Explorez tous les épisodes du podcast 科学星球

这一期我们来碰一个我长期想聊的话题：时间。

这期结合前两期的科幻故事《递归》，形成了一个时间与人类记忆关系的小系列，推荐你一起听。前两期分别是：

曼德拉效应和既视感，是被抹除的另一段时间线：《递归》的科幻故事

当人类掌握了篡改时间的能力，世界开始崩塌：《递归》故事的完结

这期我们不再聊故事，而是回到真实的物理世界。

你有没有想过——钟表，真的在测量时间吗？它到底是怎么测算时间的呢？

如果把整个宇宙里的一切按一下暂停键，冻结一亿年，然后再解冻，这一亿年，算过去了吗？

小时候的一个暑假很漫长，而现在的日子，一年嗖的一下就过去了，如果我告诉你，这不是心理学问题，而是涉及到了意识和时间关系的本质呢？

如果说时间在哗哗地流动这件事，它本来只存在于我们的意识里呢？

这些问题，有的看似是抬杠，有的看似是科幻，但它们全都是正经物理学和神经科学吵了几百年的真问题。

今天我们就要聊这些，这一趟走下来，你关于时间的一切直觉——它在流、它有现在、它对所有人是公平的——可能一个都保不住。

P.S：这是一期按照付费节目质量准备的内容，最后决定免费开放，给更多喜欢时间这个神秘话题的朋友，感谢你的倾听，也欢迎你的打赏鼓励。

这是布菜克·克劳奇《递归》系列的第二期，我们今天会把这个故事完整的讲完。如果你是第一次听这个系列，那么我强烈建议你现在就跳出节目，从上一期开始听。

按照这本小说的设定，过去、现在、未来，全都真实存在、同时存在，像一本已经写好的书，每一页都摊在那儿。我们之所以会感到时间往前走，因为我们的意识有个缺陷——它一次只能"接触"一个时刻。不是时间产生了记忆，而是记忆，塑造了我们对时间的一切体验。

每一段强烈、具体、带有情绪的经历，都会在大脑中留下可被定位的神经痕迹。

当一个人躺进感官剥夺槽，被注射药物、心跳停止。濒死时松果体大量释放 DMT，大脑进入极致状态，这时电磁刺激把你那段记忆的神经元模式"点燃"。这个人的意识就会"跳"回那段记忆对应的时刻，接管了那个时刻里年轻的自己。

原来的时间线不会消失，也不会被删除。它只是被终结了——在穿越者"死在剥夺槽里"的那一瞬间，被终结的旧时间线，会缩成一段失效记忆，直到时间再次来到那个人在原来的时间线死在剥夺槽的那一刻，所有和他相关的人，旧记忆就像潮水一样涌回来。

听完这一期，你会知道为啥这本书的名字叫《递归》。

本播客解读过的其他科幻小说（可按照关键词搜索）：

这就是你输掉时间战争的方式：因果律的无限循环

被困在量子叠加状态，我被50个平行宇宙的自己猎杀

在冰冷残酷的宇宙里，意识有什么用？3万字深度解《盲视》

比二向箔更可怕的《闪光》：当数学规则被篡改，宇宙会发生什么？

挽救计划：11.9光年之外，拯救两个即将毁灭的跨星系文明

科幻游戏《星际拓荒》：

星际拓荒（上）：太阳爆炸前22分钟，我掉入了时间循环里

星际拓荒（中）：宇宙之眼、因果悖论和量子星

星际拓荒（下）宇宙与文明的最终结局

从今天开始，我打算用三期节目，来讲一本书。

你有没有经历过这样的瞬间：某个地方、某句话、某个人的表情，忽然让你觉得自己以前经历过。那种感觉很短，但是有一种强烈的似曾相识的感觉。

一般我们把这种现象叫做即视感，Déjà vu。

可如果这种感觉不只是一个瞬间呢？如果你突然记起了十年人生，记得一个自己的孩子，记得这十年来每一个和他相处的细节，而你现在生活的现实告诉你，这个孩子从来没出生过。你会怎么办？

再问个问题，你有没有听说过曼德拉效应？它说的是，很多人会对同一件事拥有相同、却和事实不一致的记忆。名字来自一个广为流传的例子：一部分人坚信纳尔逊·曼德拉在上世纪八十年代死于狱中，实际上他后来获释、当上南非总统，2013 年才去世。

今天这本书，提出了一个猜想：如果曼德拉效应是真的呢？万一那些记忆确实发生过，只是发生在一个被抹掉的世界里？万一我们脑子里那些凭空多出来的记忆，其实来自另一条时间轴？

带着这个问题，我们先讲故事。

注意！以下图片涉及剧透，请在本集最后揭秘科幻设定的时候再来看图：

我们人类，是怎么知道自己在哪里的？

这不仅包括我们在大地上的位置，我们也要聊聊，我们如何知道自己在宇宙中的位置，怎么知道那些非常非常遥远的星星有多远，以及，整个宇宙到底是怎样的尺度。

如果你看过那些表现宇宙空间的视频，还能在俯瞰整个银河系，点出我们所在的位置，其实这些画面都是根据已经被天文学家算出来的数据推算合成的，实际上根本不可能有一个摄像机在银河系外面拍摄银河系，还能看到我们的位置，人类在地球上能看到的就是身边的山川河流，以及头顶的一大堆小亮点。即便到了科技这么发达的今天，我们看到的还是这一堆小亮点，只是分辨率高了一些。

