《**宇宙的结构——空间、时间以及真实性的意义**》（The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality，2004）是哥伦比亚大学弦理论、宇宙学和天体粒子物理研究中心（Institute for Strings, Cosmology, and Astroparticle Physics，简称ISCAP）的教授兼副主任布莱恩·格林撰写的第二本关于理论物理学、宇宙学和弦理论的书。湖南科学技术出版社出版了其简体中文版，并归入其《第一推动丛书》。

介绍
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格林首先提出了一个关键问题："什么是现实？"或者更具体地说，"什么是时空？"他着手描述他发现的令人兴奋的特征，这些特征对于形成由现代科学所描绘现实的全貌是必不可少的。在几乎每一章中，格林都介绍了基本概念，然后慢慢地达到高潮，这通常是科学上的突破。然后，格林尝试与读者进行沟通，通过简单的类比来帮助解释科学概念的含义，而又不过分简化其背后的理论。 

格林在序中承认，本书的某些部分在科学家中仍具有争论。他在正文中介绍了主要观点，并在尾注中给出了争论点。正文中作了简化的要点，会在尾注中包含更完整的说明。

摘要
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### 第一部分：实在性之舞台（Reality's Arena）

第1章，**通往实在性之路**（Roads to Reality），介绍了该书后面将要出现的内容，例如围绕经典物理学、量子力学和宇宙物理学所进行的讨论。

第2章，**宇宙与桶**（The Universe and the Bucket），则以空间为重点。格林提出的问题是："空间是人类的抽象，还是物理实体？"关键的思想实验是一个旋转的水桶，旨在让人们思考一下，在水桶旋转时，是什么产生了受力的感觉。后面详细讨论了艾萨克·牛顿、恩斯特·马赫和戈特弗里德·莱布尼茨关于这一思想实验的想法。

第3章，**相对与绝对**（Relativity and the Absolute），聚焦于时空。现在的问题变成了："时空是爱因斯坦的抽象还是物理实体？"该章讨论了狭义相对论和广义相对论的概念，以及它们对时空意义的重要性。

第4章，**纠缠着的空间**（Entangling Space），格林探讨了量子力学时代的革命，着眼于在量子定律所规范的宇宙中，对物体进行分离和区分的含义。该章研究量子力学，所涉及的概念包括：几率波和干涉图案、粒子自旋、光子双缝实验，以及海森堡不确定性原理。读者还将了解到，阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森对量子力学所提出的挑战。

### 第二部分：时间和经验（Time and Experience）

第5章，**冰封之河**（The Frozen River），处理的问题是："时间在流动么？"本章的重点之一是狭义相对论。彼此相对移动的观察者对于在给定时刻所存在的事物有不同的概念，因此他们对现实的概念也不同。结论是时间并不流动，因为所有事物同时存在。

第6章，**偶然和箭头**（Chance and the Arrow），问道："时间有箭头吗？"读者发现，不管时间向前进，还是向后退，物理定律都能成立。这种定律被称为时间反演对称。该章的主要话题之一是熵。作者给出了各种类比来说明，熵是如何工作的，及其明显的悖论。该章的高潮是熵和引力之间的相互关系，以及宇宙的开始必须是最小熵的状态。

第5章和第6章，仅由前现代物理学来解释时间。第7章，**时间与量子**（Time and the Quantum），深入介绍了量子领域中时间的本质。概率在该章中扮演了主要角色，因为它是量子力学中不可避免的一部分。作者回顾了双缝实验，以揭示过去的情况。该章还介绍了许多其它实验，例如延迟选择的量子擦除实验。还有一些其它主要问题引起了读者的注意，例如量子力学和体验，以及量子力学和测量问题。最后，该章讨论了量子退相干这一重要主题，及其与宏观世界的相关性。

### 第三部分：时空与宇宙学（Spacetime and Cosmology）

第三部分论述了宇宙的宏观领域。 

第8章，**雪花与时空**（Of Snowflakes and Spacetime），告诉读者，宇宙的历史实际上是对称的历史。对称及其对宇宙演化的重要性是该章所关注的重点。同样，广义相对论被认为是时空的延伸结构。宇宙学、对称性和空间形状，被以新的方式组合在一起。

