近来读了美国著名科学家尼尔·德格拉斯·泰森的书《给忙碌者的天体物理学》。虽然很简短，但是基本把天体物理学家们关注的重点都解释了。下面是一些摘要和思考：
从宇宙大爆炸到生命-时间角度
- 广义相对论和量子力学从形式上是不相容的，最大的困难之一是: 早期宇宙的普朗克时期。在普朗克时间和长度上，宇宙既是极大的，也是极小的。“我们怀疑两者一定曾经有某种强制联姻，然而我们对它们在那个仪式上交换的誓言一无所知，没有任何已知的物理定律能够描述宇宙在那个时期的行为”。
- 大爆炸后很短的时间内，宇宙膨胀过程中显示分离成，弱电力和强核力，后来弱电力分裂成电磁力和弱核力。
- 极早期宇宙中一段时间，某种作用力分离时，赋予宇宙一种非同寻常的不对称性，其中物质粒子的数量略微超过反物质粒子：比例为十亿零一比十亿。
- 在富含化学物质的液态海洋中，通过一种尚未发现的机制，有机分子转变为可以自我复制的生命。
物理规律的普适性-空间角度
- 万有引力定理，牛顿很早意识到，从苹果的运动，到星球的运动，都遵循同样的物理规律。广义相对论是对它的扩展和另一种角度的解读，但是普适性没有变化。万有引力常量被科学家称之为大G，这个值是固定不变的。
- 引力只是一个开端，通过对太阳光谱的研究看到不同元素的组成，从恒星到我们人体，都是由类似的物质组成的，分析光谱就能确定元素的成分。控制着元素特征的物理量称为“精细结构常数”。
- 光速的不变性。“你永远不会超过光速”这样的论断看起来很保守，毕竟很多科学家说过类似的狂言，后来都被打脸了。例如"我们永远无法飞行"。但是"无法超越光速"是完全不同的预测，是经过物理原则验证和考验的结果。物理定律比法律的好处是，你无需执法机构来维护，因为你根本无法违反它。
光
- 从宇宙大爆炸开始，随着温度的降低，目前粒子的运动和频率水平处在微波段，因此可以观察到“微波背景辐射”。
- “最后散射点”指的是光子遇到最后一个电子的地方，散射点聚集在一起行程最后散射面，深度约12万光年，这是所有原子的诞生之处。也就是所有原子的初始位置吧。
- 微波背景并非平滑的，通过研究最后散射面，我们可以推断早期宇宙的历史，微波背景辐射，就是时间胶囊
- 光并不是完全可见的，在很多频率段，你是看不到光的（超出视觉细胞的探测范围），牛顿拆分了7种可见光，但是1781年赫歇尔发现了红外线1， 1801年威廉里特又发现了紫外线。
- 伽利略发明了望远镜，让我们可以看得更远，但是毕竟还是肉眼识别可见光，像是射电望远镜、微波背景辐射这些扩展我们宇宙视野的光都是不可见的。
星系与元素
作者带我们从氢开始，展示了元素周期表中很多成员的有趣事实。比如氢完全是大爆炸期间产生的，而且占据人体的2/3，宇宙中超过90%都是氢；氦是第二简单也是第二丰富的元素，有个预言是，氦在宇宙任何一角落的原子比例，都不会低于10%，你吸入氦气，会暂时提高气管和喉部的振动频率，发出的声音就像米老鼠。金属汞，室温下是液态的，滚来滚去，它和太阳系行星中运动最快的水星一样，是以罗马神话中行动迅速的信使之神命名的。诸如此类的有趣信息。
想起曾经在TED看到过的一个视频，讲述我们与宇宙的联系，比如你呼吸的氧气，完全是30亿年前蓝藻的光合作用产生的，每一颗心脏跳动的原因是恒星，铁元素只能从恒星和超新星爆发中获得。元素无处不在，也无时不刻主导我们的生命，无外乎作者说“我对无论存在于宇宙何处的化学物质都没有什么不适。我最喜欢的恒星，以及我最好的朋友们，都是由化学物质构成的。”
作者有类似的话：一个250ml杯子里的水分子数目之多，如果匀到世界上每个水杯中，都有1500个水分子，这意味着，你刚才和的水，“苏格拉底、成吉思汗和圣女贞德”都喝过，你每一次呼吸的空气分子数目之多，一定也进入过“拿破仑、贝多芬和林肯”的肺部。
星系之间
- 星球之间也不完全是空的，有卫星、小行星、彗星带（柯依伯带）、奥尔特星云，除了纷繁的星球（可观测宇宙中，有1000亿个星系），除此之外，宇宙看似“空无一物”，其实不然。
- 正是通过“光”的不同波段，我们可以发现我们很难察觉的东西：矮星系，速逃星、暗物质、高能气体、高能带电粒子、量子真空能（暗能量）等。
- 特别是暗物质和暗能量，作者用了两节来讲述这两样东西的来龙去脉，对于忙碌的人来说，确实只能了解一个大概：
- 作者首先指出暗物质绝不是普通的黑暗物质，而是完全另外一种存在，除了对我们普通的物质产生引力外，我们无法探测到它。
- 其次是暗物质的效应只是在大型天体中起作用，比如星系、星系团，小尺度的物质都可以用引力来解释。
- 暗物质不是类似“以太”的东西（事后被证明是错误的）。作者说，“以太”是因为不能理解光的传播，而想象出来的占位符。而暗物质是可以直接观察到引力效应。怀疑论者所宣称的“眼见为实”，虽然在日常生活行之有效，但是科学不只是要看到，它是关于测量的，而且眼睛很难靠得住，眼睛无法摆脱脑中的包袱，这些包袱中是“一大堆先入为主的观念、僵化的成见和彻头彻尾的偏见”。