听完你就知道，要搞清楚我们自己和星星的位置，这件事比我们想象的要复杂得多；人类一步步走到今天，为了回答这些问题想出了无数多的聪明点子，也积累下来无数多的宝贵财富。

要说我们自己在哪，你可能会觉得，这有什么难的？现在我们拿出手机，打开地图，马上就能看到一个蓝色的小箭头。它告诉你，你现在在哪条路上，离目的地还有多远，应该往哪个方向走。

但是，我们先把这些现代工具全部拿掉。在真实的世界中，人类在绝大多数的历史中，确实就没有我们现在手里的各种尖端的设备。

没有手机。没有卫星。没有全球统一坐标。甚至没有一张准确的世界地图。

人只能看见周围的大地和山川，他们又是怎么知道自己在哪里？

再进一步。如果你是一艘船上的水手，四周都是海，没有任何地标，你又是怎么知道自己在地球的哪个位置？

如果你是一位天文学家，你看到天上有太阳、月亮、恒星，但你不可能飞过去拿尺子量，你怎么知道太阳离我们有多远？一颗恒星有多远？一个星系又有多远？

这一期的主题就是：从大地到星空，人类如何丈量世界。

这里面有一条非常清楚的推进线。先量地球大小，再定位地球表面，再量太阳系，再量恒星，再量星系，最后量整个宇宙。而每一次尺度变大，人类都需要发明新的方法。这里面真的有太多人类的智慧了。

这一期我会把这些方法叫作丈量世界尺子。你也可以跟着我们的故事，抛开上帝视角，一起来想办法，如果你活在当时，你有没有解决那个问题的思路？

今天，我想讲一对母女的故事，这两个人你肯定很熟悉，上学的时候就读过，但她们的故事你肯定不熟悉，因为种种原因，课本里没有写。

我并不准备聊一个「母爱伟大」的典型案例——至少不是你想象中那种。

我甚至在整理材料的时候，好几次被气的浑身发抖。

这个母亲，放下了最重要的学术生涯，把十七岁的女儿带上了战争的前线。而她们在战场上效忠的，是一个根本不尊重她们、甚至在迫害她们的国家。

她让女儿在炮火声里操作 X 光机，在战地医院里给浑身是血的士兵拍片子，在泥泞的帐篷里冲洗底片。

回忆一下，你在十八岁的时候在做什么呢？差不多就是高考前后。

十八岁的时候，这个女儿已经独立管理一个前线放射站了。

这对母女，就是玛丽·居里和伊蕾娜·居里。

我知道，「居里夫人」这三个字，大家从小学课本就认识了。发现了镭，两次诺贝尔奖，伟大的女科学家。

但坦白讲，课本给我们的，是一个被抽干了血肉的符号。好像这人一旦是「伟大的科学家」，就可以自动忽略她面对的所有时代问题了，尤其是女性面对的时代问题。

今天我想做的事情，是把血肉还给她——也还给她的女儿。

作为一个科学类的栏目，我们今天也会聊到一些跟核辐射相关的科学知识，但今天比较特殊，咱们以讲故事为主。

这个故事打动我的地方，是在一个根本不欢迎女性做科学的时代，一个母亲用自己的整个人生——包括她的成就、她的伤痛、甚至她的丑闻——给女儿示范了一件事：你可以把自己的一生放进一个严肃的问题里，而且不必为此请求任何人的许可。

今天我们来聊一个可怕又陌生的东西：核辐射。

最近，Netflix 上有一部非常火的巴西剧——《放射危机》。这部剧上线之后迅速霸榜，弹幕里全是“后背发凉”“比恐怖片还吓人”这样的评论。

剧集里有这么一个被疯传的画面。

1987 年，巴西中部的一座城市，夜幕降临。一个废品站老板的家里，几个大人围成一圈，盯着一个金属罐子。罐子里装着一种神秘的粉末，在黑暗中散发出幽幽的蓝色光芒。不需要电池，不需要插电，它就这么自己发着光，像是从童话故事里跑出来的魔法物质。

一个 6 岁的小女孩兴奋地把这些粉末涂在自己的手臂上、脸上，在镜子前转圈，炫耀自己像仙女一样闪闪发光的皮肤。晚饭前，她没洗手，用沾满粉末的手指抓起一个煮鸡蛋，一口一口吃了下去。

