第一課 最美的理論
標題之所以是它，是因為蘇聯物理學家列夫·朗道（Lev Landau）稱愛因斯坦的廣義相對論為「最美的理論」。『愛因斯坦的理論為我們描繪了一個絢麗多彩而又令人驚奇的世界，在這個世界裡有發生爆炸的宇宙，有坍塌成無底深洞的空間，有在某個行星附近放慢速度的時間，還有像大海揚波一般無邊無際延展的星際空間……』
作者一開始就將廣義相對論與世界上許多其他感人至深、無與倫比的偉大作品並列起來，比如莫扎特的《安魂曲》、荷馬的《奧德賽》、西斯廷禮拜堂的穹頂畫、莎士比亞的《李爾王》……到了本章的最後一段，同樣把這個物理學裡最美的理論同它們類比講述👇他覺得理解那個方程『總比感悟貝多芬晚期弦樂四重奏的神秘之美要容易得多。無論是欣賞藝術，還是領悟科學，我們最終得到的將是美的享受和看待世界的全新視角。』20世紀物理學的兩大支柱，一個是第一課講的廣義相對論，另一個就是量子力學。這個理論在誕生一百多年之後，仍然籠罩在一片神秘莫測的奇異氛圍中。『「在我看來，如果我們假設光的能量在空間中的分布是不連續的，我們就能更好地理解有關黑體輻射、螢光、紫外線產生的陰極射線，以及其他有關光的發射和轉化的現象。依據這個假設，點光源發射出的一束光線的能量，並不會在越來越廣的空間中連續分布，而是由有限數目的『能量量子』組成，它們在空間中點狀分布，作為能量發射和吸收的最小單元，能量量子不可再分。」這幾句話說得簡單而又清晰，是量子理論誕生的真正宣言。請注意這段話一開始「在我看來」這幾個不同凡響的字眼，這不禁讓人聯想到，達爾文在自己的筆記中以「我認為」這幾個字為開端來介紹他物種進化的偉大思想，而法拉第在其著作中第一次介紹電磁場這個具有革命意義的概念時，則提及自己「猶豫不決」。偉大的天才都懂得三思而行。』後面作者又講到了量子躍遷和量子理論的方程，有意思的是作者的比喻：『似乎上帝設計現實時沒有重重地畫上一筆，而只是用點隱約描出了輪廓一樣。』
還寫到了玻爾與愛因斯坦的爭論以及「光子盒」思想實驗。『當玻爾去世的時候，有人拍下了他書房黑板的照片。黑板上畫著一幅圖，是愛因斯坦思想實驗中那個「充滿光的盒子」。直到生命的最後一刻，他仍在挑戰自己，仍然想要知道得更多。直到最後一刻，他仍未停止懷疑。』看這一課內容的時候，我就想到那部片子《城市廣場》，那位第一位女數學家也費勁心力地推導過地球的形狀與天體運動的規律。『這片均勻無邊的宇宙並不像看上去那麼簡單。就像我在第一節課中解釋過的那樣，空間不是一馬平川，而是彎曲的。宇宙布滿了星系，所以我們想像它的紋理會像海浪一樣起伏，激烈處還會產生黑洞空穴。
我們今天終於知道，這個布滿星系、富有彈性的浩瀚宇宙是大約150億年前由一個極熱極密的小星雲演化而來的。為了表現這一點，我們不再需要畫出宇宙的樣子，而應畫出宇宙的整個歷史：宇宙誕生的時候就像一個小球，大爆炸後一直膨脹到它現在的規模。這就是我們現在對宇宙最大程度的了解了。』
『量子力學和粒子實驗告訴我們，世界是物體連續的、永不停歇的湧動，是稍縱即逝的實體不斷地出現和消失，是一系列的振蕩，就像20世紀60年代時髦的嬉皮世界，一個由事件而非物體構成的世界。
屈指可數的幾種基本粒子，不斷地在存在和不存在之間振動、起伏，充斥在似乎一無所有的空間中。它們就像宇宙字母表裡的字母，以無窮無盡的組合，講述星系、繁星、陽光、山川、森林、田地，以及節日裡孩子臉上的笑容和星光璀璨的夜空的漫長歷史。』
