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极简宇宙史 第二部分 理解外部空间
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第1章 定律与秩序
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你尝试过跳下悬崖吗？或者从摩天大楼的顶楼一个窗户里跳下？
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或许没有。
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为什么？
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因为你会死。
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我也会，所有人都会。
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那么，我们是怎么知道这一点的呢？
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答案既简单又神秘深奥。其中包含了人类之所以能征服地球和一小部分天空的原因，也包含了我们为什么能在本书第一部分送你上天观看星星。它与自然界及其定律有关。
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不管我们有多少知识，在学校时是否喜欢科学，是否是科学家，如果我们仔细考察内心，我们都有这样一个直觉，认为自然界是有规律的，而且这些规律无法打破。任何人从太高的地方跳下都会摔得血肉模糊粉身碎骨就是其中的一条。
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在将我们同狩猎采集为生的祖先们区分开来的几千年时间段里，有许多人不停地搜寻这些定律。他们也成功地找到了一些。今天，依然热情不减地继续这种搜寻并进一步揭开大自然秘密的学科被称为“理论物理学”，它就是那个对你打开大门迎接你入内旅行（并且永远处于建造之中）的王国。
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英国天文学家、物理学家、数学家、自然哲学家艾萨克·牛顿创造了一种全新的语言——数学分析法（微积分）——使自己能够描述人类所感觉到的任何事物。我们可以说，这个王国是伴随着这个发明开始建造的。某人或某物如何跌下悬崖，而非在空气中行走就可以通过他的公式描述，只要有人知道这个跌落如何开始，牛顿的公式就能告诉你这个跌落将在哪里，以多快的速度结束。同样的公式还告诉你，在忽略了空气带来的摩擦力后，无论从悬崖上跌落的是人、海绵还是一块石头，都没什么差别。它还告诉我们月亮会在围绕地球运行的轨道上每隔二十八天不到一点的时间转一圈，地球绕着太阳每年转一圈。这个独特的公式被称为牛顿的万有引力定律，因为这项成就，来自英国剑桥大学的牛顿在今天依然被认为是历史上最伟大的学者之一。
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你不需要成为科学家就能猜到发现这样的定律一定感觉很妙，牛顿也一定对自己的发现欣喜万分。奇怪的是，他没有夜夜笙歌地庆祝这一发现（换作我，一定是这样），而是要确认自己没有搞错。因此他首先检查自己的引力公式是不是真当得起“万有”这一称谓。尺度才是关键，如同你在本书第一部分中已经感受到的，与宇宙相比，地球再怎么看都实在微不足道。一个微小尘埃上正确的规律或许未必在整个星系的尺度上依然正确。
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在地球上，在牛顿生活的年代，没有任何实验可以证伪他的公式，哪怕提出怀疑。例如，射出去的箭，永远落在它应该落的地方。如果有人能够抛起大山，它也一样会遵循牛顿的公式。
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那么，那些更大的东西呢？那些引力比我们所在星球更强的地方呢？要回答这些问题，我们必须放目地球之外。既然你已经周游了附近的宇宙，你知道显然最方便开始检验的地方也就是最明亮的地方：太阳。
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极简宇宙史 第2章 讨厌的石头
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我们恒星的表面重力（那个往下拉住你并让你留在星球表面的力）大约比我们地球上强二十八倍，但太阳还不是你在本书第一部分周游外部空间时遇到的引力最强的天体。黑洞，就是一个强大得多的引力提供者。但是，太阳至少比地球强一个数量级，而且与黑洞相比，观察和试验起来也容易得多。那么，牛顿的公式在我们恒星周围与在我们行星周围一样好用吗？我们应该如何检验？
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你已经知道，太阳系里有八大行星，从远到近，它们是海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星和水星。或许我们可以仔细看看它们如何在空间里运行，检查太阳是不是以牛顿公式所描述的那样把它们拖向自己。感谢那些放弃了自己家庭生活与夜生活而坚持观察星星的天文学家们，即便在牛顿时代，人类也已经有了对某些这样的轨道的精确描述。答案几乎过于完美：如果考虑到行星们互相之间的引力作用，所有上述行星都严格按照牛顿的公式运行。真是个好消息……这个公式真的是万有的，宇宙普遍适用。牛顿的妈妈一定对此感到自豪。
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但是，等等。那些眼神好的读者无疑已经注意到上面的单子里少了一颗行星。我们只提了太阳系里八大行星中的七个。我们漏掉一个。那个离太阳最近的，受到太阳引力作用最强的那个：水星。
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在水星这里，出了一点点问题。一点点不符。不大。差别实在很小，肯定，这没什么大不了。实际上，这点误差很重要。牛顿的工作完成后又过了几百年，这一点点误差改变了人类对于空间以及时间和与之相关的一切事物的认知。
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水星看起来很普通，只比我们的月亮大了一点点，是太阳系八大行星中最小的一个。它是岩石质地，表面满是陨石坑，相当长的时间内都不会消失。水星没有大气层，因此也就没有气候变化来抹平它不规则的形状和伤痕。总之，水星不会是一个可能被选作度假目的地的行星。它自转一周需要五十九个地球日，也就是说水星上的一个夜晚相当于地球上的一个月，紧接着是同样漫长的白昼。水星上的白昼与黑夜都同地狱一般残酷，白天的温度可以高达430°C，到了晚上，又低到-180°C。牛顿不知道这些细节，他也不可能猜到水星世界如此糟糕。但今天，我们知道了这些事实，我们还知道了按照牛顿公式计算出来的所有围绕太阳公转的行星轨道看上去都像一个略微压扁的圆形。我刚才已经说过，对于所有其他行星，牛顿的计算在当时（也包括现在）都与观察结果完美吻合。如果那些行星转动时可以在身后留下印迹，所有的行星都会在天空里画出一个鸡蛋的外形，一个被压扁的圆环，一条年复一年不断重复的轨迹，就如牛顿所预言的。但水星例外。水星那个鸡蛋状的轨道自己会旋转，因此水星每次画出的轨迹并不与上次重合。这几乎都是其他行星造成的——每次靠近时它们都将这微小的水星拉向自己——牛顿就已经考虑到这种影响。然而，“几乎都是”不是“全是”。虽然误差很微小，但确实存在。想象一下手表上一秒钟的角度差距（我指的是老式的，有一根长针、一根短针的那种手表），然后再把那个角度除以五百。现在你得到的就是水星实际轨道与牛顿计算在一个世纪后产生的角度误差。
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