三周后，这个小女孩死了。全身器官衰竭，骨髓彻底崩溃，死于一种她和她的家人完全不理解的、看不见摸不着的东西——核辐射。

这是 1987 年 9 月，真实发生在巴西戈亚尼亚市的核灾难。一场被称为“南美切尔诺贝利”的事故，一场由一个被遗弃的医疗设备引发的城市级灾难。

今天这期节目，我想和你完整地讲述这个故事。上半部分，我们会沿着时间线，一步步还原这场灾难是如何发生的——从一场产权纠纷，到两个拾荒者的闯入，到蓝色粉末在城市中的疯狂传播，再到最后惊心动魄的全城去污染行动。

下半部分，我们会深入科普的领域：辐射到底是什么？它为什么这么可怕？人类是怎么发现它的？还有那些你在日常生活中听到的“防辐射”说法，到底哪些是真的，哪些是彻头彻尾的骗局？

这是一个关于无知、好奇、贪婪、恐慌和勇气的故事。这也是一个关于人类如何认识、利用、并最终学会敬畏一种看不见的能量的故事。

让我们回到 1987 年的巴西，回到那个被幽蓝光芒笼罩的九月。

为啥有的春节没有腊月三十，而是腊月二十九过除夕？这谁说了算的？

为啥农历和公历总是对不上？

阴历生日和阳历生日哪个更准？

这些话题总是出现在我家的桌上，不知道有没有让你感到过困惑，我也搜过一些短视频来讲这件事，每次都发现，看完还是没彻底搞明白。今儿我想把农历和公历的事，在时间这个尺度上彻底聊明白，看这个进度条你就知道，这事儿还真不是三言两语能说清楚的。

在这一趟把东西方历法搞清楚的旅途上，咱们还会有不少别的收获，比如：

人站在地球上，只能看到太阳东升西沉，看不见地球绕太阳一周，那是怎么算出来一年有365天的？

再比如，农历听着好像挺落后，你可能不知道其实它是全世界最精密的天文和数学系统。

再比如，你知道除了闰年、闰月，还有闰秒吗？我们已经亲历过27次闰秒了。

这一趟我的收获不少，很想分享给你。

图1：月亮周期变化的原理

图3：北半球夏天的示意图

最近金价一路狂飙，成了全民话题。

但我猜，当你手里捏着一颗沉甸甸的金豆子时，可能从未想过一个极其简单、简单到有点“傻”的问题：黄金，它为什么偏偏是金色的？

你可能会说：“这算什么问题？金子金子，当然是金色的啊！”

但你仔细回想一下，在化学元素周期表里，那些出身显赫的金属——银、铂、钛、铝、铬……放眼望去，几乎全是白茫茫的一片银白色。

唯独黄金，像是个不合群的叛逆者，固执地披着那层耀眼的、充满神性的黄橙色。

我想告诉你，为了让你一眼就能从一堆破铜烂铁里认出这抹值钱的颜色，宇宙动用了两套最顶级的“物理大招”：一套是量子力学，另一套是相对论。

如果这个宇宙的物理常数稍微偏一点点，或者光速再快那么一点点，黄金就会瞬间“泯然众金”，变成一种和银子没什么区别的银白色金属。到那时，人类几千年的文明史、战争史，甚至你的一切理财故事，可能都要推倒重来。

更神奇的是，在地球上所有天然金属里，只有黄金的金色，同时证明了量子力学和相对论都是正确的，这是从地球诞生那天起，大自然就悄悄留给人类的“一封密信”。

咱们一起揭开这个的秘密，听完你一定会忍不住感叹：原来金子值钱，真的有它的道理！

【收听指南】

00:19 黄金的颜色之谜：化学元素中的叛逆者

07:12 双剑合璧：量子力学与相对论如何塑造"金色"

15:19 菲涅尔效应：金属区别于普通材质的核心

18:48 材质视觉魔法：菲涅尔效应下的反射率对决

25:19 量子虚态：光子与电子的能量交换游戏

45:21 黄金滤镜效应：相对论在颜色中的具象体现

50:08 相对论奇迹：电子以58%光速运动

01:01:14 颜色的本质：大脑为电磁波贴标签

01:03:19 黄金的科学诗篇：从电子舞动到宇宙法则

商务合作：sunbin_2023@qq.com

本期一些有助于你理解的参考图：

图1：

车田正美的漫画《圣斗士星矢》，通过线条和颜色的组合，让我们认为纸上呈现的东西是金色。

图2：

即便是纯黑白色的画面，也可以只凭感受到黄金与青铜的区别

图3：

一张图展示菲涅尔效应，当我们看近处的水面，视线几乎与水面垂直，能清晰地看到水底。但当你远眺湖面时，水面就像一面完美的镜子，倒映着远山。

图4：

菲涅尔效应告诉我们的视觉：这是个大理石球。

图5：

菲涅尔效应告诉我们的视觉，左边是一个光滑的塑料球，右边是一个光滑的金属球。

图6：

菲涅尔效应的本质，就是一个光遇到电子的概率问题。

图7：

一张元素周期表，大部分位于左下方的元素都是金属，少量位于右上方的是非金属。金元素是79号。

图8：

左边是一个表面很光滑的、黄色的塑料球，右面是一个黄金的球，除了菲涅尔效应的不同，同样的白色灯泡倒映出的倒影颜色也不同（黄金的反射颜色是由相对论效应造成的），所以我们的眼睛能分辨光滑塑料和黄金表面。

