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? 从老鼠到大象，所有哺乳动物排空膀胱的时间都是21秒左右。

? 假如跳蚤长得和人一样大，那么它能跳起的高度将会……只有一个跳蚤那么高。

? 一个四维空间中的球是什么样的？可能开始想象的时候你就错了。

? 我们确实感觉自己拥有自由意志，但是我们怎么确定这一点呢？

? 我们对宇宙的理解没有出错，这个说法成立吗？

? 我们面部肌肉的扭曲反映了基本的情感状态，大家都这么觉得。只有一个问题，这样的理论是错的。

我们往往会遵循直觉的指引，但是直觉做向导的水平可实在不怎么样。如果将直觉带来的想法照单全收，那我们就会理所当然地认为世界是平的、太阳围绕着地球转、一天的时间是不多不少整整24个小时。然而事实并非如此。

在某个时刻，我们人类能够注意到自己的感官受到了诸多限制，会出现较大的偏差，直觉也常常无法指引正确的方向。因此，我们发展出了科学和数学来帮助我们看清这个世界的真面目。在这本趣味横生的书中，汉娜·弗赖伊和亚当·拉瑟福德将带领我们踏上科学发现之旅：从宇宙的起源到它终不可避免的灭亡，从地球上生命的起源到宇宙中其他地方存在奇妙外星生命的可能性，从广阔无垠的空间中黑暗的深处到我们心灵中明亮的角落……

在这趟旅途中，作者将会回答一些困扰我们已久的问题，比如：时间从何而来？我们是否拥有自由意志？我的狗爱我吗？他们会将众多关于天资卓绝和勤勉上进的故事分享给我们，其中也包括笨手笨脚、误入歧途、死胡同、撞大运的情节，以及一些相当愚蠢的决定。把这些要素放到一起，就组成了宏大的故事：一种体表大部分无毛的类人猿动物，有着独特的与生俱来的好奇心，他们决定不再满足于了解万物的表象，而是要探索宇宙及宇宙当中一切事物的内在结构。

现实不似你所见，但如果你已经做好准备，并且愿意出发去寻找真相，那么这本书就能成为你的向导。

目录

前言

第1章 无限可能

第2章 生命、宇宙和万物

第3章 正圆

第4章 亘古磐石

第5章 时间简史

第6章 生而自由

第7章 神奇的兰花

第8章 我的狗爱我吗？

第9章 钥匙孔中的宇宙

致谢

图片来源

参考文献

汉娜·弗赖伊（Hannah Fry）

伦敦大学学院城市数学专业的副教授。在她的日常工作中，她使用数学模型来研究人类行为模式，并与政府、警察、健康分析师和超市合作过。她的TED演讲吸引了数百万人观看，她还为BBC，与BBC主持了长期播出的科学播客《拉瑟福德和弗赖伊的奇案》。

亚当·拉瑟福德（Adam Rutherford）

英国科学作家，播音员，博士毕业于伦敦大学学院，《自然》杂志编辑，参与了多部电视纪录片的创作及制作，也为多部电影担任科学顾问。 

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闭上双眼。

诚然，阅读通常需要睁开眼睛。如果你现在捧着的是纸质书，那么过一会儿你必定需要睁开眼睛，因为闭着眼睛显然看不到我们接下来要说的内容。

不过，现在还是请你先闭上双眼。

在这片刻的黑暗之中，似乎什么变化也没有发生。文字仍然停留在书本上（谢天谢地），这本书也仍然被你捧在手中。在睁开眼睛的一瞬间，光线涌入双眼，你会发现好像周遭的所有事物都和闭上眼睛之前保持一致，就像你在美美地睡上一觉之后睁开双眼时一样。你看，或者不看它，世界就在那里。这个事实似乎理所当然，甚至多加思考都会显得有些傻乎乎的。但是事实上， 你也是经过了一番学习，才搞清楚了那些如今被你认为是显而易见的事情。

下次你逗小宝宝玩的时候，可以试着将一个玩具藏到他们面前的毯子下面。如果小宝宝的月龄不到6 个月，那么无论他们此前多么喜欢这个玩具，他们都不会试图掀开那块毯子来寻找它。这并不是因为他们没有掌握抓取和挪动布料的技能，而是因为他们对这个世界的了解远不及你——小宝宝根本意识不到这个玩具仍然存在。在他们的小脑袋瓜里，你藏起来的玩具在你盖上毯子的那一瞬间就已经从这个世界上消失了。这就是为什么小宝宝总会对躲猫猫乐此不疲，也是世界上所有的人、所有的文化都离不开躲猫猫这种游戏的原因。当你用双手盖住自己的脸， 一个年幼而不成熟的头脑会认为你真的消失了，可能会从此不复存在。当你挪开双手时，小宝宝才能意识到你的存在并没有被这个宇宙抹去，他们的喜悦随着欢快的笑声而盛然绽放。

