。

经过长期的观测和研究，哥白尼发现，以太阳为中心，地球公转和自传，日月星辰的运转才与观测更相符，而且，周转圈的数量可以减少到34个。他说，是地转，而不是天旋。为了解释天体东升西落是地球自转公转导致的人类错觉，哥白尼把地球比作船，把日月星辰比作两岸的景物，船稳稳地航行时，船上的人会感觉不是船在走，而是两岸在走。

1513年，哥白尼提出了日心说，创造了以太阳为中心的宇宙模型，论述了地球绕其轴心自转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。

哥白尼的日心说使真相走向大众，却使危险迫近自己。

历史证明：越是狭隘自私的统治者，越是害怕真相；越是愚昧黑暗的年代，真理诞生付出的代价越是惨重。例证俯拾皆是：1327年，意大利天文学家采科.达斯科里被活活烧死，而罪状居然是他论证地球呈球状，在另一个半球上也有人类存在。

日心说奠定了哥白尼作为现代天文学创始人的地位，但是，这一科学的学说并没有立即被人们普遍接受，他遭到了教会威胁和迫害，甚至亲戚朋友也受到了牵连。意大利天文学家伽利略说：“我一想起我们的教师哥白尼的命运，就感到心惊胆颤。”

坐拥极权的统治者为何会敏感至此？当然是因为他们极力宣扬、维护的体系太虚假、太脆弱，经不起哪怕一点点推敲和质疑。

如果现在有人宣扬，地球其实像根黄瓜，我们不会为此感到震惊和恐惧，更不可能去迫害他，甚至都不用理他，因为事实就在那摆着，我们心里太有底了，不怕质疑。所以，树立权威最好的办法不是嘴硬，而是主动和事实站在一起。

在极其险恶的环境下，哥白尼的著作《运行》历尽磨难，终于出版（一些关键内容被教会篡改），1543年5月24日，这部印好的巨著被送到弥留之际的哥白尼手里，一小时后，哥白尼与世长辞。直到这时，他身边还有上司布置的密探和奸细。

意大利伟大的哲学家布鲁诺信奉哥白尼的学说，在欧洲十几座著名的城市宣传哥白尼的理论，而且发展了哥白尼的学说。他进一步指出，运动是永恒的，太阳只是无数恒星中的一颗，它不是宇宙的中心，宇宙没有中心，是无限的。

后来，布鲁诺被宗教裁判所诱捕下狱，惨遭酷刑，监禁达8年之久。

1600年2月17日，在罗马的百花场上，布鲁诺被教会活活烧死。

这就是满口宽容、仁慈的教会所作所为。可见不论是谁，说什么都不足信，得看他做什么。

遍体鳞伤的《运行》在人世间流传了400多年，直到1953年，《天体运行》出第四版时，才补足原著。

1609年，一个非凡的年份——人类近代科学史翻开了灿烂的第一页。意大利物理学家、天文学家伽利略发明了天文望远镜，他迫不及待地把它瞄向令人遐想无数的夜空。

人类历史从此加快了前进的脚步，一切开始变得不同了。

距离真的决定认识！

伽利略发现，皎洁的月亮姐姐皮肤不好，她的表面居然是坑坑点点凹凸不平的。

1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星。这个意义可是非同一般，因为这一发现为哥白尼学说找到了确凿的证据——并不是所有天体都是围着地球转的——这标志着哥白尼学说要沉冤得雪、走向胜利。

伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳自转，以及银河是由无数恒星组成等等。上帝啊，望远镜真是个好东西！这些发现开辟了天文学的新时代，为牛顿第一、第二定律提供了启示。人们说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。

这些成绩的代价是，又一次触怒了罗马教廷（为什么要说“又”呢），他们先是对伽利略发出措辞严厉的警告，随后，两名捕快风尘仆仆来到伽利略家门前，说是统计小区人数，伽利略一开门，就被带到罗马，由教会进行审讯。

为了让教会当局也相信科学的学说，伽利略献上他的望远镜：麻烦你们自己看看吧。

教会派了几个心腹大患观摩了一遍，又一遍，再一遍……他们把看到的情况汇报给领导，开了N次会，分别是听证会座谈会研讨会茶话会团拜会调研会碰头会鹊桥会收心会故事会……会议一致认为，不能相信自己的眼睛！他们创造性地宣称：望远镜会产生种种幻象，看到的东西都不存在，至于你信不信，我反正是信了。

愚昧和无理至此，可真让人无语。

伟大的伽利略当场被雷焦。

有的人盗铃，捂自己的耳朵。有的人盗铃，捂自己耳朵不说，还堵别人嘴，并且蒙上自己的眼睛！（看来手多了脑子便有问题，三只手的家伙就是不好搞。）

构建一个和谐理论，要做的是，勘误求真，使之趋向和谐，而不是遮羞盖丑，使之看起来和谐。可惜教会不这么想。发现观念与事实不符，他们不去修正自己以求发展，却不择手段拼命掩盖和扭曲真相。可见强权不仅伴生无耻，更伴生着愚蠢。

何止是愚蠢？简直就是愚蠢！

当时教会有个条例传了下来，不知道是不是山寨版，全文如下：

一定得选最蠢的理由，

雇本门精神病，

反就得反最尖端的科学。

眼睛直接闭上，

不行直接不让人说话，

什么事实呀、数据呀、逻辑呀，

能给他灭的全给他灭了！

书上写用笔改，嘴上硬用火烧。

台上站一教会法官，

戴一假表，特绅士的那种。

论敌一进门甭管有事没事都得跟人家说：

“submit or die？”

一口地道的罗马流氓腔，

倍儿有面子。

社区里再建一所贵族学校，

教材用地心说，

一年光用纸就得几万吨，

再建一所文字狱，

二十四小时监审，

就是一个字：累！

审个帖子就得花个十天半月的。

前几任不是烧布鲁诺就是烧达斯科里，

本朝要是就抓一伽利略，

你都不好意思跟人家打招呼。

你说这样的行为一次得阻碍发展多少年？

我觉得怎么着也得十年八年的吧，

十年八年？那是副作用，

一百年起！

你别嫌多，还不打折。

你得研究教主的作孽心理，

舍得让社会倒退十年八年的主，

根本不在乎再多退九十年。

什么叫恬不知耻，你知道吗？

恬不知耻就是不管说什么玩意，

都说最虚的，不说最实的。

所以，我们搞事的口号就是：

不求心服，但求口服！

根据这一条例，1616年2月，宗教裁判所宣布，不许伽利略再宣传哥白尼的学说。他们还把伽利略软禁起来。

与世隔绝的伽利略用了差不多5年时间，写了《关于两种世界体系的对话》，以三个人对话的形式，客观地讨论地心说与日心说，对谁是谁非进行没有偏见的探讨。这本书历尽千难万险，终于在1632年2月出版（环境还没糟透，居然能出版）。从字里行间流露出来的大胆结论，使神学家们感到极大恐慌，毫不意外——疯狂的迫害又开始了。

1632年8月，罗马宗教裁判所下令禁止这本书出售，10月，69岁的伽利略被宗教裁判所审讯，接着被投进大牢，教会法官用火刑威胁伽利略：要么认错，要么领死。

那时伽利略身患重病、精神颓丧，实在懒得再面对这帮蛮横的蠢货了，被迫向宗教裁判官宣读他的供状，“我以严重的邪教嫌疑罪被捕，这种邪教就是……地球在动……”