第9章，**蒸发真空**（Vaporizing the Vacuum），介绍了希格斯玻色子的理论思想。该章重点讨论了大爆炸之后一秒，关键的第一部分。人们认为宇宙中对称性的数量是这时突然变化的，该过程被称为对称性破缺。该章还介绍了大统一理论，并重新审视了熵。

第10章，**解构大爆炸**（Deconstructing the Bang），以宇宙暴胀为重点。广义相对论和暗能量（斥力）的发现，以及宇宙学常数，都被考虑在内。由标准的大爆炸理论引起的某些问题得到了解决，膨胀宇宙学也给出了新的答案。这些问题包括视界问题（英语：）和平坦性问题（英语：）。作者还讨论了整个宇宙的物质分布，包括暗物质和暗能量的概念。

第11章，**缀满钻石的天空中的量子**（Quanta in the Sky with Diamonds），继续讨论膨胀的话题，并且再次讨论了时间箭头。该章介绍了三项主要的发展：星系等结构的形成，产生我们现在所看到的宇宙需要多少能量，以及时间箭头的起源。

### 第四部分：起源与统一（Origins and Unification）

第四部分探讨了物理学的新理论方面，特别是在作者的领域。

第12章，**弦上的世界**（The World on a String），根据弦理论向读者介绍了空间的结构。作者引入了一些新概念，包括普朗克长度和普朗克时间，并重新审视了《宇宙的琴弦》中的思想。读者将了解到，弦理论怎样填补了广义相对论与量子力学之间的空白。

第13章，**膜上的宇宙**（The Universe on a Brane），扩展了第12章中的思想，特别是M理论，弦理论是该理论的一个分支。该章致力于讨论空间和时间，介绍了包括爱德华·威滕和保罗·狄拉克在内的许多物理学家的见解。该章的重点是引力及其涉及的额外维度。在该章末尾，有一个简短的部分专门介绍了循环模型（英语：）。

### 第五部分：真实与想象（Reality and Imagination）

第五部分涉及许多理论概念，包括空间和时间旅行。

第14章，**上天入地**（Up in the Heavens and Down on the Earth），是关于时空的各种实验。前面章节中的理论被再次提起，例如希格斯理论、超对称和弦理论。该章描述了一些未来计划的实验，以尝试验证所讨论的许多理论概念，包括暗物质和暗能量的组成，希格斯玻色子的存在，以及额外空间维度的验证。

第15章，**超距传输器与时间机器**（Teleporters and Time Machines），是关于使用奇妙的方法穿越时空的。当读者遇到瞬时传送时，再次接触了量子力学。时间旅行会造成困惑，例如，通过时间旅行回到过去的想法产生了可能性。该章的结尾聚焦在虫洞及其背后的理论。

第16章，**幻象的未来**（The Future of an Allusion），重点在于黑洞及其与熵的关系。该章的主要思想是，时空可能不是宇宙结构的基本组成。

评价
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《宇宙的结构》在2005年成为亚马逊客户中最受欢迎的科学书籍，并曾登上纽约时报畅销书榜——自2004年2月10日出版以来，它曾10次进入非小说榜前15名，在4月4日达到其最高排名第3位，后于5月9日退出榜单。它首次印刷了125,000册，并成为每月之书俱乐部的主要选择，克诺夫对它期望甚高。截至2020年1月，该书的评论者平均评分为4.6星（满分5星），在560位评论者中，有400位给了它5星。

改编
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Nova（英语：）根据《宇宙的结构》这本书制作了一部同名纪录片，作为由《宇宙的琴弦》改编的广受欢迎的纪录片的续集。该系列由格林主持，还包括了众多其他著名物理学家的评论，例如马克斯·泰格马克等。

该纪录片系列组成了Nova电视系列片的4集（第39季第5-8集）：

1. 宇宙的结构：什么是空间？（What is Space?）
2. 宇宙的结构：时间的幻觉（The Illusion of Time）
3. 宇宙的结构：量子跃迁（Quantum Leap）
4. 宇宙的结构：宇宙是唯一的吗？（Universe or Multiverse?）

出版数据
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* [宇宙的结构：空间、时间以及真实性的意义]. 兰登书屋克诺夫出版社部门. 2004. ISBN 0-375-41288-3 （英语）.
*. 第一推动丛书物理系列. 湖南科学技术出版社. 2012. ISBN 9787535771391.
*. 第一推动丛书物理系列 25周年纪念版. 湖南科学技术出版社. 2018. ISBN 9787535795137.

