天文學(xué)家迦勒布（ ）（科學(xué)日本/、作者，2017）的一本新書(shū)，將帶讀者以完整的視角展示可觀測(cè)宇宙——從光在138億光年的徘徊到最短的距離理論探測(cè)寬度，普朗克寬度。 一路上，探索宇宙、銀河系和月球的誕生、生命的構(gòu)成和量子化學(xué)，以及在任何尺度觀察它們時(shí)它們所解釋的復(fù)雜性。
這本書(shū)以多個(gè)數(shù)量級(jí)為基礎(chǔ)：10的27次方米的尺度包括了我們所知的宇宙，而10的負(fù)35次方米的尺度是我們目前所能看到的最精細(xì)的時(shí)空結(jié)構(gòu)想象。
并討論了宇宙尺度上的嬗變和生活方式的特殊性如何成為天體物理學(xué)家，等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
原子中心的質(zhì)子和中子將出現(xiàn)在足夠小的視場(chǎng)中，從而由夸克組成——
此處，原子核可視為 10-15 米。
在10的26次方米的尺度上觀察，我們看到一個(gè)看似
絲狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接著宇宙中密集的恒星。
：你為什么決定寫(xiě)這本書(shū)？
迦勒：我認(rèn)為有兩件事促使我寫(xiě)這本書(shū)。 動(dòng)機(jī)之一是對(duì)老電影《10的冪》的喜愛(ài)。 [查爾斯·伊姆斯和雷·伊姆斯于 1977 年拍攝的電影] 當(dāng)時(shí)的化學(xué)家菲利普·莫里森出版了一本同名的書(shū)。 我和出版商以及藝術(shù)家羅恩·米勒對(duì)此非常感興趣。 其中一部分是，“嘿，讓我們重拍它。” 過(guò)去 20、30 年發(fā)生了很多事情，科學(xué)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，我們對(duì)宇宙尺度和小尺度的理解也發(fā)生了變化。 這是我們的動(dòng)機(jī)之一，我們可以嘗試更新它并為其注入新的生命，既向舊版本致敬，又做一些不同的事情，通過(guò)更多的信息圖表和更多地指出這些偉大的技術(shù)，使其更加現(xiàn)代。
我們居然找到了這個(gè)舊視頻！
然后另一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，真的，我想寫(xiě)一些關(guān)于“現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)”的東西，這聽(tīng)起來(lái)非常傲慢和雄心勃勃。 但這種觀點(diǎn)可以告訴我們?cè)S多關(guān)于宇宙的事實(shí)：我們的大小、月球的大小、微觀亞原子的大小。 這一切連接在一起，將是多么壯麗、多么美麗，將是一幅宏偉的畫(huà)卷。 但如何做到這一點(diǎn)呢？ 再次強(qiáng)調(diào)，使用比例尺（Scale）是一種很好的形式。
規(guī)模是講述“真相”故事的好方法。 我相信你可以用其他方式來(lái)呈現(xiàn)它，而僅僅關(guān)注規(guī)模將幫助你創(chuàng)造你想要的敘述； 它為您提供了一條可追蹤的路徑，即坐標(biāo)系。 我希望再現(xiàn)“10的冪”觀點(diǎn)，并渴望用最新的研究成果，通過(guò)“尺度”結(jié)合起來(lái)探索“真理本質(zhì)”。
太陽(yáng)系的誕生
：自最初的“10 次方”以來(lái)，我們對(duì)宇宙的看法發(fā)生了怎樣的變化？
：我認(rèn)為，從我的角度來(lái)看，最大的變化之一似乎是復(fù)雜性的增加，而不是僅僅忽略它們或僅僅給出難以估計(jì)的近似值。
復(fù)雜性和復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)現(xiàn)在處于現(xiàn)代科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的絕對(duì)前沿，從宇宙學(xué)到粒子化學(xué)。 復(fù)雜和混亂，他們是大師。 我覺(jué)得我在書(shū)中所做的是將復(fù)雜性與我們不斷擴(kuò)展的不同規(guī)模的知識(shí)結(jié)合起來(lái)。 告訴大家，大范圍的事情和小范圍的事情其實(shí)是相互關(guān)聯(lián)的。 這些復(fù)雜性在宇宙中普遍存在。 在正文中，我也試圖在某種程度上暗示這一點(diǎn)。
甚至在最后我談到我們閱讀這本書(shū)的順序?qū)嶋H上是一萬(wàn)億條埋藏路徑之一，你可以用一萬(wàn)億種方式講述這個(gè)故事，每一種都是真實(shí)的，每一種都觸及宇宙的一個(gè)方面。