当他念到最后几个字的时候，在地上跺着脚，自言自语地说：“可是地球的确是在动啊！”

他被判处终身监禁。

1642年，伽利略去世，牛顿出生。虽然人类对同类不善，但上帝对人类真好。

野蛮、残暴和无耻的破坏力再强大，也抹杀不了真理的光芒。

雷人的是，300多年后，1979年11月，在世界主教会议上，罗马教皇提出重新审理“伽利略案件”。全球人民瞬间被这个提议雷焦了。这时，宇宙飞船在太空翱翔，人类已踏上月球，人造卫星源源不断地把更多真相传回地球，宇宙测探器飞出太阳系发回崭新的信息……孰是孰非，还用审理吗？

直接认错至少还能显示勇气，扭捏作态只能颜面扫地。真TM给流氓丢脸！

伽利略——伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家，近代实验物理学的开拓者。他以系统的实验和观察，推翻了亚里士多德诸多观点，撼动了神学的科学理论根基。恩格斯称之为“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一”。 他的工作，为现代科学理论体系的建立奠定了基础。他被称为 “现代观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“现代科学之父”，甚至“科学之父”。

霍金说：“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。”

那么，地球为什么要围着太阳转，它怎样围着太阳转？

【本章概要：人类发现地球是圆的，它不是宇宙中心，还围绕太阳转。常识诞生的艰难历程告诉我们三件事：一是对惯性认识太过固执是愚蠢可笑的；二是修正自己是生存发展之路，嘴硬改变不了事实；三是对不同的看法，理性分析比一棍子打死更高明】

第五章 苹果传奇

这应该是天文学史上最奇妙的一次合作。

第谷，丹麦人，在天文界以观测著称，观测资料严谨、精确、翔实，时称“星学之王”。

开普勒，德国人，著名天体物理学家、数学家、哲学家。他视力不太好，因此不擅观测，但这家伙聪明而又执着。

信奉地心说的第谷先生眼光独到。1600年，他邀请信奉日心说的开普勒任自己的助手。这俩人没有像其他宇宙观不同的人那样，按照惯例打起来，相反，他们工作和感情都十分融洽，合作在亲切友好的气氛中进行。可惜好景不长，一年后，第谷逝世。

开普勒继承了第谷精确、翔实的观测记录。宝剑配英雄，威力惊人。开普勒发现，自己的宇宙模型、哥白尼体系、托勒密体系、第谷体系，没有一个能与第谷的精确观测相符合——搞了几百年，居然没有一个是正确的？就让我来揭开谜底吧！开普勒对自己说。

开普勒找火星帮忙，用三角测量法，巧妙地测量了地球轨道。原理：火星在每个火星年的同一时刻，都会出现在自己轨道的同一位置。每个火星年的这一时刻，同时观测火星和太阳，可确定地球的不同位置，把每次观测到的地球位置点连成线，就是地球轨道。

地球轨道搞定了，地球及其向径在任何时刻的位置和距离变化，也就成为已知条件。反过来，以地球向径作为基线，从观测数据中推求其他行星的轨道和运动，对开普勒来说就是小菜一碟了。

行星轨道算出来了，下一步要弄清楚的问题是，行星运动遵循什么样的数学定律。

开普勒的目光首先盯住的还是火星。

How old are you——怎么老是你？

是因为火星色泽鲜艳、选材考究、诚实守信，用了都说好，我们大家都喜欢？

当然不是，这是因为第谷的数据中对火星的观测记录最多、最详实。

幸运的是，恰好，就是这个行星的运行与哥白尼理论出入最大，火星轨道与哥白尼日心说预言相差8弧分！还有更巧的，火星轨道是太阳系行星中偏心率是比较明显的。我们马上就会知道这些巧合很重要。

按照传统的偏心圆来探求火星轨道失败后，开普勒断定火星运动的线速度是变化的，而这种变化应当与太阳的距离有关：距离越近时，速度越快。他还认识到，火星在轨道上，其向径围绕太阳在一天内所扫过的面积是相等的。随后，开普勒看出火星的轨道有点像卵形，在连接极大与极小速度两点方向的直径似乎伸得长些，他确定了火星是在椭圆的轨道上运动。现在我们知道，为什么那些巧合很重要：如果是一颗偏心率不明显的行星，在轨道测绘不十分精密的情况下，很难确定椭圆轨道这一事实。也就是说，幸亏火星轨道“椭”得比较厉害！

说到这，我们先干点体力活，休息休息大脑，顺便复习一下椭圆是怎么回事。

在木板上钉一颗钉子，拿一根线，一头系在钉子上，一头系在笔上，保持线绷直，用笔在木板上画一圈，哇塞，原来是个圆！那个钉子钉的位置就是圆心，线长就是半径。咱俩都认识嘢，庆祝下。

现在我们在另一块木板上钉两颗钉子，拿一根线，两头分别系在两颗钉子上，系好后线的长度要大于两颗钉子的距离才行，拿一支笔靠在线上，保持线绷紧，在木板上画线，绕两颗钉子一圈，哇塞，原来是个椭圆！两颗钉子的位置就是椭圆的“焦点”，它俩的距离当然就叫“焦距”了，过两个焦点与椭圆相交的线段，叫“长轴”。

在线长不变的情况下，两颗钉子距离越远，画出的椭圆就越扁；两颗钉子距离越近，画出的椭圆就越接近圆；两颗钉子钉在一处，画出来的当然就是圆了。嗯，圆是一种特殊的椭圆，就像正方形是一种特殊的长方形一样。

1609年，开普勒发表了《新天文学》一书和《论火星运动》一文，公布了两个定律：

一、所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上运动。太阳的位置不在轨道中心，而在轨道的两个焦点之一。这是行星运动第一定律，也叫轨道定律。

二、在同样的时间里，行星向径在其轨道平面上所扫过的面积相等。这是行星运动第二定律，也叫面积定律。

有了这个定律，可以计算任何时刻行星在轨道上的位置。爽就一个字，我只说一次。

取得了好成绩的开普勒同学没有骄傲自满，他还要解决下一个问题：行星离太阳越近，在轨道上跑得越快，那么，他们是什么数量关系呢？

开普勒又一头扎进一堆乱七八糟的数字，整理、归纳、分析数量关系，过程十分枯燥（此处删去10万字）……9年后（如果当时有对数运算的话，或许9天就能搞定，可见数学之于科学多么重要），他终于找到一个奇妙的规律：行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。这是行星运动第三定律，也称调和定律。

多美丽的定律啊，复杂的行星公转关系居然与数学结合得如此简洁美妙！

在美丽的同时，它更是一条十分重要定律。它表明，行星们不是一群随便围着太阳乱转的马屁精，而是以太阳为中心，共同构成一个纪律严明、组织严密的天体社团——太阳系。不仅行星遵循着它，连同行星的卫星，以及太阳、太阳系、银河系等其他天体概无例外。从此，行星在夜空中复杂的运动，立刻就失去全部神秘性。