躲猫猫这个例子可以充分地说明，人类在了解宇宙和存在于其中的所有事物时有多么无能。我们对这个世界的理解并不是与生俱来的。我们是通过学习才获知，当我们看不到某样东西（包括人在内）的时候，它们是不会凭空消失的。对于婴儿来说， 这是他们认知发展之路上极其重要的里程碑，我们称之为“客体永久性”，这是许多其他动物永远无法掌握的东西。你只要遮住鳄鱼的眼睛就能将其制服，也可以通过盖住整个鸟笼的方式让一些鸟类安静下来。这不仅仅是因为它们觉得黑暗的环境让自己更加放松，更是因为它们意识不到那些困扰着它们的人类仍然存在——在毯子的另一侧。

为什么人类的大脑会执着于客体永久性？几乎所有存在过的生命都以生存为要务——至少也要活到能够繁衍后代之后。地球上的大多数生命都不关心世间万物为何展现为现在的模样。屎壳郎会在夜间借助银河系来辨别方向a，但是它们却对星系的结构以及宇宙中的绝大部分质量去哪儿了这样的问题兴致缺缺。生活在你眉毛中的无害小螨虫以我们的皮肤组织为食，然而它们却对共生共存的概念一无所知。在看到这句话之前你可能也完全不知道它们就在这里，但它们确实存在。雌孔雀会认为雄孔雀那滑稽的尾巴极为性感，让它难以自拔；这些尾巴为什么这么有吸引力当然能用复杂的方程式来解释，但孔雀对这些方程毫不在意，它只是单纯地喜欢而已。

古往今来，只有一种动物会提出这些问题，那就是我们人类。

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在日常生活中，你有时候的确能将一些东西按比例放大或缩小。花两倍的钱去买糖果，你就能得到两倍数量的糖果，这是合理的。如果一条路两侧的房子大小相同的话，那么当你在这条路上走出两倍的距离，你所经过的房子的数量也会变成原来的两倍。如果将一本科普书中举出的例子数量增加到原来的三倍，那么这本书的字数也会变成原来的三倍。

但是在大多数情况下，按比例放大或缩小并不意味着你可以用这种简单的算术来计算出结果的变化。

涉及动物体型的改变时，情况则会变得尤为不同，我们有充足的理由论证这一点。改变体型意味着我们要对3个维度（长、宽、高）上的数据同时做出改变。然而，当谈及力量大小时，最重要的因素其实是肌肉的横截面面积，而这一数据只会在2个维度上发生变化。当道恩·强森在健身房里举铁的时候，他强健的二头肌并不会变长（那样就太荒谬了），而是变得又宽又厚。力量的大小体现在二维层面，而不是三维。

上述内容说明，如果你想将一只昆虫的重量按比例放大1000（也就是每个维度都放大10倍，结果就是103）倍的话，它的力量可能只放大了100（102）倍。

蚂蚁不是克服了自身小小的体型而举起了这么重的物体，而是正因为体型这么小才能举起这么重的物体。一只体重仅为5毫克的蚂蚁可以携带一片重约250毫克的树叶，但如果把它放大到一个标准成年男性的大小，它甚至都无法举起15千克重的东西，而这远远低于它放大后的体重。它的腿完全无法支持自己站立起来。事实上，这些放大后的蚂蚁几乎无法拾起头来直视我们的眼睛，它们只能承认，我们人类具备更加优越的生理结构。

为了测试植物对外星环境的适应能力，中国的月球探测器嫦娥四号携带了一个小型植物园，于2019年1月3日在月球南极附近着陆。在这个18厘米长的圆柱体中有土豆的种子、一些拟南芥（这是一种饱受植物学家喜爱的十字花科植物）的样本以及油菜（我们在地球上种植这种植物是为了榨油）的种子，不过把它们带上月球的目的并不是做土豆沙拉。这里面还有一些果蝇卵和酵母，科学家旨在测试这种微型生态系统能否繁荣发展一一果蝇呼出的二氧化碳能够滋养植物，进而产生氧气，而酵母则有助于调节气体成分。我们很期待这个实验的结果，可能谜底要等到未来几年人类重返月球并打开这个微型生态馆的盖子之后才能揭晓。我们预测有可能会出现以下3种情况：（1）这里生机勃勃，所有生物都活了下来，这将开启空间植物学的新纪元；（2）由于存在太空辐射，并且月球的重力和地球相去甚远，这里的所有生物全都死去了，只留下一堆臭不可闻的垃圾；（3）这些生物以科幻小说中某种不可思议的方式进行了杂交，创造出了变种的苍蝇-土豆杂交体，一心想要毁灭人类。一起来猜猜看到底会怎么样吧。

在太空中，眼球会被扭曲成远非球形的形状，但我们还没有探明其原因。所有宇航员在返回地球之后都需要戴至少几个月的眼镜，因为他们的眼晴被拉长了，所以此时晶状体产生的焦点位于视网膜的前面，这会导致他们近视。大多数宇航员都能恢复到20：20的视力，但有些不能。道格·惠洛克（Doug Wheelock）曾搭乘过发现号航天飞机、国际空间站、联盟号宇宙飞船，在太空中度过了178天。他在回到地球之后未能恢复正常视力，因此NASA停止了他的飞行任务，现在他再也摘不掉眼镜了。