参见
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* 《现实的构造（英语：）》
* 《宇宙的琴弦》
* 《星际科学（英语：）》
* 《果壳中的宇宙》

外部链接
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* PBS-TV/NOVA：宇宙的结构（页面存档备份，存于）（更新：2011年11月）（英文）
* IMDb上的电视系列片

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| * 
* 论
* 编
第一推动丛书 |
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| 湖南科学技术出版社 |
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| 初版 | 

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| 第一辑 | 
* 时间简史
	+ 史蒂芬·霍金
* 细胞生命的礼赞
	+ 刘易斯·托马斯
* 可怕的对称
	+ 徐一鴻
* 上帝与新物理学
	+ 保罗·戴维斯
* 原子中的幽灵
	+ 保罗·戴维斯
	+ 朱利安·R·布朗
* 时间简史续编
	+ 史蒂芬·霍金
* 霍金讲演录
	+ 史蒂芬·霍金
* 皇帝新脑
	+ 羅傑·潘洛斯
* 时间之箭
	+ 彼得·柯文尼
	+ 罗杰·海菲尔德

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| 第二辑 | 
* 时空本性
	+ 史蒂芬·霍金
	+ 羅傑·潘洛斯
* 黑洞与时间弯曲
	+ 基普·索恩
* 千亿个太阳
	+ 魯道夫·基彭哈恩
* 莎士比亚、牛顿和贝多芬
	+ 苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡
* 数学：确定性的丧失
	+ 莫里斯·克莱因
* 夸克与美洲豹
	+ 默里·盖尔曼
* 惊人的假说
	+ 弗朗西斯·克里克
* 我们为什么生病
	+ 兰道夫·内塞
* 水母与蜗牛
	+ 刘易斯·托马斯

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| 第三辑 | 
* 宇宙的琴弦
	+ 布莱恩·葛林
* 时间、空间与万物
	+ 布莱恩·里德利
* 生命是什么
	+ 埃尔温·薛定谔
* 终极理论之梦
	+ 史蒂文·温伯格
* 从反粒子到最终定律
	+ 理查德·費曼
	+ 史蒂文·温伯格
* 宇宙为家
	+ 斯图亚特·考夫曼
* 未来50年
	+ 约翰·布罗克曼
* 科学新领域的探案
	+ 斯图亚特·考夫曼
* 智慧的动力
	+ 约翰·利恩哈德

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| 第四辑 | 
* 果壳里的60年
	+ 史蒂芬·霍金
* 时空的未来
	+ 史蒂芬·霍金
* 物理天文学前沿
	+ 弗雷德·霍伊尔
	+ 贾扬特·纳利卡
* 四维旅行
	+ 罗宾·勒·波伊德温
* 逻辑的引擎
	+ 马丁·戴维·戴维斯
* 亚原子粒子的发现
	+ 史蒂文·温伯格

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| 插图本 | 
* 新量子世界
	+ 安东尼·黑
	+ 帕特里克·沃尔特斯
* 宇宙新视野
	+ 卡罗琳·柯林斯·彼得森
	+ 约翰·C·布兰特
* 无中生有
	+ 杜欣欣
	+ 吴忠超
* 神圣几何
	+ 斯蒂芬·斯金纳
* 行星的奇迹
	+ 莱曼·普林嘉
* 图解天文学史
	+ 希瑟·库柏
	+ 奈杰尔·享贝斯特
* 从大爆炸到大终结
	+ 本·吉利兰
* 时间是什么
	+ 亚当·哈特-戴维斯
* 我们如何到现在
	+ 迈克尔·J·莫斯利
	+ 约翰·林奇
* 恒星与行星的诞生
	+ 约翰·巴利
	+ 波·瑞普斯
* 无限远的边缘
	+ 弗尔维奥·梅利亚
* 图说宇宙
	+ 莱曼·普林嘉