上述行星运动三大定律，被称为“开普勒定律”，它把看似杂乱、令人头痛的行星运动，与精确的数学完美地结合在一起，成为天界的“法律”。开普勒因此被称为“天空立法者”。

可是，星星们为什么要遵循这样的定律呢？是谁让星星小盆友们这样乖巧服帖？

回答这个问题，我们不得不请出本文的第一位超级牛人——牛顿。

如果有人问，世界上最牛的水果是什么，我一定毫不犹豫地告诉他：是苹果！

它撮合了亚当夏娃，放倒了白雪公主，引发了特洛伊战争，成就了乔布斯（其实是乔哥成就了苹果，不过为了排比句…只好倒行逆施了…向刚刚逝去的老乔致敬），更重要的是，它还砸醒了牛顿！

1665，没错，就是那一年。一只苹果从树上掉了下来。

那一掉，苹果仅仅用了七十码，就画出了一道美丽的弧线（我们慢慢就会知道为什么不是直线而是弧线）。这道弧线后来被百晓生描摹下来，分别送给李寻欢和西门吹雪，这两个杀手的反应居然惊人的一致：沉吟半晌，然后一声长叹，分别毁掉了刀和剑。

百晓生于是毫不犹豫地把兵器谱的第一名填上——苹果。

牛顿这次注定要创造历史。哪怕他并不是刻意去创造，这就是科学家的可怕之处，他们总是在不经意之间创造于无形。

事实上牛顿这次只想找个休息的地方。最好的休息处，最宜人的景致自然只有花园里才有。

苹果树当然也在花园，苹果在枝上。惬意已在心中荡漾。

再过几分钟，睡意便可在心中荡漾。

忽然，牛顿皱了一下眉头。树上掉下来一个东西。曾掉过很多东西，却不是牛顿心中的那个。

牛顿动了动。

然而，苹果义无反顾地砸了下来。就是那道弧线，几米的距离。

牛顿的头毫不犹豫地成为弧线的转折点。

牛顿心中依然是自己想要的那个东西，突然，眼前一亮……

感谢TV、AV、MV，那不是一颗椰子树；感谢领导、制导和向导，掉下来的不是榴莲、电锯或伐木工。

牛顿摸摸脑袋，也问了类似上面那个问题：是什么让苹果总是向下掉，而不是向其他方向飞出去？它为嘛不掉到月亮姐姐那里去？月亮姐姐为嘛不掉到这里来？

于是，像所有经典的故事一样，牛顿经过多年努力，苦苦追寻，终于发现了万有引力，从此过上幸福的生活，鲜花掌声不断。

其实，像我们听到的许多美丽故事一样，苹果砸醒牛顿，也只是一个浪漫的传说。牛顿在日记中回忆道，苹果并没有砸到他。他只是由苹果落地想到，这可能是被地球引力拉下来的。

有史学家认为，苹果的事纯属子虚乌有，因为牛顿完成万有引力定律的阐述、数学证明和公式推导，是1686年的事，相隔21年。而1665年的那时，23岁的有志青年牛顿同学对天体的运动规律问题还没有完全搞清楚。

先把苹果的问题留给史学家好了。我们还是回到那个问题，是什么让行星俯首帖耳、循规蹈矩地运转？下面，我们跟随一批牛人、大牛人、巨牛人，温习一下他们创造的壮丽的时间表。

开普勒认识到，要维持行星沿椭圆轨道运动，必定有某种力在起作用，他认为这种力类似磁力，距离越远，这种力的强度越小。开普勒曾企图用磁力机制解释椭圆轨道的产生。他还以月球与海水间的磁性吸引解释潮汐现象——老天爷，这真是一颗让人羡慕嫉妒恨的脑袋！他是怎么想到的？

1634，勒奈•笛卡尔（法国伟大的哲学家、物理学家、数学家、生理学家。解析几何的创始人。17世纪的欧洲哲学界和科学界最有影响的巨匠之一，被誉为“近代科学的始祖”，就算你和他不熟，他的“我思故我在”你也应该很熟）在《论世界》中提出物体运动的三条法则：一是如果不与其他物体发生碰撞，物体将保持运动的起始状态；二是宇宙间运动量总和是常数，冲撞的物体运动总量是守恒的（this is 大名鼎鼎的动量守恒定律）；三是物体若不受外力作用，将沿直线匀速运动。笛卡尔还认为太阳的周围有巨大的漩涡，带动着行星不断运转——我总感觉这和后来爱因斯坦的弯曲时空有点相像。

1645年，法国天文学家布里阿德提出一个假设：“开普勒力的减少，和离太阳的距离的平方成反比”。这是第一次提出平方反比关系的思想。

1659年，惠更斯（荷兰天文学家、数学家，史上最著名的物理学家之一，介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱，在力学、光学、数学、天文学方面都有卓越成就）从研究摆的运动中发现，保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为那是引力，并且试图推导引力和距离的关系。

1661 年，英国皇家学会成立了一个专门委员会研究重力问题。成员也是些牛人：

胡克：天才，英国博物学家、发明家、科学家、建筑学家，后来人们还发现他还可以做个画家。他首次用显微镜看到并命名细胞；发现双星；首次测量恒星的视差；发明的N多东西现在还在用，如车辆传动轴的万向节、钟表的游丝、相机的可变光圈等等。胡克定律记得不：F=kx。

雷恩：数学家、天文学家、英国著名建筑师，伦敦标志性建筑圣保罗大教堂出自他手。

哈雷：著名天文学家、数学家，哈雷彗星以他的名字命名。

他们在引力问题的研究上都曾做出过贡献。据说早在1661年，胡克就觉察到，引力和地球上物体的重力应该是有着同样的本质。

1664年，胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果。

1673年，惠更斯推导出向心力定律。

1674年，胡克在题为“证明地球周年运动的尝试”的演讲中提出，要在一致的力学原则的基础上建立一个宇宙学说，为此提出了以下三个假设：

第一，据观察，一切天体都具有倾向其中心的吸引力，它不仅吸引其本身各部分，还吸引其作用范围内的其他天体。太阳、月亮、地球以及其他行星都在互相影响。

第二，凡是正在作简单直线运动的任何天体，在没有受到其他作用力使其改变运动轨迹之前，它将继续保持直线运动不变。

第三，受到吸引力作用的物体，越靠近吸引中心，其吸引力也越大。一旦知道了为什么会这样，就很容易解决天体运动的规律了。

1679年，胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律，推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。后来科学史家发现，胡克距离发现万有引力定律只有一步之遥，只是在数学计算上没取得成功——他不会微积分。当时他和牛顿之间还进行了万有引力定律发明权的持久争夺战。

我们发现，万有引力到这里已初现雏形，如果它是苹果引发的，那至少需要一筐苹果，纷纷砸向这些可爱的天才。

万有引力不是牛顿一个人的独立发现，而是历史上若干人的研究逐步探索、积累的结果。

牛顿的高明之处，在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。

我们知道，牛顿同志不仅是世界上影响力最大的科学家，还是史上最伟大的数学家之一。他创立的微积分，是最伟大的数学成就之一，它实在是太重要太好用了，以至于它一出世，科学、工程学甚至经济学等各个领域，都争先恐后地患上了微积分依赖症。提篮小卖拾煤渣，挑水担柴都靠它，里里外外一把手，哼哈哼哈哼哼哈。微积分这东西说起来十分的枯燥，但它实在是一个重磅成果，如果不窥视一下，简直就是去敦煌不看石窟，入洞房无视新娘，太对不起它的万丈光芒了！现在，让我们一咬牙一跺脚，来看一下，微积分大致是怎么回事。