至于出没于黄昏时分的幽灵，那就和我们眼睛的构造有关了。视网膜中把光转化为视觉信号的细胞被称为感光细跑，这些细胞可以分为两种类型。视锥细胞位于视网膜的中心，它能够感知颜色；视杆细胞则位于视网膜的边缘，它负责检测运动和感知黑白。这意味着在较弱的光照条件下，当一件事物从我们视线范围的边角处掠过时，它往往会模糊不清或是缺乏色彩。如果把这一效应与一些在心理上令人毛骨悚然的场景结合起来，比如黄昏时的墓地，那么你的大脑就会想尽一切办法来解释你看到的究竟是什么，这时一个挂在树上的塑料袋就很有可能被你看作女巫的灯笼裤。

正常情况下，如果让一个人在心中默数一小段时间，比如5秒钟，他们估算的结果通常会很准确，大约与正确的时长只会相差1%左右。但是有一些特定的障碍会对准确性产生很大的影响，其中最显著的就是精神分裂症。一些研究表明，精神分裂症患者会明显高估流逝的时间，其中一项研究发现该人群默数5秒钟的平均时长超过8秒。无论是从行为上还是从神经科学机制上来看，精神分裂症都是十分复杂的，它会影响大脑的很多不同的部位，这导致我们难以凭借脑化学来解释它。生活在这样的世界中一定很痛苦：我们对时间的感知与事物的因果关系有关，而精神分裂症弱化了两者之间的联系。有一种理论认为，正是这个原因导致了精神分裂症患者会以常人难以理解的方式将某些想法和行为联系起来。

编辑推荐

   我们关心的宇宙和存在问题：这本书讲述了宇宙的故事以及我们理解它的方式，解释了很多像时间、空间、时空和无穷这样的高概念，以及一些诸如“现在是什么时间？”这样的问题。

   我们如何突破感知局限：这本书可以作为一本指导手册，它会告诉你如何抑制自己与猿类无异的大脑仅凭感官认知宇宙的倾向，转而去认清宇宙的真实面貌。它讲的就是直觉之下的真实和科学家发现的真实之间的区别。通常情况下，真实情况会让人难以置信。但人类的探索历史告诉我们，现实并不如我们所见所感。

   喜闻乐见的试错故事和历史碎片：这本书中有我们喜闻乐见的故事——关于我们如何知道我们所知道的事情，以及我们在不断求知的道路上反复试错的故事。

   妙趣横生的插图与活泼排版，碎片科学新知，随便打开每一页都有突破直觉的冷知识！

书籍介绍

从老鼠到大象，所有哺乳动物排空膀胱的时间都是21秒左右。

假如跳蚤长得和人一样大，那么它能跳起的高度将会……只有一个跳蚤那么高

一个四维空间中的球是什么样的？可能开始想象的时候你就错了。

我们确实感觉自己拥有自由意志，但是我们怎么确定这一点呢？

我们对宇宙的理解没有出错，这个说法成立吗？

我们面部肌肉的扭曲反映了基本的情感状态，大家都这么觉得。只有一个问题，这样的理论是错的。

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我们往往会遵循直觉的指引，但是直觉做向导的水平可实在不怎么样。如果将直觉带来的想法照单全收，那我们就会理所当然地认为世界是平的、太阳围绕着地球转、一天的时间是不多不少整整24个小时。然而事实并非如此。

在某个时刻，我们人类能够注意到自己的感官受到了诸多限制，会出现较大的偏差，直觉也常常无法指引正确的方向。因此，我们发展出了科学和数学来帮助我们看清这个世界的真面目。在这本趣味横生的书中，汉娜·弗赖伊和亚当·拉瑟福德将带领我们踏上科学发现之旅：从宇宙的起源到它最终不可避免的灭亡，从地球上生命的起源到宇宙中其他地方存在奇妙外星生命的可能性，从广阔无垠的空间中最黑暗的深处到我们心灵中最明亮的角落……

在这趟旅途中，作者将会回答一些困扰我们已久的问题，比如：时间从何而来？我们是否拥有自由意志？我的狗爱我吗？他们会将众多关于天资卓绝和勤勉上进的故事分享给我们，其中也包括笨手笨脚、误入歧途、死胡同、撞大运的情节，以及一些相当愚蠢的决定。把这些要素放到一起，就组成了最宏大的故事：一种体表大部分无毛的猿类动物，有着独特的与生俱来的好奇心，他们决定不再满足于了解万物的表象，而是要探索宇宙及宇宙当中一切事物的内在结构。

现实不似你所见，但如果你已经做好准备，并且愿意出发去寻找真相，那么这本书就能成为你的向导。