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。
这一集花了相当长的时间准备，还画了6张图，我要给你讲三个量子力学历史上最著名的实验，分别是单电子自我干涉实验、延迟选择实验、量子擦除实验，还有它们更加诡异的变种版本。这些实验，可以说是量子世界向人们日常认知发起的最猛烈 “攻击”，每一个都在颠覆物理学家对宇宙运行规则的理解。 我们所熟悉的时间、因果律，一旦踏入量子世界，就会发生各种怪异的扭曲，而物理实验就是要窥探并揭示大自然这些怪异的规则。这些实验层层递进，我花了最多脑细胞理解、也花了最多心思给你讲明白的，是量子擦除实验，它不仅反映了十年后我们做的一件事是怎样影响十年前的实验结果，更体现了物理学家伟大的智慧，生活在因果律之内的人类，居然可以通过设计一个实验，把因果倒置的怪异现象呈现出来、还能解释清楚，这真的是太神奇了，节目比较长，我衷心希望你能听到最后，领略和我一样被智商碾压的感叹。 更轻松地听懂这一期最好配套下面的6张图：
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，谁跟你保证了？
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，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。
如果让我只推荐一本科幻小说，我可以毫不犹豫地推荐这本《挽救计划》，一本最具有黄金科幻时代精神气质的现代科幻故事。我在节目中很多次给听友推荐它，作者是安迪·威尔，大名鼎鼎的《火星救援》的作者。 推荐的理由是，它是我读到过最好的硬科幻，里面涉及很多的科学理论和工程知识，每一个细节都不是拍脑袋瞎编的，人类危机、星际探索、外星生物，还有两种生理结构完全不同的文明在接触过程中发生的怪事，而且故事的悬疑感也拉满，可以说是全程高能无尿点。 不过我也知道，听到推荐，大部分人都只会把这本书加入书单，然后再也不会拿出几天时间来好好读它，现在人们缺的不是买书的那点钱，而是读书的时间和耐心。 于是，我录制了这期专栏里有史以来最长的节目，希望能用我的声音，力所能及地详细地把故事讲述给你，关键情节不偷懒，尽量让你在这一个多小时的时间里领略故事的全貌。 如果你能读下去，还是推荐你去读原著；如果你想听最详细的版本，或者就是想支持我一下，都很感谢你能把这个故事听我讲完。
这一期我们聊聊宇宙深处一头真正的上古巨兽：类星体。 尝试发布一期付费内容，维持录制的成本和动力，能否接受欢迎理性反馈。
如果我现在和你说，想象一下这样一种高科技布料：柔软有弹性，却又坚固耐用，还能保证终身使用。它能够随着你的成长自动延展，为你在冬天保暖，在夏天带来清爽舒适。如果弄脏了，也不用担心，它拥有自动去污、自我修复的功能。即使撕破或烧坏了，你也不必动针线，几天之内，这种布料就会自愈。 你身上穿着的正是这种布料，它就是你的皮肤。假如你碰巧是一棵沙漠仙人掌，你的皮肤上就会长出白色细毛，以反射阳光，帮你降温；如果你碰巧是一只北极熊，你身上的白毛就会是中空的，能更好帮你隔绝严寒，保持体温； 生命是最伟大的发明家。它是如此丰富多彩、复杂多变。我们不得不感叹，这样错综复杂的织锦花样是如何织出来的呢？宇宙似乎不可能把北极熊的皮毛写进它的建设规划里，但另一方面，这些复杂的生命形式又怎么可能完全是出于偶然的呢？这是否意味着北极熊是两者共同作用的结果？就像中头彩的运气再加上大自然建设规划的设计一样？ 当然，宇宙的建设规划中已经包含了生命所需的先决条件。这些条件包括：化学元素的组合；分散在银河系各个角落的岩石行星的集合；稳定的主恒星几十亿年如一日地温暖着这些“行星家园”，让它们沐浴在能够催化生命化学反应的阳光中；所有这些以及许多其他因素，都自然地出现在宇宙的初期条件中。我们知道这些，是因为我们可以使用大自然建设规划中的参数来模拟恒星、星系和行星的形成。但是，一谈到生命，物质的世界和生命的世界之间就出现了一条无法跨越的鸿沟。我们至今还无法推断，生命是否是演化的必然结果。 然而，已经有大量证据，证明宇宙确实把生命写进了建设规划。 我想和你一起探讨这方面的多条证据链。也许无法通过单独一条线索得出结论，但所有线索加在一起能构成初步的证据。
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。 我们在学校里学过，在任何自然过程中，熵总是增加的：“随着时间的推移，一切都倾向于从有序状态向无序状态发展。”这是形成于19世纪的热力学第二定律的流行解释。 在人们的普遍认识中，熵与无序是同义词，世界似乎将势不可挡地走向无序和混乱。 然而宇宙的故事却正好与此相反。宇宙一直在不可阻挡地变得更加有序。它是从一种最无序的物质状态起步的，一个充满炽热气体的球。这些气体并没有明显的结构，在这十万分之一的范围内，各处的温度都一模一样，比你现在周围空气的温度还要均匀。 然而，就从这种简单、平凡、毫无前途的状态中产生了一个复杂而美妙的宇宙。每一颗恒星和行星，以至每一个星系都源于这种无序。每一朵云、每一滴雨、每一首旋律、每一个想法都源于这种无序。从窗台上瀑布一样倾泻而下的花也同样源于这种无序。 因此，如果一切都趋于更加无序，那么我们究竟是怎么发展到现在的状态呢？ 对于这个矛盾，有一个简单的解决方案，不过这可能会让你意外：熵并不等同于无序。
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。 那期节目聊完这个话题，很多朋友意犹未尽，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？ 我的想法是，盲猜没意义，你说可能有，他说不可能，谁都没法说服谁。那今天，我们还是尝试用同样的推演方法，从最基本的物理学层面，一点一点跟着逻辑往前走，看看最终会把我们带到一个什么答案面前。 其实最重要的不是最终答案，有没有硅基生命，而是这个推演的过程，是一次愉悦的智力体操。 我们的故事，要从一本杂志上的一条新闻说起。 下面这张图是元素周期表，供你听节目的时候参考：
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。
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