图9：

我们日常所说的一束光基本都是频率从高到低的光波组成的光，我们的眼睛只对从紫色到红色这一段有反应，所以这一段被叫做可见光，频率比紫光更高的，叫紫外线，频率比红光更低的，叫红外线。

今天我想和你聊聊，科学历史上最著名的一场世纪大辩论，咱们今天总挂在嘴边的量子纠缠，就是从这儿来的。

如果你能回到 1927 年布鲁塞尔那个阴沉的秋日午后，走进大都会酒店的餐厅，你可能会觉得自己穿越进了一个科学版的“诸神黄昏” 。在那间充满雪茄烟雾和低沉讨论声的宴会厅里，29 位当时地球上最聪明的头脑正围坐在一起，里面有我们熟悉的薛定谔、泡利、狄拉克、普朗克、居里夫人、洛伦兹、还有海森堡（可能很多朋友是在绝命毒师里第一次听到这个名字，这当然是老白的致敬）。

这 29 个人里有 17 个已经或者即将拿到诺贝尔奖。

把这些人召唤到一起的，是第五届索尔维会议。会议为期6天，那些著名的物理学家在这次会议上发表了重要的演说，但比起那次著名的「世纪大对决」，这些演说都显得黯淡无光了。

我把那次会议的合影放在下面，第一排坐在中间的，就是留着标志性乱蓬蓬灰发、眼神中带着一丝顽固与悲悯的阿尔伯特·爱因斯坦；第二排最右边，就是身材高大、语调温和，但眼神如剃刀般锋利的尼尔斯·玻尔。

这次会议，为爱因斯坦和波尔的世纪大辩论拉开了帷幕。

这场横跨三十年、被称为物理学史上最伟大的智力对决，本质上是两位伟人对于“到底什么是真实”的理念之争。换句大白话，就是：当我们不看月亮的时候，月亮到底在那儿吗？

爱因斯坦总共发起了三次进攻，三次都被玻尔加以反驳，每次攻防战，都让人们对鬼魅一般的量子力学有了新的认知。接下来，我就带你复盘这三次改变人类命运的“世纪对决”。

当你仔细观察一个人，头顶那片浓密的黑发，为什么到了脖颈处就悄悄变淡，而且过渡还很自然，再往下又成了几乎透明的绒毛？难道我们的身体里，藏着一份标注每根毛发颜色的 “说明书”吗？

当你深呼吸感受空气涌入肺部时，你有没有好奇过：小小的胸腔里，怎么装得下能铺满一个网球场的肺泡？3 亿个肺泡像迷宫一样排布，它们的位置是一个个被规划好的吗？

如果你把一片雪花放在显微镜下，能看到更小的雪花形状嵌套其中，这种 “重复又不单调” 的图案，是一种巧合还是有什么内在的机制？

这些看起来毫无关联的问题，答案其实都指向同一个听起来很 “数学”，却和我们息息相关的概念 —— 分形。

你可能会觉得，“分形” 这两个字听着就像课本里的难题，但实际上，它是大自然偷偷用了几十亿年的 “建造密码”—— 小到你身体里的血管、神经，大到窗外的树木、远处的山脉，甚至天上的云朵，都是用分形的逻辑 “长” 出来的。

只不过，我们人类在数学理论的发展过程中，是很靠后才了解到它的，所以初看起来它就很怪异。甚至曾经一度被人们称为“数学中的怪兽”，但这只怪兽，早就先于我们存在了亿万年，它是宇宙用最简洁的方式，制造最复杂的世界的秘密算法。而一旦我们掌握了它，就能利用它来改造世界。

今天，我们就来好好聊聊分形。

康托尔集：

科赫曲线：

科赫雪花：

海岸线悖论：

介于2D和3D之间的纸团：

科赫曲线的维度：

不同图形的维度表：

谢尔宾斯基三角形：

用混沌游戏算法构建谢尔宾斯基三角形：

天气系统的蝴蝶形吸引子：

肺部的分形示意图：

肺的分形构造：

有朋友想让我说说，在物理学上刨根问底，无线电、广播和WIFI是怎么回事？我觉得这是个好问题，它们和电一样，都是我们日常在用的技术，但似乎稍一追问就会发现完全不理解它们到底是怎么回事。

仔细一想，无论是火、风、水，还是电、电磁波，它们都是自然界本来就存在的现象，但像是电和无线电，似乎又是非常“高级”的自然现象，不是简简单单就能拿来用的。

还是我在《刨根问底：电，到底是什么？》节目提出的那个问题，如果人类文明彻底毁灭了，所有机器都消失了，重新再来，你可以很容易地存下一些水、升起一堆火，那么你知道从哪开始，让我们重新拥有WIFI吗？大概率你答不上来，但这个问题肯定有明确的答案，因为人类就是从完全不会用无线电，一步步走到今天的，只不过这个过程对我们来说已经成了一个黑盒子了。

