夸克之上，宇宙之下

科学无国界

我们是知识的搬运工

福利时间

今天我们将送出三本由图灵新知提供的优质科普书籍《时间旅行简史》。

可以说，这是一个穿越横行的时代。层出不穷的穿越题材的小说、动漫、影视剧，引发了人们的持续关注，也激起了人们的无尽想象。并且不只是穿越回到过去，在另一个方向上，我们也可以一跃进入未来，想象出或昌明或晦暗的前景。那么为什么我们会被时间旅行的概念所深深吸引？它从何而来，又经过了怎样的发展演变？

成功地在信息时代为信息作传（《信息简史》）后，詹姆斯·格雷克再次将在一个穿越横行的时代为时间旅行作传。通过追溯这个概念的起源、它在文学和科学中的演化，以及它对我们对于时间本身理解的影响，《时间旅行简史》将带领我们踏上一段极富启迪的追寻“时间旅行”的时间之旅。

如何才能得到这本《时间旅行简史》呢？参与的方式非常简单！只要你认真阅读下面的这篇文章，思考文末提出的问题，严格按照 互动：你的答案 的格式在评论区留言，就有机会获得奖品！（PS：格式不符合要求者无效）截止到本周四中午12点，点赞数前三名的朋友将获得一本《时间旅行简史》。

【互动问答示例】

互动：这里就可以自由发挥你的答案啦~

作者：Natalie Wolchover & Olena Shmahalo

翻译：Nothing

审校：山寺小沙弥

我们所知道的最大的物体是宇宙，最小的粒子是夸克，从宇宙到夸克需要跨越宇宙、超星系团、星系、恒星、行星、生物体、原子、原子核、质子、夸克等结构，从尺度上讲要跨越数十个数量级，如此大的跨度包含令人眼花缭乱的现象。今天我们用九张图带大家领略下在不同的尺度下我们能看到什么。

在大约10^27米的尺度内，可观测宇宙看起来是充满泡沫和颗粒的。有点像残留在水池或者浴室的肥皂泡，这些泡沫的轮廓被明亮的或不发光的物质组成的网连接起来。时空被引力覆盖的地方网络显得更稠密。到处都是由大量星系组成的跨度达到亿万米的超星系团。超星系团内是星系组成的团簇。巨大的引力势阱把成百上千的星系束缚在一起，星系连同大量的热气体和暗物质一起在中心内外进行轨道运动。

宇宙中星系之间的间隔都非常大。比如，从银河的中心到Andromeda（仙女座）中心，中间至少距离2.5*10^22米。

在大爆炸之后最初的几亿年中，第一代的大型恒星和早期的星系结构开始形成。这些早期的恒星对于产生最早的重元素是至关重要的，在恒星老化、膨胀、爆炸的阶段，它们会把形成的重元素抛入太空。

在生命体之后，行星大概是宇宙中最多变最复杂的物体。Proxima Centauri b（比邻星b）是已知最近的外星系行星，它可能具有一个布满极光的天空，这些极光是由燃烧的红矮星引起的。

图中画的是40亿年前太古宙时期的地球，它是一个强大的、热力学的、化学的、布满辐射的机器。许多现象被时间刻进了地球的表面和内部。我们现在从大气和石油中取得的东西，都是几十亿年里很多偶然事件的结果。

在肯尼亚，穿越大自然的旅行把我们从真空空间中带到了一群大象的上空。它们在观察周围的同时也被一群开着吉普车的紧张的人观察。再拧几下镜头我们就能看到一只独行的厚皮类动物。一只牛椋鸟在大象皱巴巴的硬皮上啄着一只多汁的寄生虫。

牛椋鸟嘴里的这只寄生虫是4.8亿年前形成的无翼昆虫中的一种。这样看，这种寄生虫和鸟类以及大象相比更加的怪异更加成功，尽管他们现在处于食物链的底端。

 

生命，据我们所知，是以碳元素为基础组成的。碳原子就像乐高积木中你最喜欢的那块，这块积木总是能帮你完成最宏伟的计划。碳原子拥有6个电子，其中4个容易被其他原子所吸引并和其他原子共用。在量子的语言中，这些电子在空间中的分布使得它们和其他原子联系在一起，或者说，形成化学键。

一般来说，一个原子核占有整个原子质量的99.9%，但它只占原子体积的万亿分之一。所有的虚空意味着宇宙在10^-11到10^-15米的尺度内看起来是很空的。

原子核由质子和中子构成，它们被核力束缚在一起。

 

质子内部的结构比我们想象的还要混乱。尽管这个组合物被外部世界所熟知因为它仅包含两个上夸克和一个下夸克，但这仅仅是我们要讲的故事的一部分。在质子尺度以下，我们似乎要重新修改我们的世界由粒子和波所组成的想法。取而代之是“场”和“量子”。就像是池塘中的涟漪。

原文地址：

https://www.quantamagazine.org/a-tour-of-the-zoomable-universe-by-caleb-scharf-and-ron-miller-20171106/

图文节选自：From the edge of the universe to the inside of a proton

互动问题  

【互动问题： 如果你可以随意改变自己身体的尺度，你想变成什么样的？为什么？】

请大家严格按照  互动：问题答案  的格式在评论区留言参与互动，格式不符合要求者无效。

截止到本周四中午12点，点赞数前三名的朋友将获得我们送出的图书一本。

编辑：山寺小沙弥

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