微积分学是一门研究变化的科学，针对函数、速度、加速度、曲线的斜率、各种面积、体积等这些不算只看都头疼的劳什子，提供了一套通用的计算方法。直观点说，变幻莫测、捉摸不定的东西，就用微积分来测、来捉摸。比如卫星轨道、炮弹轨迹、经济形势、气象变化等，相当的好用。当然，它也不是万能的，你要是想用它来计算咱国油价的涨落，以及女朋友的心思，那还是死了这条心吧。

为了掌握瞬息万变的世界，人类对计算变化的事物有着与生俱来的渴望，终于有一天，阿基米德创立的“穷竭法”为微积分的诞生埋下了伏笔。

这个伏笔一埋就是1800多年。由于入梦太久，睡得太死，所以唤醒她的，不是王子的吻，而是炮弹。

16—17世纪，各国为了实现军事现代化，纷纷配置了大规模杀伤性武器——火炮，你有我有全都有，两军交战，开炮不是问题，问题是打不准！于是大家为提高炮弹的命中率，伤透了脑筋，没人会算炮弹的飞行轨迹。它不仅是运动的，还是不断变化的，他个仙人板板！这怎么算？！数学家面对大炮轨迹溃不成军。

还好有伽利略在，那时他还没被教会关起来。伽利略说，假如没有重力，大炮朝斜上方发射的炮弹，必定沿着发射方向直线前进，冲出地球，走向宇宙。但是在地球上，大家都是有重力的，所以，炮弹出膛后，除了惯性力让它继续向前跑以外，还有重力不断把它往下拉，在两种力的团结协作下，假如不考虑空气阻力，炮弹应该是向前飞的速度不变，向下落的速度却随时间而增加（加速度，很重要哦），于是，炮弹将划出一道优美的彩虹状曲线——抛物线。如果考虑空气阻力，炮弹前进的速度将会逐渐下降，导致它划出的那道弧不完美，不是真正的抛物线。掌握了每种炮弹不同发射角的抛物线，就可以通过调整大炮的发射角度来控制炮弹的落点。问题得到基本解决。为什么要说“基本”呢？因为不够完美：炮弹轨迹不能用数字表达，不方便计算。

1637年，病床上的笛卡尔带病坚持琢磨：如何把抽象的代数问题几何化。正想着，蓦然回眸间，他突然看见一只蜘蛛，在墙角的三条线间瞎忙活。天才就是天才——他脑子里想的、眼里看的，完美地结合到一起，把墙角线标上刻度，可以准确锁定蜘蛛的点位置，这个点移动的轨迹，就是线……笛卡尔坐标系诞生了！解析几何奠基了！有了它，图和数可以相互转换，从此，现实现象变成了数学问题，炮弹的抛物线可以用坐标系——也就是数学公式来表达了！

大家正准备雀跃一下以示庆祝，却在起跳时发现一个问题：因为炮弹的轨迹是一个弧，没有直线，所以每一个时间点，炮弹走的方向都有所变化。虽然这种变化是连续的、有规律的，但是，公式没体现出这种变化。于是，炮弹在某个时间点的方向，干瞪眼算不出来！

随后，聪明的数学家意识到，炮弹沿着弧线前进，它在某点前进的方向线，就是这个点在弧上引的切线。就这么简单吗？当然不简单。我们知道，在圆弧的某点划切线，只需划一条圆心到该点的连线的垂线，就OK。抛物线是弧，但不是圆弧，想准确找到这个点的切线，不太容易。仔细一想，太不容易！

那就让炮弹先飞一会，我们先请领导上场。

皮埃尔•德•费马，法国律师、政府官员、贵族。头衔不少，但让他名垂千古的却是一个绰号：业余数学家之王。这并非浪得虚名，实在是他在数学方面的贡献，使一些职业数学家都望尘莫及。他独立于笛卡尔发现了解析几何的基本原理，不同的是，笛卡尔是从一个轨迹来寻找它的方程的，而费马则是从方程出发来研究轨迹的，这是解析几何基本原则的两个相对的方面。他当然也遇到了这个问题：怎样确定抛物线某点的切线？

数学家不是弹道学家，他们不是搞定抛物线上的切线问题就可以请功去了，而是要搞定所有曲线上的切线问题才算功德圆满。在曲线上划一个正确的切线，关键在于这个切线的倾斜度——也就是斜率正确。笛卡尔、费马等数学家找到了几种计算斜率的方法，但每种方法都是针对特定曲线的，对其他曲线无能为力。就像制定若干套法律，每套只管特定的人群，而对其他人无效一样。尘世间最令人抓狂的事莫过于此。关键时刻，费马出马了，他找到一种相对来说普遍性最好的方法，大致就是在线上取另一点，无限逼近切点，求出两者连线的斜率，算是解了围。他还建立了求极大值、极小值以及定积分的方法，为催生微积分做出了重要贡献。

这些方法虽然能够解决一些实际问题，但是，作为数学，它缺乏普遍性、简洁性、精确性，不完美，甚至不完整。

1664年，剑桥大学的尖子生牛顿同学也开始研究“切线难题”，他提出一个简洁的思想：把“线”看成“点”随时间移动的轨迹。

咱俩一看，这简单得跟废话一样。于是，一齐狐疑地看着牛顿：那又怎么样？

这样，每个点都会有个瞬间行进的方向。这个方向就是斜率，方向线就是我们要找的那个切线。牛顿说。

咱俩的下巴掉了下来。面对强人，我们可以颂扬。面对强人中的强人，我们只有无语。

牛顿先读出切点的坐标值，然后假设切点在无限接近0的时间里，沿线走了一段无限接近0的距离。这样，就得到了数学家们梦寐以求的东西：

首先，曲线上无限接近0的一段线，可视为直线，这样，相当于直接把切线划出来了。

其次，无限接近0的值可忽略不计，但它有着实在的数学意义，把它与切点的坐标值结合起来运算，就能得到实实在在的值。

这真是个聪明透顶的办法。记得三十六计的第十四计吧——借尸还魂。

剩下的事，就是把这些值代入曲线表达式、斜率公式算一下，那个倒霉的斜率便赤裸裸地出现在我们面前（计算过程就不写了。懂的不用看，不懂的看着晕，我们只要与伟人一起体验灵感迸发的快感就OK了）。牛顿管这种方法叫“流数术”，现在大家都管它叫“微分法”。

但是，这种算法还是有些麻烦，怎么办呢？后面的文字有些难捱，不过好在看了也不会怀孕，不看也不会爆胎，实在是更多选择、更多欢笑。继续好吗？好的。

从此，不论是炮弹，还是蚊子，所有运动物体的瞬间行进方向，都在我们的掌握之中。这就是我们梦寐以求的那个方法，够普遍、够简洁、够精确。但牛顿同学没有满足，他主动加压，奋力拼搏，为构建和谐社会作出了新的更大贡献。

牛顿发现，计算曲边形状面积的方法很麻烦，不够和谐。古希腊时代，人们计算曲线围成的土地面积，是像拼图那样，用三角形啊、长方形啊这些简单的直边图形把它大致填满，这些简单直边图形的面积相加，就是那片土地面积的近似值，具体有多近似，那要看拼图的精细度。欧几里得和阿基米德都曾用过这种方法。这种算法不仅麻烦，而且作为数学来讲，它不够严格。