人类是从什么自然现象里，发掘出无线通信的能力的？

从电报到广播，从打电话到在线看电影，它们是怎样一条逐渐点亮的技能树？中间要回答哪些重要的问题？

无线网的传输速度，是可以无限变快，还是有物理学上的限制？

今天，我们就把这个黑盒子打开给你看。

如果你身边有正准备学习电磁学领域的年轻朋友，也可以把这期播客推荐给他听听，希望能激发起他的好奇心和学习的兴趣。

你买了台电视回家，把电源插在插座上，电视就亮了。

你知道，电从插座里跑到了电视里，插座里的电是从哪来的呢？应该是从发电站来的。

为什么发电站的电可以直接用？为什么不同的电器可以接同样的电源？这些恐怕你不知道。

如果再深问一句：仔细想想，你真的知道，电到底是什么吗？

如果你觉得自己知道，那我们换个问法，如果有一天人类文明彻底毁灭，任何工厂都没有了，当然也没有一台发电机，你可能很快都能想办法搞来火，搞来水，但你有办法重新获得电吗？

这么一想，我们对电这个东西，似乎真的是一无所知。

我小时候就总缠着父母问，电是从哪来的？好像它跟别的东西不一样，工厂从地底下挖出煤矿，送到我们家，于是我家就有煤了；水厂把水从河里搞出来，送到我们家，于是我家就有水了。那电呢？电厂是怎么把电搞来的，总不能等着天上打闪电吧？

后来，我总算搞明白，电这个东西，在整个人类文明史上，是非常特殊的一种自然资源，比起火、水、风，我们晚了几十万年才搞清楚它是怎么回事，又隔了很久才会利用它。

今天，我想把这整个故事讲给你。不过，我们讲述的顺序，是跟人类发现电、理解电、使用电的顺序正好相反，我们先从日常生活中那些习以为常的现象，不断的追问为什么，每一层追问，我们都顺着电线往上游走一点，也顺着时间线往过去走一点，这样一层层回溯，一直追到我们的祖先那里，再最终搞明白电是怎么回事。

你有没有想过，如果我们的世界，乃至整个宇宙，最底层的逻辑——数学——突然发生了改变，一切会变成什么样？如果某种生命遵循和我们不同的数学定律，它们又会是什么样？

我很喜欢读科幻小说，其实每一本好的科幻，都是作者的一次思想实验，如果我们篡改了某个我们熟悉的物理现实，比如让时间可以回溯，或者把某一个还只在理论中的现象搬到现实世界，比如外星人，然后看故事中的人和世界会发生怎样的变化。

今天想给你讲的这个故事，来自硬科幻大师格雷格·伊根，故事的名字叫《闪光》。这个故事里，作者把我们能挑战的想象力边界推到了物理世界的极限，也就是数学的改变。

物理学的角度来看，我们的世界运行大概分成四个逻辑，越往下越基本，越难以改变。

第一层逻辑是时空位置，比如我们把故事从地球搬到了火星，会有很大的变化，但火星和地球的物理规则是一样的，只是环境的参数变了。

第二层是物理常数，比如我们让光速的上限突破每秒钟30万公里，会发生什么事？这就是弗诺文奇的《银河界区三部曲》里面关于超限界文明体系的设定，这个就已经非常挑战我们的想象力了。但要注意，这里改变的只是常数，物理学的规则，也就是我们读书学的那些公式，都没有变化。

再往下一层，就是挑战物理学规则的改变了。比如我们熟悉的公式，速度=距离除以时间，要是这个速度它不等于距离除以时间了呢？它等于距离除以2倍的时间了呢？那别说世界会发生变化了，这宇宙还会不会是现在我们看到的这样，都不好说了。我们前面有一期节目《物理定律永恒不变吗？时间的存在与多重宇宙解释》里就谈到了这样一个大胆的假设，或许在宇宙演化的过程中，物理定律是发生过改变的。

再往到最基础的一层，就是我在咱们现实中的物理学界，没有听人提到过的大胆假设，数学，它能不能变？要知道，物理世界的一切都要经过数学的计算，而数学它是纯逻辑的，1+1=2，管你是两个苹果、两个星系还是两个速度的叠加，只要是1+1就一定等于2.你甚至可以想象啊，哪怕这个宇宙里就是纯空的，什么东西都没有，那1+1它也肯定是等于2，对不对。

上一层我们说改变物理规则，速度=距离除以2倍的时间，虽然物理规则被改变了，但如果给定的距离是10米，时间是1秒，那10米除以2倍的1秒，它也肯定是等于5.但数学规则的改变说的是，10除以2它不等于5了，等于比如4.998.那会怎么样呢？

这就是我最喜欢《闪光》这个故事的原因，它挑战了我们认为绝对不可能改变的、最基础的数学，还把它揉进一个非常精彩的故事。这个故事里对外星生命的想象，也完全是超出我之前读过所有故事里最天马行空的。

