挺好玩的一本书，与此前敝号推介的各类科普不同，Cham是从我们不知道什么的角度来论述宇宙万物的。思路与前年敝号推介的《What if》系列类似。
也许只有在科研过程中，人们才会从“我不知道什么”开始思考和行动；在日常生活中，对于社会、政治、经济、法治，受到各种人为的干扰与遮蔽，加之我们天生的认知障碍，我们不知道的东西更多，我们却都习惯于从“我知道什么”开始思考和行动，由是造成一系列的矛盾、误解、错误。
不然怎么说，贵有自知之明，贵就贵在，知道自己的限度。
第一个不知道：不知道宇宙是什么、有什么
确实，几乎所有的宇宙物理学、粒子物理学都在告诉我们，事物就像乐高一样，由三个基本粒子构成——上夸克（带三分之二正电），下夸克（带三分之一负电）和电子构成。
比如两个上夸克和一个下夸克构成质子，两个下夸克和一个上夸克构成中子，再与电子结合，就成了原子。当然，除了这三个基本的，还有9种其它的物质粒子和5种传递力的粒子，都是些很奇怪的东西。
如果世界真是这么简单就好了。
用上述方式能解释的世界，其实只占这个世界总体的5%。另外95%是什么，我们不知道，只是你猜我猜大家猜。
那95%的宇宙怎么办？好说，暗物质占27%，暗能量占68%。这个“暗”说明，既观测不到，也不明白，更无法检测，只能是理论推测。
暗物质是靠万有引力理论推测出来的，其它三种力——电磁力、弱核力、强核力都无法解释之。但奇怪就在于，这个从引力推导出来有质量的东西，不仅观测不到，也几乎检测不到其对我们的影响。
当代物理学只能通过两种方式来检测事物的存在——望远镜观测，粒子对撞机碰撞，这两种方式目前都无法对暗物质起作用。
暗能量呢？暗能量主要是为了解释宇宙的加速膨胀问题。从望远镜改进，到多普勒效应，到发现红移，再到超新星证明，人们终于确认了宇宙在加速膨胀，大家都在相互远离。
先不说既然膨胀就应该有个膨胀的起点这个问题，如果宇宙在膨胀，那总得有个力在支撑这种膨胀吧？这个力，是对抗引力的力；还有，宇宙变得越来越大，也总得有个新的物质产生（包括时间和空间本身）来填满这膨胀的空档吧？
于是就有了暗能量。也就是说，暗能量与暗物质和5%的物质是相反的一股力量。
暗能量从哪来呢？目前有两种猜测——其一是“空”本身，其二是“场”。第一种解释非常有佛陀的意味——看起来空无一物的空间本身，其实就是一种能量，你能理解否。
实际上这很有道理，相对论已经彻底摧毁了绝对空间和绝对时间观，没有一成不变的空间和时间，只不过我们的认知中依然把空间和时间看作是绝对的、均匀的而已。在粒子层面，空间可以凭空产生量子，量子也同样可以凭空消失。
第二种解释则是电场和磁场那种场的解释，场本身就是能量。当然，这些都无法观测，更不可能检测。
第二个不知道：即便是那5%，也不知道最小的物质是什么
对物质最基础构成部分的研究，主要通过对撞实验。一百年来，发现了12种基本粒子。这个基本粒子表，其实是对十九世纪末发现的元素周期表的进一步追根溯源，期间又用了一百年时间。
一个有意思的推论是：对于一个事物，如果能找出其中的规律，那就说明这个事物背后还有我们不知道的更根本的原因。也就是说，找出规律还远不是我们分析事物的尽头。
比如十九世纪大家还不知道比原子更小的事物，就归纳出了元素周期表，发现左边的元素比右边活跃等等一系列规律。这就说明，大家还没有认识到之所以会这样的更根本的原因。
接着继续发现更基本的粒子，认识到了质子、中子和电子就是构成元素周期表“周期性”的原因，由是就形成了上面那张基本粒子表。
现在这张表也展现出了规律——基本物质是第一列，上面俩是重子，下面一个是轻子，接着第二列和第三列都是第一列的衍生物，它们都拥有一样的电荷，还是分数电荷！