17世纪，伽利略的弟子卡瓦列利提出一个思想：线由无数个点构成，面由无数条线构成，立体是无数个平面构成。

那么，点、线、面分别就是线、面、体的“不可分量”。

卡瓦列利通过比较两个平面（或者立方体）的不可分量之间的关系，来获得两者面积（或体积）之间的关系。有点绕了是吧？没关系，我们还可以举例、画图：

在一个平面上，我们放一个四面体（四个三角形围的那个），在他旁边，放个体型圆润点的圆锥体。圆锥体的体型虽好，但算起体积来，远不如四面体好算。

这时，让平面穿透他俩向上移动，在平面上，我们就会不断得到他俩的截面：一个是变化的三角形，一个是变化的圆形。如果从始至终，在每个时间点，我们得到的这俩截面的面积都相等，那么，这个四面体和圆锥体的体积也相等。我们只要算出四面体的体积，就得到了圆锥体的体积。

上面说的，是对立体，我们比较它们的不可分量：平面。

同理，对平面，我们可以比较它们的不可分量：线。

这就是著名的卡瓦列利原理。

其实，这个原理在我国叫“祖暅原理”，由魏晋时数学家刘徽提出“牟合方盖”概念，二百年后，南北朝时代大数学家祖冲之的儿子祖暅发展而成。可惜遭遇和墨子一样，既没引起重视，也没得到发展，自然就没产生什么值得一提的影响。有兴趣的同好们可以查一下相关资料。

卡瓦列利原理提出后，伽利略的另一名弟子把它用坐标系来表示，这一方法很快得到了发展应用。

这种算法，比拼图先进了些，但是，还是那句话：作为数学，这些方法依然欠严密，并且太繁琐。

前面说过，对曲线表达式进行微分，可以得到导数。表达式其实就是一个函数。1665年，聪明勤奋的牛顿同学在研究前辈们的复杂方法时，突然发现，不同图形的面积，可以用不同的导数形式来表示，这样，就可以把它“还原”成表达式，算出这个函数，面积也就出来了。这是微分的逆运算，叫积分。算面积不是问题，算体积也不是问题。

微积分就这样在不经意间，伴随着一个思想火花轻微劈啪声，悄悄诞生了。

伟大的灵感！

有了微积分，复杂运动、复杂面积的计算，都任人摆布了。更牛的是，如果我们掌握了运动物体当前某个状态的值，就能用微积分算出它将来的运动状态！这简直就是科学江湖中的倚天剑！

牛顿是真牛啊！

不知出于什么原因，牛顿在1665年创立微积分，却直到1707年，才把它发表在他的《光学》的附录里。

1675年，莱布尼兹（德国最重要的自然科学家、数学家、物理学家、历史学家和哲学家，举世罕见的科学天才，“世界上没有两片完全相同的树叶”出自他口）独立产生了微积分的思想，并于1684年发表了微积分论文。

牛顿形成微积分思想比莱布尼兹早，公之于众的时间却比莱布尼兹晚。于是，两位大师之间爆发了发明权争夺大战。

如果牛顿在1665年就把微积分亮出来，这场战争就不存在了。不过，如果这样，胡克等强人就掌握了微积分，那么，万有引力公式是谁的，就不好说了。

可是，历史没有假设。比起戏剧，历史更具戏剧性。

此后，数学家们对微积分进行了多方面的改进。19世纪，数学家们把“极限”概念引入微积分，并使之成为现代微积分的基石。现在的微积分动力更强劲，操控性更好，易于上手，实在是居家旅行、科研教育、炒房炒股、经天纬地的必备良药！

1679年，胡克写信问牛顿，能否根据向心力定律、引力同距离的平方成反比的定律，来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿对此保持沉默。

简洁明了。简洁的东西、简洁的方法、处事简洁的人。我喜欢。

从此，我们只要知道两个物体的质量和距离，就能算出它们之间的引力有多大。

当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明，地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力，也证明了在太阳引力作用下，行星运动符合开普勒运动三定律。

1686年，是一个伟大的年度。在哈雷的敦促下，牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》（以后简称《原理》）。

值得一提的是，虽然用微积分推导和证明力学问题既方便又好用，但是，牛顿在《原理》中，似乎是赌气一样避免使用微积分，甚至连坐标也不用，而是采用几何学方法证明问题。有人猜测他是用微积分得出结论，而在写《原理》时，改用几何学证明。之所以这样，是因为他崇尚几何学，认为那才是“武林正宗”，而使用坐标解决问题的“解析”数学多少有点“旁门左道”。 微积分发明权大战期间，牛顿曾声称，他一直不发表微积分学，是因为怕被人嘲笑。即使如此，《原理》的论证过程也流露出了微积分的概念。

牛顿在《原理》中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力，熟悉吧？）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。从此，现代物理学拉开序幕。

可是…可是…我们无比熟悉的一幕出现了，皇家学会居然经费不足，出不了这本书！

……

1687年，在哈雷的资助下，这部科学史上最伟大的著作之一才得以出版。

尽管这个消息已经在地球上流传了300多年，尽管我不是第一次听到这个消息，但是，当我又一次看到它时，仍然为之激动不已！

千万别笑我，你我都知道这意味着什么，这标志着经典力学大厦基本构架的形成，它是人类的一次思维革命，它带来了伟大的工业革命！

我很是替地球人捏了一把冷汗：幸亏我们可爱的哈雷先生比较富裕，幸亏比较富裕的哈雷是个科学家，幸亏这个科学家有着高度的科学精神，为了出版别人写的科学巨著而不遗余力。

哈雷很快学会了微积分和牛顿定律，经过计算，他发现1531、1607、1682这三年，造访地球夜空的三颗彗星轨迹十分的相似，他断定这是同一个家伙的三次来访，并预言它将于1758年再次来访。1758年，这家伙果然如约而至，于是，人送绰号“哈雷彗星”。

1968年，美国飞船在第一次绕月航行返回途中，一位宇航员说道：“我想，现在主要是牛顿在驾驶飞船了。”

我在想一个问题，如果这部书早一年出版，世界会是什么样？如果这部书没能出版，世界又会是什么样？

让我们看看，可爱的天才们围绕牛顿力学体系都做了什么：

静力学、动力学、流体力学、分析力学、运动学、固体力学、材料力学、复合材料力学、流变学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、空气动力学、理性力学、物理力学、天体力学、生物力学、计算力学……离开这些东东，我们的所用、所见、所知、所闻，就是中世纪那样。

举一例：分析力学。基本原理由牛顿运动三定律推出。基本内容是阐述力学的普遍原理，运用数学分析方法研究宏观现象中的力学问题。分析力学广泛用于结构分析、机器动力学与振动、航天力学、多刚体系统和机器人动力学以及各种工程技术领域，也可推广应用于连续介质力学和相对论力学。