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| 再版 | 

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| 宇宙系列 | 
* 时间简史
	+ 史蒂芬·霍金
* 时间简史续编
	+ 史蒂芬·霍金
* 黑洞与时间弯曲
	+ 基普·索恩
* 霍金讲演录
	+ 史蒂芬·霍金
* 时空本性
	+ 史蒂芬·霍金
	+ 羅傑·潘洛斯
* 果壳里的60年
	+ 史蒂芬·霍金
* 时空的未来
	+ 史蒂芬·霍金
* 千亿个太阳
	+ 魯道夫·基彭哈恩
* 物理天文学前沿
	+ 弗雷德·霍伊尔
	+ 贾扬特·纳利卡
* 黑洞战争
	+ 李奧納特·蘇士侃
* 宇宙传记
	+ 约翰·格里宾
* 看不见的世界
	+ 斯蒂芬·韦伯
* 伟大的超越
	+ 保罗·H·哈尔彭
* 大宇之形
	+ 丘成桐
	+ 史蒂夫·纳迪斯
* 宇宙的轮回
	+ 羅傑·潘洛斯
* 死亡黑洞
	+ 奈爾·德葛拉司·泰森
* 爱因斯坦的未完成交响曲
	+ 玛西亚·芭楚莎
* 大爆炸简史
	+ 西蒙·辛格
* 疯狂的宇宙
	+ 罗伯特·科什纳
* 从永恒到此刻
	+ 肖恩·M·卡罗尔

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| 物理系列 | 
* 宇宙的琴弦
	+ 布莱恩·葛林
* 宇宙的结构
	+ 布莱恩·葛林
* 上帝与新物理学
	+ 保罗·戴维斯
* 时间之箭
	+ 彼得·柯文尼
	+ 罗杰·海菲尔德
* 终极理论之梦
	+ 史蒂文·温伯格
* 时间、空间与万物
	+ 布莱恩·里德利
* 亚原子粒子的发现
	+ 史蒂文·温伯格
* 存在之轻
	+ 弗朗克·韦尔切克
* 不同的宇宙
	+ 羅伯特·勞夫林
* 物理学的困惑
	+ 李·斯莫林
* 量子世代
	+ 赫尔奇·克劳
* 量子夸克
	+ 安德鲁·华生
* 量子之谜
	+ 布鲁斯·罗森布罗姆
	+ 弗雷德·库特纳
* 寻找希格斯粒子
	+ 肖恩·M·卡罗尔
* 完美理论
	+ 佩德罗·G·费雷拉
* 原子中的幽灵
	+ 保罗·戴维斯
	+ 朱利安·R·布朗
* 爱因斯坦的骰子和薛定谔的猫
	+ 保罗·H·哈尔彭
* 新物理狂想曲
	+ 羅傑·潘洛斯
* 迷失
	+ 萨宾·霍森费尔德
* 共时性：因果的量子本性
	+ 保罗·H·哈尔彭

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| 生命系列 | 
* 惊人的假说
	+ 弗朗西斯·克里克
* 生命是什么
	+ 埃尔温·薛定谔
* 解码生命
	+ 克萊格·凡特
* 第二自然
	+ 傑拉爾德·埃德爾曼
* 比天空更宽广
	+ 傑拉爾德·埃德爾曼
* 生命的语言
	+ 法蘭西斯·柯林斯
* 基因组
	+ 马特·里德利
* 我们为什么生病
	+ 兰道夫·内塞
* 脑中魅影
	+ 维莱亚努尔·拉马钱德兰
	+ 桑德拉·布莱克斯利
* 狂热的追求
	+ 弗朗西斯·克里克
* 生命的逻辑
	+ 方斯華·賈克柏
* 人鸟与共
	+ 彼得·杜赫提
* 基因机器
	+ 文卡特拉曼·拉马克里希南

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| 综合系列 | 
* 皇帝新脑
	+ 羅傑·潘洛斯
* 四维旅行
	+ 罗宾·勒·波伊德温
* 逻辑的引擎
	+ 马丁·戴维·戴维斯
* 莎士比亚、牛顿和贝多芬
	+ 苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡
* 未来50年
	+ 约翰·布罗克曼
* 伽利略的手指
	+ 彼得·阿特金斯
* 宇宙极问
	+ 约翰·D·巴罗
	+ 保罗·戴维斯
	+ 小查尔斯·哈勃
* 下一步是什么
	+ 麦克斯·布罗克曼
* 复杂
	+ 梅拉妮·米歇尔
* 数学：确定性的丧失
	+ 莫里斯·克莱因
* 数学的意义
	+ 约翰·波金霍尔
* 复杂的引擎
	+ 约翰·E.梅菲尔德
* 物理之外的世界
	+ 斯图亚特·考夫曼
* 控制论
	+ 諾伯特·維納

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