上夸克与下夸克数量对比正好构成了质子和中子，质子和电子数量对比正好构成了原子，为什么会这样？我们不知道。
后来还检测到了传递力的5种粒子——光子（传递电磁力），W玻色子和Z玻色子（传递弱核力），胶子（传递强核力），希格斯玻色子（传递希格斯场力）。
第三个不知道：质量是什么不知道
质量的定义并不是我们想象的那样坚实，我们其实是通过如何感受质量的方式定义质量的：质量是抵抗物体速度改变的性质。从哲学角度来讲，这种定义方式就叫“方法论”，而不是“本体论”。
现在我们知道，部分之和不等于整体。一个整体事物的质量，既包含组成事物的各部分质量之和，同时还包含了把这几个部分结合到一起的能量。
类比到人类社会组织，一个组织，比方说企业，什么是企业呢，我们现在也知道，除去组成这个企业的厂房、机器、资金、土地、库存和人员以外，还有一种看不见摸不着，但确实存在的东西——企业文化或者说品牌效应之类的东西。
物质的质量也包含了看不见摸不着的能量。从宏观上来看，把物质切分成原子，只能检测到很少量的质量损失——大概是0.005%。如果把原子进一步切分，各部分质量的损失就会越来越大。到夸克这个层级，质量几乎都来源于把夸克们组合到一起的结合能。
所以，归根到底，质量大部分都是结合能。
继续看基本粒子——粒子只是个概念，我们也没办法把粒子的大小具体展现，比如说体积多少、密度多少，比如说电子，它本就没有体积，但它有质量，那么密度怎么算？还有上夸克的衍生物顶夸克，顶夸克的质量是上夸克的7.5万倍，但顶夸克和上夸克一样，没有体积。何以没有体积的东西，会有那么多的质量？
不知道。
我们不知道为什么会是这种情况，也不知道质量到底给了粒子什么好处，质量相关联的惯性到底意味着什么。
为了解释这些，物理学家彼得·希格斯们想了很多办法，最后也只有一个古老的、其实并不怎么好的办法——在无法解释A和B的时候，那就再编出一个C来解释A和B。
他们的办法就是设想有那么一种“第三方”粒子存在，它的作用就是传递一种力场，这个力场赋予有质量的粒子难以加速或减速——就是赋予它们惯性和质量。
任何物质（粒子）与这个力场作用越多，就意味着惯性和质量越大。这个力场被命名为希格斯场，而传递这种希格斯场力的，是一种猜想出来的粒子——希格斯玻色子。
希格斯场把质量解释为了粒子与场的相互作用。2012年，希格斯玻色子被观测到了。
注意，是“观测”到了，说的是现在人类的手段观测到了，并不等价于说它就确实“存在”。因为，在量子世界，“观测”本身可以创造出被观测的东西。
以上还只是惯性质量问题，其实我们测量质量用的方法并不是惯性方法或者说变速方法，而是用的称重方法——测量的其实是引力质量。
引力质量和惯性质量是一回事吗？按道理当然应该是，但是两者之间仍然有差异。引力质量毕竟是万有引力牵引的结果，惯性质量才是物体对运动的对抗。
真空中两个质量不同的物体可以相同的速度下落，是引力质量的体现。其实，按照引力质量的定义，质量大的物体受到的牵引力更大，本应该下落得更快！
之所以没有出现这种情况，还得靠惯性质量来解释——因为质量大的物体要被改变速度的难度更大，因此需要更大的力才能被加速，两者达到平衡，就造成了两个不同质量的物体会以同样的速度下落。
我们不知道引力质量和惯性质量，到底是两种不同的参数，还是可以像爱因斯坦说的那样，惯性质量也只是引力质量的体现，是质量和能量弯曲了空间造成的后果。
第四个不知道：不知道为什么引力是这样
四大力中，只有引力特立独行——它出奇地弱。弱到只有在超大尺度和超大质量的领域，引力才会变得重要。只有它独自在恒星级以上的尺度空间中发挥着作用。
