人是宇宙的一部分
本书讲的是我们可以从对物理世界的研究中学到哪些最基本的道理
世界有什么？：丰富的空间、丰富的时间、极少的组分、极少的定律、丰富的物质和能量。
开端和结尾：宇宙的历史、复杂性的出现、值得一看的东西、谜团、互补性
宇宙是个奇怪的地方。
理解世界的现代方法出现在17世纪的欧洲。被称作“科学革命”的一系列鼓舞人心的突破真正说明了人类心灵创造性第参与到物理世界中能实现什么，而且生产这些突破的方法和态度也为人类未来的探索提供了清晰的模型。
有了这种推动力，我们所知的科学才真正开始，它再也没有回头。
造就了所谓“科学革命”的独特性，并使其名副其实的本质原因，是一种观念上的改变：一颗新的雄心和一种新的自信。
开普勒、伽利略和牛顿发展的科学方法即包邮了尊重事实和向大自然学习的谦逊准则，又提倡人们大胆地将所学的知识应用到任何地方，甚至超出了原始证据所在的范围。如果它有效，你就发现了有用的东西；如果它无效，你也学到了重要的东西。这种“激进的保守主义”是科学革命的本质创新。向大自然学习并尊重事实，是科学方法的关键特征；拼命把所学到的一切知识推到别的情况下，这是科学实际运作的本质，它为科学提供了前沿。
宇宙之大远远超越了我们人类的身体以及可能旅行的距离。科学的理解不仅支持这种旷巨之感，而且进一步扩展了它。
我们内在的丰富性虽然布什那么显而易见，但其深邃渊博较之于外在丝毫不逊。
无论尺度放大还是缩小，都存在丰富的空间。
我们在宇宙测绘中得到了一些令人惊叹的简单结论：最为基础的结论是，我们发现任何地方都有同一种物质。另外，我们观测到任何地方也都受同一组自然定律的支配；其次，我们发现物质被组织为一个层级结构；最后，我们发现所有这些东西都被几乎均匀地洒在空间中，我们发现，在所有方向和所有距离上，星系的密度都大致相同。
而在向内部探索的过程中，卢瑟福对盖革-马斯登的观察详细的分析孕育了现代的原子图像。盖革-马斯登实验建立了一个探索亚原子世界的范式，这一范式从此主导了研究基本相互作用的实验。
我们在空间中所见到的同样适用于时间：无论外在还是内在，都存在丰富的时间。
时间是什么？
时间在心理上似乎不如空间那样有形可触。我们不能再时间中自由移动，甚至也不能重临某个特选定的时刻。某个时刻一旦流逝，便成为过去。它总是一开始不再当下，然后成为当下，最后再次离开当下。
放射性计年和恒星天梯物理学，都是可以测量非常长的时间的方式。而把人类生命的跨度与产生想法的基本的电和化学过程的速度相比，我们便能感受到时间内在的丰富。
大脑运转的过程十分复杂，人类信号处理的一个根本限制因素，是神经元互相通信时使用的脑电活动的脉冲之间的间歇期。
物理现实最基本的组分是一些原理和性质，四条简单但深刻的普遍原理主宰了世界运行的方式：
1、基本定律描述了变化。将对世界的描述分为状态和定律两个部分是有帮助的。状态描述了“这是什么”，定律描述“事物如何改变”。
第一条原理本质上说的是“之后会发生什么？”，这个问题较为简单，而且，回答这个问题，比回答“事物为何如此”产生了更丰硕的科学成果。
2、基本定律是普适的。也就是说，基本定律在任何地方、任何时刻都成立。
第二条原理的一个重点是我们可以在任何地点、任何时间做实验，这有助于让做实验这个“显然的”建议变得切实可行。根据第二条原理，即普适性原理，不管在何时何地，我们都将会发现相同的基本定律。
3、基本定律是局域的。也就是说，一个物体在很近的将来的行为只取决于当前离它
很近的周围的情况。这条原理的标准科学术语是局域性（locality）。
第三条原理——局域性——允许了我们做另一个重要简化。它告诉我们，在构想定律时，不必考虑整个宇宙或者全部的历史。
4、基本定律是精确的。定律都是精确的，而且不允许例外。因此，它们可以用共识表述成数学方程。
第四条原理——精确性——则鼓励了我们的雄心壮志。它的意思是，如果我们用恰当的概念描述定律，我们可以得到一个简洁而完备且完全精确的描述。
这四条原理共同作用，为我们提供了一种做出新发现的策略。我们一开始先研究有准确定义、可以重复建立的简单情形下会发生什么。掌握了这些之后，我们可以尝试推论在更复杂的情形下会发生什么。
人类的目标的本质是通过动态复杂性的信息流，而非化学和生理学的细节来表达的，这一原则既拓展了思维，也解放了思想。它促使我们去想象宇宙中其他地方的思想是如何出现的，并且让我们为接纳这些思想做好了准备。
人类需要特定的条件才能繁荣发展，这些条件在地表附近不远处的大气层以内很常见，但在整个宇宙中却极为罕见。扩大人类信息的影响范围是一个更容易也更现实的目标。
人类大脑中不断进化的连接模式以及化学驱动下的脑电活动，是先今动态复杂性和思维的顶峰。
尽管我们对世界如何运转已经有了诸多了解，但是仍有许多谜团存在：
是什么引发了大爆炸？它还会再度发生吗？
基本粒子和基本力的范畴看起来在不断扩张，其中是否因含有意义的模式？
具体来说，意识是如何从物质中产生的？（或者说，意识是否产生于物质中？）
如果将时间反演，那么基本定律与时间正向的情况几乎完全一样，却有不尽相同。
关于“暗物质”和“暗能量”，尽管他们提供了宇宙中的大部分质量，但是不知为何，我们从来没有观测到它们。
互补性是思维的拓展
互补性这一概念最基本的形式是：我们从不同的角度思考同一个事物的时候，似乎会发现它同时具有不同的性质，甚至是相互矛盾的性质。互补性是一种对待经验和问题的态度。这个世界既简单又复杂，既逻辑森严又怪诞不经，既秩序井然又混乱不堪。如我们所见，对基本原理的理解并不能解决这些二元性，反而还会突出并深化他们的影响。
人类同样也被二元性裹挟，我们及渺小又庞大，及转瞬即逝又长盛不衰，既知识渊博又懵懂无知。
基于思想和心理学的模型以及基于物质和物理学的模型都是有效的，可以分别用于解决不同的问题。我们要贯彻互补性的思路，接受这两种模型同时存在的事实。
从互补性的角度来看，那些不熟悉的问题、事实和态度给了我们尝试新观点的机会，并从它们所揭示之事中学习。
接受科学的基本原理并非易事。它们在教导我们的同时，也在挑战我们的思维习惯。科学告诉了我们许多有关事务是什么样的重要事实，但它并没有断言事物应该是什么样的，也没有禁止我们想象事物别的样子。
科学中包含美妙的思想，但它不会将这种美妙耗尽。它为我们提供了一种独特而富有成效的方式来理解物质世界，但它并不是一份完整的生活指南。
宇宙是一个奇特的地方，我们都身处其中。