时至今日，关于牛顿“科学霸权”的三大公案仍不时被人提起：

一是胡克要求牛顿在《原理》中提一下自己的名字和贡献，牛顿拒绝了这一合理要求。有人说，牛顿故意把他发现万有引力的时间改在1679年与胡克通信之前，而且造出苹果神话，就是为了独吞万有引力这项成果。胡克死后，连张画像也没留下来。据说是在皇家学会搬迁新址时，胡克的许多收藏、仪器，连同他的画像，一起被遗失。而搬迁前，牛顿刚刚当选为皇家学会会长。据说胡克相貌丑陋，不愿画像，作为一种荣誉的皇家学会画像是孤品，它一丢，后人就再也没法知道胡克长啥样了。

二是对弗拉姆斯蒂德（英国首任皇家天文学家，格林威治天文台的创始人、现代精密天文观测的开拓者）观测数据的剽窃和盗版。

三是在与莱布尼兹关于“微积分”创建人之争中，表现出小人行径，布莱尼茨死后，牛顿为“伤透了布莱尼茨的心”而洋洋得意。

有人从牛顿的经历来论证这一切都不是偶然的：牛顿是一个遗腹子，出生不久，母亲改嫁，由外祖母抚养，从小没爹也没娘，所以，某些事一定曾无情地伤害了他幼小的心灵，导致心理扭曲、孤寂、好斗……

即使牛顿因人格扭曲，导致某些言行令人难以容忍，这些污点也难以掩盖他伟大成就的灿烂光辉。

即使万有引力不是牛顿一个人发现的，他也是经典力学理论的集大成者。

他系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。此外，他还发现了二项式定理；创建了微积分；所著《广义算术》大大推动了方程论；发明了反射望远镜；精确地说明了色散现象，揭开了物质的颜色之谜等等。随便哪项成果都足以名垂千古，不论牛顿三大公案的史实如何，我们都无法否认牛顿的伟大。

所以，评价某某，还是功过分明比较好，掩瑕藏疾、文过饰非的伎俩，往往适得其反，因为，不太傻的我们都明白：高大全的另一面，是假大空。

艾萨克•牛顿，这个可怜的英国孩子，他好好学习，天天向上，坚韧不拔地成长为万人景仰的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。他以无与伦比的科学贡献，成为人类历史上最伟大、最有影响力的科学家。

第六章 所谓科学理论

这个问题似乎不应该出现在这一部分，因为我们已经知道地是个球，还知道地球乃至于太阳都不是宇宙的中心，甚至温习了一些定律，围观了以牛顿为首的一批牛人开启现代物理新篇章……这个时侯，再回过头探讨啥叫科学理论，是不是晚了点？

霍金同志说，不晚。不仅不晚，还恰恰好。

这个时侯弄清楚什么是科学理论，是为下一步谈论宇宙的本性打基础。如果把科学理论的本性搞错了，我们就无法继续下面的话题。

亲呐，你认为不会搞错？那么，让霍金陪着咱俩，浪费点时间，试着探讨一下。

伟大的霍金同志说：理论只不过是宇宙或者它受限制的一部分的一个模型，以及一组规则，这组规则把这个模型中的量和我们进行的观测相联系。它只存在于我们的头脑中，而不具有任何其他真实性（不管其含义如何）。

这段话可能不太好理解，也不太好接受，所以我翻译一下，加深印象：

他说，所谓科学理论，只是我们针对部分（注意这个词：部分）事物进行描述和预测的一种规律性总结。它对这些事物本身没有任何意义，它只是现阶段与观测相符，因此我们还能用得着的一种工具。千万别把它当真。

疑惑了是不？老说坚持真理捍卫真理，这下好，连科学理论都当不得真了。这样子搞法，会不会太儿戏了？

别急，我们先看场电影，舒缓一下严肃、紧张的学术气氛。片名叫《肖申克的救赎》。

面对电影中的人和事物，我们是毫无疑问的观测者。

影片中，典狱长和狱警是观测者。他们根据犯人的言行和狱中事件来判断、总结、预测。

犯人是被观测者。他们在某些规则的制约下，在自身因素的驱动下，在相互之间的影响下发生一些行为。当然，作为有思想的被观测者，他们同时也是观测者，观测其他人。

安迪和瑞德是这些被观测者中的一部分。

嘘~，电影开始了，交叉的画面：汽车中的醉酒的安迪、法庭审问、安迪老婆与人偷欢、安迪装子弹、审问、安迪提枪下车……

随后是律师的结论：银行家安迪，因老婆与人私通，便在酒后干掉了他俩。

综合一下观测的信息，我们也不难得出与律师相同的结论。

这是我们得到的第一个理论。它符合逻辑，并与观测相符，所以大家承认这个理论是正确的。于是，安迪被送进了监狱。

这很合理，不然的话，难道非要法官亲眼看到犯罪的实施才能判罪吗？

入狱后，安迪请瑞德帮他搞来一些东西：

一把石锤，用它雕刻一些小东西以消磨时光。

一幅女星海报，监狱里见不到女人，你懂的。

一副棋盘，但不要棋子。

一些石头，用来雕成棋子，以及其他小玩意。

我们和影片中的人观测到：

安迪利用银行家的特长，为狱警们避税、理财，给狱友帮忙。——给自己换来良好的生存环境。

安迪每天雕刻棋子和一些小玩意，乐此不疲。——监狱里的时光太漫长太难熬，用一些小嗜好打发时光。

安迪买了本圣经，并且背得滚瓜烂熟。——听从典狱长的劝诫，救赎灵魂。

所有的一切都十分合理、十分正常。

所有的观测都表明，安迪已经习惯了这里，正在被“体制化”。

正如瑞德总结犯人对于监狱的态度：起先你恨它，然后习惯它，更久后，你不能没有它。这就叫体制化。

既然理论与观测相符合，那么我们和狱警就可以预测，安迪明天仍然会为狱警理财、雕刻、背圣经，他将继续安心地呆在这里。

这是我们得到的第二个理论。在典狱长看来，也是如此。

如果这时，谁断定安迪会杀人、复仇、越狱、自杀或患病死去，那纯属毫无根据的臆测和胡说八道。

果然，我们看到安迪每天做那些十分合理、十分正常的事，他学会了妥协，喜欢散步，甚至排除万难在这里建了一座图书馆，一心扑在工作上，兢兢业业地维护它。

安迪还收了一个学生，孜孜不倦地教他学文化，搞得双方都很来劲。

理论与观测十分相符。

机缘巧合，学生道出了那场谋杀案的真相，真凶不是安迪。——我们的第一个理论“安迪是凶手”垮台了。正如地心说遭遇日心说，不一致的观测立马将该理论证伪。

典狱长为了不让安迪出狱，设计杀死了安迪的学生——唯一的知情人，还关了安迪一个月的禁闭。正如教会采取烧死布鲁诺、迫害伽利略等手段来维护已被证伪的地心说。

希望破灭了。

一个月后，从禁闭室出来的安迪变得很消沉。在典狱长的淫威下，安迪选择顺从，继续为典狱长理财、供他奴役。

安迪已经被驯化，他像其他犯人一样被“体制化”，放弃希望，囚至终老——这个理论与观测十分吻合，我们发现，安迪每天都在重复与理论相符的生活。所以我们说，这是一个好的理论。这是我们得到的第三个理论，是经过更多观测后，对第二个理论的修正、扩展和完善。