而且引力是单向力——它只能让物体相互吸引靠近，不会排斥。因为引力与质量成正比，而质量不可能是负的，所以引力不会是排斥力。
引力为什么会这样，我们不知道。
目前为止解释引力的最好模型就是广义相对论，爱因斯坦用了一个极其新颖的方式解释引力——引力只是我们的错觉，其实地球绕太阳转就是在做直线运动，只不过因为太阳的质量扭曲了其周围的空间，将地球的直线运动变成了我们看到的圆周运动。
敝号在前年随笔《相对论》时详细解释过，何以两个物体在真空中向地面下落时，本来都是直线下落，因为地球质量造成的空间弯曲，使得两个物体下落的轨迹从直线变成了斜线，两条斜线向地球汇聚，也就意味着两个物体在下落过程中逐渐相互靠近。
这个时候，如果观察者同时与其下落，就感觉不到下落，而是直接观察到两个物体在相互靠近——他会认为是两个物体之间的吸引力造成。
广义相对论能解释大尺度范围内的引力现象，包括著名的光线会被大质量星体吸引偏转的现象——光子并没有质量，所以不可能是引力在作用，而是相反，是空间发生了形变，导致光线的传播路径看起来发生了偏转。
而解释和描述其它三种力的另有一个数学框架——量子力学。量子力学是用这种模型解释电磁力、弱核力和强核力的——粒子之间通过交换另一种粒子来实现互动。
比如，电子之间的电磁力，并不是电子之间直接相互作用，而是一个电子向另一个电子发射了特定的粒子——光子，发射的过程中会让电子产生动量的变化，从而产生相对运动；弱核力是质子、中子和电子交换W玻色子和Z玻色子形成的；强核力则是质子之间交换胶子实现的。
我们也不知道具体是什么原因，导致广义相对论无法与量子力学统一起来，前者是以质量导致时空扭曲来解释，后者是用粒子交换来解释。
目前唯一能拿得出手的证据，来自2016年首次检测到的引力波。引力波是广义相对论的预测结果，所以算是广义相对论的解释力赢了一个回合。
之所以要谈论引力，是因为引力是四个力中唯一可以在宏观尺度上作用的力，因此，引力决定了宇宙的形状和我们的未来。
第五个不知道：不知道空间和时间都是什么
空间是什么？空间是可以没有物质存在的空间，还是必须与物质共存的空间？这个问题就是一个神学问题的翻版——恶的本质是什么，恶到底是与善一样的一种实体，还是根本就没有恶，恶只是善的缺乏？
广义相对论出来之后，对空间的理解才进了一大步——空间也是一种东西，而且是可以形变、扭曲、膨胀、波动的东西。而且正因为空间可以形变，才构成了引力的本质。空间形变还会跟波浪一样荡漾开来，传播出去——引力波。
可是如果空间是一个实体，那又是谁包含着这个实体？那个包含的东西又是什么？还有，这个实体本身的形状是怎样的？
还别说，真有相关的测量——科学家们主要通过观测星体之间的位置关系，测量出我们的宇宙基本是一个平坦的宇宙，既不是正曲率的球面体，也不是负曲率的薯片体，总体而言，宇宙是平坦的——三角形内角和差不多是180°，误差不超过0.4%。
我们知道，决定空间形状的还有能量与质量，不管是暗能量还是暗物质，反正宇宙总体的物质和能量密度，刚好保证了宇宙形状差不多是平坦的。
我们不知道为什么会这样。
当然，还有量子力学的空间观——空间也可以细分，而且是有限的，可以被量子化。最小的空间节点尺度就是普朗克长度，10的负35次方米。到了这个微小尺度上，空间和时间完全变成了格子状的固定的东西在那里。最终，可能粒子也就是这个格子——场的激发状态。
是不是那样，为什么是那样，我们也不知道。
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