这期我们来聊聊暗物质。我们不仅要追问暗物质到底是什么，和你说说最新的科学发现和计算模型，还要给你聊一个疯狂而大胆的假说：地球上存在人类文明，是一次极大的幸运，而这个幸运背后的重要推手，也是暗物质。

在聊之前，我们先要打破你对“看得见、摸得到”这个概念的一切刻板印象。为什么要打破这个印象呢？因为如果你的脑海中认为，一个东西在那，总能被我们用某种方式探测到，最直接的就是看到它；如果它特别小，那我们总能用某种显微镜看到它；如果它特别的远，那我们总能用望远镜看到它，对吧？

但你要注意，我们这里说的“看到”，只可能有两个原因，要么是这个东西它发光，要么是这个东西它反射光，才能让特定频率的光进入到我们的眼睛，或者进入我们的探测器。

那一个东西它要是既不发光，也不反射光呢？有可能吗？这就得说说发光和反射光的更底层的机制。

物质发光的本质是吸收能量、再释放能量的一个量子过程，比如电子的能级跃迁就是这么个过程，当某个原子里面的电子以某种形式吸收了外界的能量，从某一个低能量的状态变成某个高能量的状态，再返回到低能量状态时，会有一个能量差，这个能量差就会以光子的形式被释放出去，这里有个公式：

放公式在这儿就是帮助你理解，不是说这个原子里头已经有个光子随时蓄势待发了，而是先有能量差，再以光子的形式把能量释放出去，所以发光是一个现象，而不是物体的某种特定的属性。

那反光呢？在你的想象里，反光不就是一个光子撞到一个物体上，再反弹到我们眼睛里吗？也不对，这也不是本质。

物质能反射光，本质上是光子和物质里的电子发生相互作用的一个机制。

光作为电磁波，在物体的表面会引发电子被迫跟着一起震荡，根据麦克斯韦方程组，这些震荡的电子会辐射出新的电磁波，跟原来的电磁波频率相同但是方向相反，严格来说原来光的能量是被吸收了，转化成了热能，剩余的能量是由表面的电子“发光”新给找补出来的光，所以你看虽然镜面会反射光，但它被光晒着还是会变热。

这里的重点是，反光本质上是电磁作用，是电子对震荡波的反应，并不是咱们想象中一大堆光子小球撞到物体上那个样子，所以有些物质你在原理上就没办法通过反光来观察到它。

在这儿咱们要说一句量子物理学中经典的话，意大利物理学家卡洛·罗韦利说：世界并不是物体的集合，而是事件的集合。

说实话年轻的时候我不理解这样的话，在我的脑海里，一个原子它在那，我是不是能探测到它这是我的问题，它总是有一个特定的样子——或者说一个特定的属性，存在在那里吧？

而过去上百年的科学发展已经让地球上最聪明的一群大脑转变了思维，我们只能描述两种东西，一种是基于数学提出的假设，一种是基于实验数据得出的观测结论，严格意义上来说，我们看到的也只是实验数据而已——当然，我们看到的是屏幕发出来的光子在我们的视网膜中呈现的数据的图像而已。

如果你不能理解这一层含义，就没办法对暗物质祛魅。

尽管很难，还是请你相信，主流的科学观点认为，如果咱们一层层地往下挖，最终能挖到的都是一个一个的现象，而从来不能讨论一个物质它“本来”是啥。如果你在思想上能稍微接受这个理念，就可以用科学的视角来看待暗物质了。

问你个问题：在大尺度上，宇宙整体是什么形状的？

你可能从来没觉得这是个问题，你在很多视频和图片里都看到过宇宙的样子，就是一个黑黑的大球，从大爆炸的一个小球开始，逐渐变大。我先直接告诉你答案，不对，宇宙不是一个三维球体，请先把这个形状在你的脑子里删除掉。

好，接下来请你认真想一想，它可能是什么形状？我们的地球差不多是个球型，但太阳系不是，它是个扁的圆盘，银河系也是圆盘行，但它有很多的悬臂；不是所有星系都是圆盘行，比如螺旋星系IC 2163形状像一对大眼睛，南三角座ESO 137-001星系看起来像一只巨大的水母，可以说千奇百怪，所以宇宙似乎也可以是任何的形状。

如果你是一个有野心的宇宙学家，你一定不想盲猜，我们也没办法飞到宇宙外面给它拍一张照，所以你只能寄希望于找到一些理论，来帮你把无限多可能的选项，缩减成几个，最好是只有一个选项，对不对？