典狱长笑了，他对这一理论表示满意。

然而，一个风雨交加、电闪雷鸣的晚上，神奇的事情发生了，并不是终结者降临，而是安迪从牢房里消失了。

他从一个长长的大洞里逃了出去。

那个洞就在女星海报的后面。

我们原先没有观测到的事实：海报是用来挡洞口的，不是用来消除寂寞的；20年来，石锤不仅用来雕刻，还用来挖洞；散步是为了把每次挖的墙土一点点撒掉；圣经是用来藏石锤的；给典狱长理财不仅是为了讨好，还顺便收集了典狱长的罪证，同时给自己弄笔钱花。

面对这个洞，我们的第二、第三个理论瞬间坍塌了。

真相是，入狱二十年来，安迪从未放弃希望，他一直在想方设法逃狱。我们之所以没有得到与之相符的理论，是因为那时，我们没有观测到真凶杀人，以及安迪挖洞、扔土等等。

霍金同志说，在一个只包含一些任意要素的模型基础上，如果一个理论满足如下两个要求，就是一个好理论：

能精确描述大量的观测。

能明确预言未来的观测结果。

其实，在安迪逃狱之前，我们可以使用第二、第三个理论，很好地描述和预测安迪的行为，这些描述和预测与实际观测相符。所以，在被证伪以前，这就是好的理论。

所以霍金同志说，为了能够应对更复杂问题，我们在探讨时，必须暂时这样看待科学理论：

任何物理理论都只是假设，在这个意义上，它只能是暂时的，你永远不能证明它。不管实验结果多少次和某种理论相符，你永远不能断定下一次的结果不和该理论相冲突。另外，你只要找到一次和理论预言不一致的观测，就足以将该理论证伪。正如科学哲学家卡尔•波普强调过的，一个好的理论应该是这样的：它做出一些可能被观测证伪的预言。每一次新实验结果与理论相一致，我们就增大对它的信赖；但是一旦发现和预言不一致的新观测，我们就必须抛弃或者修正该理论。

上面这段话基本摘自原书。我们发现，看了电影之后，这样的观念很容易懂了，也很容易被我们接受了。可见，时不时放松一下，对于我们增加理解能力和接受能力很有帮助。

我们发现，新理论往往是原先理论的一个扩展。就像刚才在电影里，我们得到的第三个理论是第二个理论的扩展一样。在理论使用上，只要不影响想要的效果，哪个方便好用，我们就用哪个。

比如，我们明知地心说是错误的，但在日常生活中，还是按照习惯运用地心说理论——我们说，太阳升起来了（地心说），而不说地球上我们住的这一面转向太阳了（日心说）。

我们来看一个有趣的例子：

我们对水星进行非常精确的观测，会发现，它的运动与牛顿理论预言不符（存在一个很小的差异，后面将提到详情），但与爱因斯坦的广义相对论预言十分相符。这就是说，牛顿理论被证伪，广义相对论更准确。

那么，为什么在大部分情况下，我们仍然使用牛顿理论？这是因为两者计算结果差别非常微小，在处理一般问题时，我们不需要搞那么精确，而用牛顿理论来计算，也能算出行星轨道啊什么的，更重要的是，牛顿理论用起来比相对论要简单、容易得多。

这就是科学理论。

那么，最终，我们需要一个什么样的理论？

霍金同志教导我们：科学的终极目的，是提供一个能描述整个宇宙的统一理论。

为什么要用统一的理论？一个理论描述一块，难道会误了二路汽车？

答案是，会。

地球生物进化的顶峰们（生物学），下一站纬度31.7319，经度113.2297（地理学），要避免资产流失（经济学），请按照上帝的旨意上下车，阿门（神学）。

看，误车了不是？

下面我们来用日常用语统一下：

同志们，下一站是随州市安居镇，请带好随身物品准备下车，谢谢！

哈哈，其实你发现了，这个例子不是很恰当，但道理差不太多。

我们知道，万物虽千奇百怪，但越是构成物质的基础部分，其本质越是相近，到最后，应该基本相同。这不难理解，人和蚂蚁差别很大，但从基础上看，都是由细胞组成的，细胞虽有差别，但细胞都以碳水化合物为主，到这里已经没啥区别了，如果我们再往更基础处看，把鲜花和牛粪也抓过来（嘿嘿抓字用得恶心吧）和我们比一比，都是分子构成的，分子是原子构成的……这时我们发现，原来是一样一样一样的啊。所以，一个理论可描述的范围越广，它就越接近根本，也就越接近真实。

所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的能力就越强。

况且，人类都有真相癖，从某种意义上说，这就是人类社会发展进步的主动力。不是吗，如果人们对宇宙万物一点都不好奇，那我们现在一定不如猩猩。

无论从人文科学、社会科学还是从自然科学上来讲，真相都是一种最可贵的资源，掌握真相则科技进步、社会发展，掌握真相就掌握一切。不信？你要是知道股票真相，你就是股神，巴菲特得靠边站；你要是带兵打仗，知道敌我的真相，你就是战神，韩信凯撒诸葛亮成吉思汗都不如你；你要是知道市场和经济的真相，你就是全球第一大富豪，微软Google中石油都是毛毛雨；你要是知道周围人和事的真相，你就是能掐会算的神仙，想干啥都能干成……真相是如此的宝贵和难得，以至于不明真相的总是围观群众。- -!

OK，闲言碎语不要讲，咱看一看，科学家们怎么想，当里个当……多数科学家现在把问题分开来看：

第一，一定存在这样的定律：它能够描述宇宙如何随时间变化。这样，我们只要知道宇宙在任一时刻的状态，就能用这些定律预知宇宙将来任何时刻的状态。比如，您看这篇文章不爽，朝我扔一块板砖，在板砖扔出的任意时刻，我只要得到板砖在那个时刻的质量、速度、角度等数据，就能利用牛顿力学定律算出，它将要划过什么样的轨迹，最终以多大力度砸在哪。当然，如果您扔得特准，那就只好麻烦您自己来算了。

第二，宇宙初始状态是个大问题。就是说，宇宙是怎样产生的？这一切是如何开端的？再问具体一点，它是遵循什么样的规律开始的？

有些人认为，科学只应该关心第一部分，宇宙启始是上帝的事，他老人家想怎么样就怎么样。果真如此，上帝完全可以放任宇宙随意演化，但是看来，他似乎更喜欢让宇宙乖乖地按照严谨的规则来演化。所以可以这样说，一定存在制约初始状态的定律——根据这个定律，宇宙的产生是必然的，宇宙以这种形式诞生、成长为现在的样子也是必然的。

设计一种能描述整个宇宙的理论，太难。所以，我们目前力所能及的是，把问题分成许多小块，针对各块搞理论，来描述和预言一定范围的观测。

于是，就必然出现这样的情况：我们形成了某一块的理论，但有时候，受这一范围之外的效应影响，我们会发现实际观测和理论预言略有不同。

这是因为，宇宙万物并不是真的像我们划分的那样，一块是一块，互不干涉。万物万象实际上是相互关联的。比如，原来电力、磁力是两个学科，人们针对这两块分别创立了两个独立的理论，后来发现，电和磁关系密不可分，如果只考虑其中一块，就会出现很大问题。后来二者合二为一，创立了电磁学……

有时候，某个区域的理论出现问题，又没有合适的补丁可以下载来修补，那么，如果这些问题不影响大局，大家通常就把它忽略掉，或者干脆用一组数来代表它，使理论看起来更贴近实际。