- 值得通过大型粒子对撞机项目，去研究，中微子的发现2就是很好的例子，尽管中微子与普通物质的作用非常微弱，我们还是成功探测到了。
- 看起来暗物质可能是由尚未探测到的物质组成的，而且占比很高（其引力总量是普通物质的6倍），或者是来自另一个维度的力的影响，多重宇宙中另外一个宇宙的影响？无论答案是什么，这说明了我们在宇宙中热爱的东西，包括组成行星、恒星、我们的生命的物质，只是宇宙这块蛋糕上薄薄的一层糖霜，是宇宙海洋中的微小浮标。
- 暗物质也很神秘。在爱因斯坦提出广义相对论时，最初假设宇宙是静态的，引入了“宇宙学常数λ”，是引力的对立面，随着哈勃揭示的宇宙在膨胀的事实，而且膨胀不断在加速，物理学家现在又找回了爱因斯坦弃用的常数λ，解释让宇宙膨胀的力量，而且这个力量非常强大，真空中的这种斥力造成真空增加，而更多真空会有更大的斥力，宇宙无休无止进入到指数膨胀中。迄今为止最精确的测量结果显示，暗能量是宇宙中最主要的东西，目前占据了所有质量-能量的68%，暗物质占了27%，一般物质5%。
- 长期来看，暗物质造成的宇宙膨胀力量，会让所有目前可见的星系，最终消失在我们的视野中。据估算，大约一万亿年后，我们星系的人们可能根本不知道其他星系的存在，我们看到的，是无尽的虚空。末日后的人们根本不知道星系为何物。作者不禁思考，是不是人类也错过了很多？“宇宙的哪些章节被删除了？宇宙历史这部书的哪些部分是拒绝访问的？”
球形无处不在
- 从肥皂泡到整个可观测宇宙，都是球星的。前者因为液体表面张力的作用，可以行成球形，即用尽可能小的表面，包绕一定量的空气。用微积分可以直接证明，对于封闭体积来说，最小表面积的形状是完美的球形。把食品的包装做成球形，其实会节省材料，但是“实用性”占了上风，因为球形包装容易翻滚下来。基于表面张力的原理，虽然你可以用车床加工一个“滚珠轴承”，但是如果放在太空中，你完全不用管，在冷却的过程中，它就会硬化成完美的球体。
- 再大一点的星球，也是球形的，虽然我们在地球上看到高山和海底，但是从太空中看其实是完美的球形，这种高度差与地球直径相比，是可以忽略的，在太空看，就像台球一样光滑。引力会决定高山的高度，珠穆朗玛基本是山峰的极限，再高下方的岩层就会被自身的重力压垮。但是像星球这样它们是一直旋转的，离心力的作用使得地球和其他星体趋向于扁平，所以地球的极直径，要比赤道直径小。但是脉冲星可以人为是完美球体，原因是极为强大的引力，一个比方是，相当于把一亿头大象塞进一个唇膏中，这样的密度导致的引力，以至于你爬上500千米的悬崖所花费的能量，都爬不上脉冲星上一张纸厚度的山！
去人类中心主义
- 作者在最后一章，用“宇宙视角”去思考，很精彩。我们盯着宇宙看，确实会暂时忘却生活中的琐碎，仿佛寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟，从空间和时间上，我们渺小而短暂，这种看起来会让人郁闷，实则给人心灵的解放。如果更多人有更开阔的视角，很多问题就缩小，或者不会出现，屠杀彼此的行为也能避免。一句话就是我们太以自己为中心了，和小孩子一样，孩子一位一切都是绕着自己转的。观察宇宙，也能让我们感受到大脑的神奇，人脑重1400g，但是思维活动可以让我们找到我们在宇宙中的位置（虽然作者说了，宇宙本身没有义务让你理解！）。
- 作者专门花费一张寻找类地行星，目前已经发现超过3000颗，也许在宇宙的其他地方，也有生命，不仅如此，他们也许具备更高的智慧，他们看我们，就像我们看黑猩猩一样，幼儿园学习我们最深奥的定理和哲学，放学的作业都是霍金的理论。
- 宇宙视角是谦逊的，是精神层面的，“宇宙视角3不仅包含我们与地球上所有生命的遗传亲缘关系，而且也是我们与宇宙其他生命间的化学亲缘关系，以及，我们与宇宙本身的原子亲缘关系”。当我们不再对宇宙充满好奇，知识增长的那一刻，我们可能会倒退回孩子的狭隘世界，到时候，掌握了资源和权力的人，可能把我们毁于一旦。作者希望，我们需要一种新文化的兴起，让我们充满远见，能够拥抱而非畏惧宇宙。
1781年，中国还处在清乾隆年间，科学技术和思想的差距如此之大。↩
太阳中每由氢合成一个氦，就会释放两个中微子，它与物质的作用很微弱，几乎毫无阻碍地在宇宙中穿行，任何时刻，人体中的每一立方厘米，都有1000亿个中微子穿过。末日电影《2012》就是中微子的爆发导致地球像微波炉里的菜一样，被加热。↩
有一个“大历史”（Big History)的概念，就是从宇宙时空角度看历史, 有很多有趣的知识。见https://bhp-public.oerproject.com/。 网站同名作者David Christian也有一本书（就叫《大历史》）可以一读。↩