有一个理论，就可以帮我们把宇宙形状的可能性，从无限多种，减少到3种，并且我们差不多快要找到答案了。不仅如此，它还决定着宇宙的 “生死时速”—— 时间，是否成立。

今天就和你聊这个听起来挺熟悉，但在科学领域却很少听人拆开了仔细讲的概念：对称性。

你对科学了解越深，就越是会去怀疑一些公认的东西到底是不是千真万确的。一开始人们怀疑地心学说，后来开始怀疑时间和空间是不是一成不变的，再后来甚至怀疑宇宙是不是只有一个。
在我所知道怀疑者中，最激进的人应该是物理学家李·斯莫林了，他怀疑的是，我们观察到的物理定律，它们是被一开始就写好的吗？会不会物理定律也在随着时间变化呢？
对，时间，这个东西是李·斯莫林所有学说中最重要的因素。我们在上一集中讲到，传统的牛顿范式把时间这个因素剔除到了物理学之外，一个公式在时间的正向和反向两个方向都是等价的，时间似乎只是我们的一种体验，而不是真实存在的东西。可当我们把对局部宇宙的理解推演到整个宇宙的时候，当我们要去追问宇宙为什么遵从这些定律、为什么取这些常数的时候，牛顿范式就遇到了大问题。于是，时间的真实性又被带回了物理学的舞台，自然规律也应该被视为世界随时间演化的一部分，这里面李·斯莫林就是其中的领军人物。
用两句话总结他的假说：第一，时间是真实的，不是人的主观体验；第二，时间不仅会影响宇宙万物，甚至会影响宇宙万物遵循的法则，也就是物理定律。
我并不建议你去读李·斯莫林的书，因为这种大物理学家写的书真的很难懂，而且读的过程中你必须要用尽力气，不断挑战自己的常识，一旦松懈，就会产生“你这不是在胡扯吗”的感受，然后很快就跟不上他的论述了。
这小节，我尝试给你讲述他的观点，在这还是要先打个预防针，如果你实在觉得他的观点太过激进、难以接受，那就当听一家之言，他只是给这个越来越难以被人类理解的物理学世界，一个暂时没有被推翻的解释。听到最后，或许你会和我一样有种感觉，似乎“物理定律在过去的一百多亿年里保持不变”，反倒是人类一个很自大的假设，谁跟咱们保证了？

时间这个东西，它真实的存在吗？我是说，除了人类的主观感知，它是一个客观存在的东西吗？并不是所有的名词都对应物理上客观存在的事物，比如正义、艺术、幸福，都只是人类的语言，并不代表物理实在。

我们之前曾经讲过一期节目，标题是《时间的消失：物理学在时间内，数学在时间之外》，时间隔得比较久，忘了的话可以去听听：https://m.ximalaya.com/sound/483402033?from=pc

这里面说到一个重要的观点，从伽利略时代到牛顿时代，时间这个因素被科学给拿掉了，在牛顿的范式里，一个公式在时间的正向和反向两个方向都是等价的，时间似乎只是我们的一种体验，而不是真实存在的东西。

没错，人类花了几百年时间，用理性的思考，将时间驱逐到了物理学之外。这件事你如果没有听那一集，可能还真的不太好理解。

但，故事还没有结束，当科学向着解释整个宇宙的终极理论发展的过程中，人们又重新翻找历史的垃圾堆，又不得不把时间重新捧回C位。这是一场漫长又烧脑的过程，我们这一期节目，就先从一场充满哲学意味的思想实验讲起。

在前面的节目中，我收到了两位朋友发来的提问，问题非常好，我决定以这两个问题为起点，开始今天的思维探索之旅。

范德彪西提了个问题：如果这个宇宙是大爆炸产生的，那么现有的宇宙空间应该是一个球形，我们的地球极大概率不处于这个球的圆心上。可我们用望向宇宙深处时，看到了130亿年前的影像，这是距宇宙大爆炸不太久后的样子。如果用此方法向前后左右上下各观察一次，获得每个方向上可观察宇宙边界的距离，是不是就能计算出地球所处的宇宙相对空间了？ 结合学过的内容，从地球观察宇宙各方向，星系又是似分布均匀，这不证明地球正好在宇宙的中心吗？难道真的这么巧？

不要休息日搞装修提了另外一个问题：请问宇宙的有限如何描述？比如我们说一个弹珠有限是因为它有明显的边界，而宇宙的有限之外是空吗？如果我们跑到宇宙边缘，会看到什么？

今天的我们总会被各种各样的科学结论直接喂饱，打开各种视频网站，你会看到很多言之确凿的理论，再配上一些星球和星系的画面，仿佛我们已经站在上帝视角看穿了宇宙的一切。但实际上，你看到的那些画面，绝大多数都是计算机模拟的，我们没有、也不可能有那样的设备，在俯视角看到宇宙的全貌、再把画面传回地球。

和这些内容相反，我更感兴趣的，是发掘这样一个过程：渺小的人类，凭借双脚站在这个像沙粒一般的小星球上，仰望星空，仅凭自己的进化了几十亿年的思维，去逐层探究宇宙留给我们的一个又一个谜题。那些伟大又精妙的思考过程，才是人类闪耀出的智慧之光。

今天，让我们从一个已经知道答案的谜题开始，讲述我们是怎样通过思辨和计算，得出结论的。

上期节目的最后，我跟你讨论了一个看起来很简单，其实深挖下去很深刻的问题，从量子层面考虑，为什么科学家在寻找外星生命的时候，总是先考察一颗星球上到底有没有水，为什么生命就必须得有水，也就是H2O这种物质。可能你会在直觉上觉得科学家太保守了，一点想象力都没有，但当我们从微观世界原子和电子之间的关系，一路推演到形成多细胞复杂生命必要的条件，你就知道，还真就得是H2O这种看起来普通、实则非常特殊的物质，才能支持生命。