比如，爱因斯坦开始认为宇宙是静态的，但如果这样，根据他的广义相对论，宇宙就会因物质间的引力而坍缩，最后变成一个点。可是据观测，宇宙又没有坍缩的迹象，也没发现有什么东西可以抗拒引力，于是他在方程中引进一个“宇宙常数”，这个数刚好对抗引力，使宇宙乖乖地保持静态。

对于宇宙为什么要搞这样一个常数来约束自己，大家都很茫然。后来发现，宇宙是膨胀的，星系间相互飞离的惯性大于引力，所以不会坍缩，于是宇宙常数就成了一个尴尬的蛇足。于是，爱因斯坦就从他方程中把宇宙常数咔嚓掉了，并惭愧地说宇宙常数是他“一生中最大的错误”。

然而，造化弄人，1998年，两个天文学家小组通过研究超新星，发现各个星系正在加速远离地球而去。目前的解释，是暗能量导致宇宙加速膨胀。这个暗能量就是当年没发现的可以抗拒引力的东西，它导致负压，所产生的反引力，是一个常数……恭喜你猜对了，把宇宙常数请回爱因斯坦方程，可以完美地解释宇宙加速膨胀。这说明，已经举行遗体告别仪式几十年的宇宙常数要复活！三个家伙为此获得2011年的诺贝尔物理学奖，他们是美国人帕尔马特、美国-澳大利亚人施密特、美国人黎斯。宇宙常数的曲折故事，是观测区域变宽导致的一个洗具。

刚上班头几年的筒子们都会有一种感觉，那就是社会的关系网比想象的要复杂得多，你对面的美女说不定就是一把手的小蜜，而某次宴会上与你相见恨晚的那个哥们就是那个小蜜的丈夫，他现在最苦恼的事就是闹不清楚他和你们一把手老婆的关系……

宇宙也是这样，原本我们以为，两个不在一处的物体基本不存在什么关系，后来我们发现，万物都有引力、光、电、磁等远程联系方式。说不定，情况比这还要复杂得多，所有物质之间，还有更隐秘、更基础的联系方式没被我们发现。如果是这样，那么，我们用上面说的隔离法研究问题，就不太容易接近那个最终的、完备的答案了。

但从狼狼阿狗，一直以来，我们就是用这种方法“从胜利走向胜利”。牛顿引力论又是一个经典的例子，它告诉我们，两个物体之间的引力只决定于它们的质量，与它是啥东西无关。这样，不需要知道星球的结构、成份、思想状况和政治立场，我们就可以计算它们的轨道。所以，在没有新的发现之前，我们只能靠目前的办法来理解宇宙。

今天，我们按照两个基本的“部分”理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。它们是二十世纪最伟大的智慧成就。

广义相对论：用来描述引力和宇宙的大尺度结构，从只有几英哩直到大至1亿亿亿（1后面跟24个0）英哩，这是我们目前可以观测到的宇宙范围的结构，也就是人类目光所及的最远距离。

量子力学：用来处理极小尺度的现象，例如万亿分之一英寸。

可惜的是，这两个理论不相协调，所以它们不可能都对。或者说，它们都离真相还有一定距离，究竟这个距离有多大，尚未可知。当代物理学的一个主要努力方向，就是在寻求一个能把它俩合并在一起的理论——量子引力论。

目前来看，要搞定它，还早着呢。现在是万里长征刚开始系鞋带。

我们都清楚，要找一个人，事先掌握他的特性越多，找到的机会和准确率也就越高。目前，我们已经知道了这个理论所应具备的许多性质——它应该是什么样、应该能解释什么、预测什么等等——这是唯一值得我们欣慰的。

现在，我们相信宇宙不是任性的，而是守规矩的，这个规矩就是我们要找的统一理论。不过，霍金发现，寻求完整的统一理论，有一个基本的自相矛盾，讨论起来也有点意思：

作为有理性的生物，我们地球人可以随意观测宇宙，还可以从中得出逻辑推论，这样，就应该能越来越接近那个最终答案。然而，如果真有统一理论，那么它也决定我们的行动。这样，理论本身就决定了我们对它探索的过程和结果——额滴神呐，原来一切都是是注定的！问题来了：

为什么它必须注定我们得到正确的结论？

难道它不会注定我们得出错误的结论吗？

或者根本没有结论？

对此，霍金同志用达尔文的自然选择原理来解答。

即使我们在电脑里复制、粘贴，也不能保证每次都能得到一模一样的结果。不信你在网页上Ctrl+C，再到word等文档里Ctrl+V，一定会看到变化。

生物繁殖还不如电脑复制、粘贴那样精确。即使是同一对夫妻，他们生出的后代也总有不一样的地方，性别啊、智力啊、外貌啊、体力啊、个性啊、甚至血型和DNA也不一样，加上生存期间的经历等等，导致差异越来越大，这是遗传、发育、成长上的变异。看看我们周围的人，看看同一窝小狗，要是还不服气，那就再看看同一根藤上的瓜……所以莱布尼兹说：“世界上没有两片完全相同的树叶”。全世界人民一听，立马一致通过了。

由于相互有差异，那么不同个体对世界的认识和适应能力也存在差异。这没问题吧？很多地方不一样，而偏偏适应能力却一样，张飞和阎婆惜面对持刀的宋江，都是同一个下场，还有天理吗？

所以说，在大自然里，适应能力强的就是爷，吃香的喝辣的，老婆孩子多，更易存活和繁殖，其行为和思维的模式逐渐成为主流……物竞天择，如此往复，就叫进化。

智慧的进化，使我们人类在地球生物界趾高气扬，不可一世。

如果宇宙是遵循某种规则发展到现在这样的，我们就可以这样推测：既然宇宙发展导致进化的必然，而进化又给了我们推理能力，那么，在探索统一理论时，我们推理能力的进化也是必然的。

那个终极答案就在那摆着，它不会发生变化，而我们的推理能力却在不断进化，这说明，我们将离它越来越近，最终，我们会把它拿在手里。“子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”就是这个道理。

这是个乐观的看法。因为，没人知道我们还能存在多久，也没人知道，得到那个答案需要多久。放弃吗？或许就在明天呢？

也许有人说，目前，除了最极端的情况以外，我们现有的部分理论，已经可以对所有一切给出精确的预言了，没必要去探索宇宙的终极理论了。然而，我们回过头想一想，当初探索相对论和量子力学时，我们也可以用这个论点来说没有必要，但实际上，这些理论已经给我们带来了核能和微电子学的革命！

所以，一套完整的统一理论，可能无助于种族存亡，甚至不影响我们随地吐痰加班骂娘，但这并不能成为我们停止探索脚步的理由！

自从我们学会思考，就不甘心不明真相，不甘心对事物保持迷惘状，我们大声疾呼：被蒙在鼓里的感觉很不爽！

对预知未来的渴求，引无数英雄竞折腰。折腰也搞不定，就花钱找丘道士鲁和尚算一卦。可见我们是多么渴求理解世界的根本秩序！

我们为何在此？我们从何而来？我们必将何往？

难道你不想知道吗？

我们的目标：对我们生存其中的宇宙作完整的描述！

那么，我们目前已知的宇宙是个啥样？

子曰：酒要一口一口喝，路要一步一步走，步子迈得太大，容易扯着蛋。

咱慢慢来。

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