這一課作者講到了廣義相對論和量子力學相矛盾的地方，他用了一個很有趣的比喻：『大自然就像一位年長的拉比，有兩個人跑去找他解決爭端。聽了第一個人的話，拉比說：「你說得有道理。」第二個人堅持為自己辯解。拉比聽完對他說：「你說得也有道理。」拉比夫人在另一個房間聽到了他們的談話，大聲說道：「但是他們兩個不會都有道理吧？」長老認真思考了一下，點點頭說：「你也很有道理。」』我們是否可以建立一個思考世界的概念框架，來兼容上述兩種理論呢？『解決這個問題的一個重要嘗試就是「圈量子引力」（Loop Quantum Gravity）這個研究方向，許多國家的研究小組都在從事相關研究。
圈量子引力試圖把廣義相對論和量子力學結合起來。這個嘗試很謹慎，它只使用這些理論中已有的假設，適當改寫這兩個理論，使它們相容。但它的結論相當激進：它又一次深刻地改變了我們看待現實世界的結構的方式。』
『空間和物質的量子持續相互作用的基本物理過程。我們周圍連續的空間和時間只是這些密集發生的基本過程產生的模糊景象。就像阿爾卑斯山上平靜而清澈的湖泊，其實是無數微小的水分子快速舞動形成的。』『時間和空間一起消失了，世界融化成一團湧動的概率雲，儘管如此，我們還是可以用方程描述它。』蠻有意思，我看到突然講「熱」感覺還挺突兀的，覺得和前面幾課似乎沒啥關係。作者其實也這樣講：『除了前面講的那些描述世界基本構成的重要理論之外，物理學另有一座與眾不同的偉大城堡，它提出了一個讓人始料不及的問題，那就是：「什麼是熱？」』『我們的記憶和意識都建立在這些概率性的現象之上。假如存在一種超感覺的生物，那麼對它來說，就不存在時間的「流逝」，宇宙會是沒有過去、現在、未來之分的一整塊。但是，由於我們意識的局限性，我們只能看到一幅模糊的世界圖景，並棲居於時間之中。請容許我引用本書編輯的一句話：「看不清的比看得清的更廣闊。」正是這種對世界的模糊觀察孕育了我們時光流逝的觀念。』
『我們是什麼？難道我們也只是由量子和粒子構成的嗎？如果是這樣，那我們的個體存在感和自我意識從何而來？我們的價值、夢想、情感以及擁有的知識又是什麼呢？在這個無邊無際又五光十色的世界裡，我們到底算什麼？』也和我一樣想到了自由意志的問題，但作者顯然比我想得更深：這個困惑的解答在別處。當我們認為自己很自由的時候，我們確實做得到，因為我們的行為由身體內部的大腦決定，不受外部因素左右。但是自由並不意味著我們的行為不受自然規律的支配，而是說明自然規律通過大腦的運作來決定我們的行為。我們的自由決定，是我們大腦中數十億個神經元相互作用的結果，其交互極為豐富，無比迅速。我們的抉擇固然自由，但卻不可能超出神經元的相互作用。』
『我在這本書中講述的世界的科學圖景與我們對自身的感覺並不矛盾，與我們在道德和心理層面上的思考，以及我們的情緒和感情也不矛盾。世界是複雜的，我們用各種各樣的語言來捕捉它，它們一一對應於我們所描述的過程。每一個複雜的過程都可以在不同層面上以不同的語言被處理和理解。這些語言，如同它們描述的過程一樣，穿插交錯，彼此豐富。通過了解大腦中的生物化學過程，我們的心理學研究更精進了。我們生命中的熱情與情感，也能滋養理論物理的研究。』