當(dāng)《10的冪》完成時(shí)，雖然很精彩，但有點(diǎn)機(jī)械。 就像按順序列出事物一樣，指著這個(gè)說(shuō)：這是我們所知道的，指著那個(gè)說(shuō)：這也是我們所知道的。 您很快就會(huì)意識(shí)到，這就像編寫(xiě)一個(gè)可以解釋一切的方程式。 但我想我現(xiàn)在已經(jīng)明白了，盡管宇宙似乎比這更黑暗。 新的事物不斷出現(xiàn)，我們的視野已經(jīng)不可思議地超出了宇宙如何成為天體物理學(xué)家，其他更復(fù)雜的事物也在不斷出現(xiàn)。
百米尺度的小象和旁邊的吉普車
：您認(rèn)為這本書(shū)的哪一部分將來(lái)會(huì)變得最過(guò)時(shí)？
: 啊，這真是一件可怕的事情。 這是一個(gè)好問(wèn)題，但表達(dá)起來(lái)有點(diǎn)棘手。
這本書(shū)雖然在討論宇宙學(xué)時(shí)試圖保持平衡，但它談到了暗物質(zhì)、暗能量，它也談到了多元宇宙； 有些事情我們可能確實(shí)做錯(cuò)了。 我認(rèn)為是暗物質(zhì)，顯然我們還沒(méi)有弄清楚。 就在最近，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)暗物質(zhì)粒子的實(shí)驗(yàn)再次失敗。 人們普遍感覺(jué)——至少我是這么認(rèn)為——雖然很多人都說(shuō)推翻暗物質(zhì)的基本概念需要做太多的工作，但我們已經(jīng)進(jìn)入了一種令人不安的狀態(tài)。 這可能表明我可能必須在某種程度上重寫(xiě)我的書(shū)的前兩章。
10米尺度，一只小鳥(niǎo)棲息在小象背上
同樣在亞原子末端，同樣的事情也在發(fā)生。 讓我們這樣說(shuō)吧：這些天，我試圖對(duì)沖我的賭注并討論量子熱，有趣的是我們從未對(duì)量子熱到底是什么有一個(gè)完整的概念圖。 例如，對(duì)量子熱的不同解釋。 值得注意的是，我們還沒(méi)有一個(gè)被證實(shí)為絕對(duì)真理的理論。 我們傾向于使用阿姆斯特丹的解釋，因?yàn)檫@就是我們所做的； 這就是我處理研究問(wèn)題的方式，研究中對(duì)此有很多討論。 量子世界有些令人不安的地方，我們對(duì)這個(gè)理論還沒(méi)有更好的掌握。 所以在量子熱領(lǐng)域也會(huì)發(fā)生一些新的事情，這是可以預(yù)見(jiàn)的。
1米刻度
另外，如果我們?cè)谄渌胤桨l(fā)現(xiàn)了生命，我認(rèn)為會(huì)引起這個(gè)領(lǐng)域的根本性變化，這實(shí)際上是一個(gè)積極的變化。 這意味著要改變本書(shū)的整個(gè)中間部分，我有點(diǎn)夸張了。 我認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)將深刻改變我們對(duì)月球生命本質(zhì)和特殊性的理解。 如果我們?cè)谄渌胤秸业搅藮|西，無(wú)論是在火星還是系外行星上，那就太好了。 事實(shí)上，這本書(shū)需要修訂版。
鳥(niǎo)兒的獵物呈現(xiàn)在10厘米的視野內(nèi)
：其他地方的生活水平一定要和我們一樣嗎？
: 這是一個(gè)棘手的問(wèn)題。 如果他們的生活規(guī)模與我們截然不同，那將非常有趣和令人驚訝。 例如，它非常巨大，大到20、30、40KM，甚至非常小，比一個(gè)輕度復(fù)雜的分子還要小。 不管怎樣，它都會(huì)給我們帶來(lái)驚喜的體驗(yàn)。 在微觀尺度上，很難想象如何能夠擁有一個(gè)能夠維持生命系統(tǒng)最低復(fù)雜性的結(jié)構(gòu)。 分子是微小的東西，從這個(gè)意義上說(shuō)，分子生物學(xué)可能是一個(gè)普遍的東西。 你的體內(nèi)可能沒(méi)有亞原子生物學(xué)，這可能只是因?yàn)樗鼜?fù)雜。 后來(lái)，在大規(guī)模上，已經(jīng)有人做了相關(guān)的研究，比如生物體的大小與能量消耗和性能的關(guān)系。 在能量層面上，你會(huì)遇到更多的問(wèn)題。 在信息交換層面也是如此。 如果你把人的大腦拉伸到100KM這么巨大的半徑，請(qǐng)考慮一下，所有的聯(lián)通號(hào)碼都在你的腦子里跑來(lái)跑去，除非你能改變信號(hào)傳輸?shù)乃俣龋駝t你的大腦會(huì)顯得很臃腫，很溫柔。
這顯然是基于我自己的帶有偏見(jiàn)的思維而做出的推論，但是對(duì)于有機(jī)體來(lái)說(shuō)，一個(gè)有機(jī)體想要進(jìn)化成這樣的形態(tài)，讓他能夠適應(yīng)環(huán)境而不被淘汰，是非常困難的。 事情發(fā)生了，有東西摔倒了，有東西在追你——這些事情很可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生。 你的身體看起來(lái)越大，處理這種事情就越困難，即使不計(jì)算完成它所需的能量。 但這種假設(shè)是基于生命是由碳基元素組成的這一事實(shí)。 我想說(shuō)的是，由于碳元素的豐富程度令人難以置信，這些猜想似乎是最合理的。 但生命系統(tǒng)也有可能不是由碳構(gòu)成的，這會(huì)讓事情變得更有趣。