多朋友意犹未尽，还想让我聊聊，我们地球上的生物都是碳基生命，那硅基生命可能存在吗？我们有可能在这个物理规律的宇宙中，找到硅基生命呢？

这一期，我们就从物理层面，聊聊这件事。

附带一张元素周期表：

上一期内容，我们用了比较大的篇幅讨论了这样一个问题：在一个混沌黑暗的宇宙中，怎么能形成超级有序的恒星？这个过程明明是反热力学第二定律的，那它又是怎样实现的？那期内容是今天这一期很重要的基础，强烈建议你听听。

今天这一期往下的几期，我们要来聊聊，站在纯物理学的角度来看，在一个热力学第二定律主宰的宇宙里，为什么会出现比恒星更加精密、更加低熵的奇特现象：生命。

只要等待的时间够长，所有生命的最终命运，就早已有了定论。

生命，最终将在宇宙中消失。

于是，作为智慧物种，在思考过宇宙起源，探索了原子、恒星和行星的形成过程，并扫视生命、意识和文化的出现之后，我们将把目光投向几千年来，持续给我们带来焦虑的那个命题：时间的尽头，有生命的位置吗？

也就是说，我们将从此时此地出发，去思考永恒。

本期内容文章链接：

https://sspai.com/post/79224

文末提到的个人信息和知识管理众筹链接：https://uot.xet.tech/s/18EEOp

给你讲一个故事，一个持续了138亿年的、奇怪、宏大又浪漫的故事，故事的终点，是此刻的你和我。

最近阳了很久，没精力更新音频，2022马上结束了，给老朋友们一段今天刚刚剪辑出来的视频《被偷走的2022》，与科普无关，不感兴趣的请跳过。

每一次新年即将到来，回顾过去这三百多天，我们总能找到一些词，不平凡的一年、快乐的一年、闹心的一年、焦虑的一年......

而当我们回顾2022的时候，心里似乎是空的，有什么东西被彻底偷走了。

我们甚至还没有来得及去复盘曾经立下的Flag——多少书没有读、多少东西没有学、多少钱没有挣、多少承诺没有兑现、多少人没有陪，就在一年的最后，我们干脆集体丢失了一周的时间。

那甚至不是痛苦的一周，而是什么都没有的一周，没有劳动、没有思考、没有计划、没有热情，没有什么记忆。

我们和亲人、朋友、客户说了句：我阳了，然后缩进被子里，

再回过神来，新年已经扑面而来。

该用什么姿势迎接它呢？

从床上爬起来的那天，我打开一页空白的文档，脑袋空空的，一个字也打不出来；拿起书架上阳之前看到一半的书，发现完全读不下去；甚至还报复性的下载了几个游戏，全都打开又关闭。

于是彻底放空，倒上了一大杯白开水，歪倒在椅子上，一首一首的听歌，然后，这几句歌词就这样穿透了我。

你睡了 可时间它依然走着

你怕了 恍然抬头梦却醒了

你会静默 手握着星火等在至暗时刻

你被击破 当熟悉呢喃又穿透耳朵

嗯，这一年，我们多多少少，都被打败了。

所以生命啊，它苦涩如歌。

我决定用这首歌，做一段跨年视频。对于被「偷走」的2022年，我们无从抱怨、无力吐槽，至少可以在至暗时刻，手捧星火，期待新年的钟声带来一点点力量。

最近读到一句话：

不要爱抽象的人，去爱具体的人。

这句话放在此刻，再应景不过。

那些曾经被我们挂在嘴边，那些关于价值、行业、理想的话，撑不起我们需要的那股劲儿。

或许，伙伴、爱人和家人，就是我们在这个黑暗时刻，手里捧着的最后一点星火。

愿你和在乎的人，新年安好。加油。

感谢大家的打赏和分享支持，我又更新啦~

节目最后跟大家做个小小的道别。

后面我打算稍微停更一段时间，调整一下自己疲惫的状态，也看看还有没有什么其他的话题可以和大家聊，如果说服自己，找回状态和可以讲的内容，可能会在某个时候突然恢复更新。也谢谢那些给我留言、为我打赏、购买了几期我的付费内容的小伙伴，没有你们的支持，我不可能走到今天。

作为一个创作者，我自己的日常更新还是有的哈，只是咱们这档栏目暂时停更，不过那档节目主要是面向建筑科技行业，讲一讲我读书的思考和跟行业里高手聊天的心得，不一定适合咱们这档栏目的听众，如果你比较喜欢我讲内容的风格，可以去了解一下。是个付费节目，目前的定价是1块钱，每周更新两期，现在已经更新了20多期。如果你感兴趣的话，可以到我的公众号「BIM清流BIMBOX」，回复关键词「老孙的参考」，就能看到这个专栏了。

希望咱们哪天还能见面，拜拜~

本期说到的实验仪器示意图：