宇宙的构造 The Fabric of the Cosmos(2012)
又名: 超乎想像的宇宙 / 超越宇宙 / The Fabric of the Cosmos: What is Space?
主演: Brian Greene
类型: 纪录片
制片国家/地区: 美国
上映日期: 2012-04-03(美国)
集数: 4 单集片长: 55分钟 IMDb: tt2054363 豆瓣评分：9.5 下载地址：迅雷下载
简介：
- 一部由 PBS 出品、极富视觉冲击力的科普巨作，一场用画面演绎和探寻宇宙终极奥秘的讲堂。从牛顿因苹果产生的力学顿悟，到爱因斯坦相对论，再到量子论，弦理论……《宇宙的构造》共四部分，取材自同名著作，作者兼物理学家 Brian Greene 和世界名校的专家学者一同为观众介绍时间、空间和宇宙的概念。
演员：
影评：
- 第一集，什么是空间。牛顿的固定空间，空间只是一个容器，它不做任何事； 到 爱因斯坦的动态空间，空间可以影响物体的运动；再到卡什米尔的完美薄片可以被空无一物的空间作用，挤压在一起；现在，通过希格斯粒子和暗物质的理论证实了宇宙的终极大爆炸是绝对空虚的空间自身的能量所引起的。。三维世界是相当于黑洞的3D全息投影，这观点真是太新颖了！
第二集，时间幻觉。时间支配宇宙这一常识概念为我们描述了时间因人而异的画面，时间的流动在我们看来就好像河水的流动，这也许只是幻像。爱因斯坦认为时空间是统一的，像是面包切片，而过去现在未来都是已经存在的，我们就像在放电影一样。基于这一理论，时空旅行成为可能。引力越大，时间越慢，推测在黑洞附近几小时也许地球上已经过了50年。通过虫洞可以穿梭时空。玻尔兹曼提出的熵理论认为时间的流动方向是有序到无序，宇宙的发展方向是越来越混乱。
第三集，量子跃迁。在量子领域，事物不喜欢被束缚。爱因斯坦认为量子力学还不完善，“上帝不掷骰子”。量子跃迁，高能级向低能级跃迁释放能量，反之则反。纠缠理论认为成对的粒子之间有某种作用，基于此可以传递粒子的信息，而在异地创造一个完全一样的粒子。基于此可能做到远距离传送。量子计算机很强大，核心质量没有沙粒大，但是运行速度处理速度是现在计算机的好几倍甚至更大。量子力学似乎为现实世界提供了无限的可能。
第四集，单宇宙还是多重宇宙。无限膨胀论 弦理论 暗物质理论 支持了多重宇宙的假说。关于弦理论，亚原子是由更小的单位构成的，，即叫做弦的细小震动的能量线或能量环。不同属性的弦构成了不同的微粒。有弦理论证明空间是500维的。 - 第一部
第二部
第三部
第四部 - 小时候我喜欢天文学，迷恋科幻、未解之迷，记得有本书叫众神之舟，说地球上的未解之谜来自外星文明，还有一本外国科幻小说内容简介，里面都是缩编的科幻小说，篇幅正好适合小学生读，我看得如痴如醉。那时非常想看电影星球大战，结果是到了这个世纪，我才看了这部上个世纪70年代的片子。后来迷恋数学跟科普读物，对原子和宇宙的最初理解就是来自那些科普读物。读科普读物的一大乐趣就是看不懂，看得一知半解，但会坚持读完，然后就觉得自己懂了。
小时候就想过这样一个问题：原子可能无限小下去，原子里面还有更小的。宇宙可能无限大下去，宇宙外面还有更大的。可能那个更大的也是个人，他看我们的宇宙就像我们看我们的原子，他也在猜他看到的这个“原子”里可能还有更小的什么，而且他是对的。这么说的话，我看的原子里，估计也有个小人跟我想得一样呢。
扯远了，不过人类的好奇心，从来就没有停止过。虽然长大以后我们都被名利和生计所左右，但是这份好奇或多或少还都存在。这部片子就能很好的满足我的好奇心，帮助我用匮乏的知识理解高深的物理研究成就。
影片从经典物理学开始，因为经典物理学可以被大家的直觉所理解，它描述了我们平时所处的这个现实世界的运行规律。在此基础上，用比喻和可视化图形的方式，尽量浅显的解释空间和时间的可变性。巨大的质量会导致它周围空间的扭曲，以此来解释引力。空间运动会引起时间的变化，导致时间变快或变慢。某种程度上我们可能穿越到未来或者回到过去。不过有一点，即使回到过去，我们应该也不可能改变什么，只能做一个观察者，因为这一切已经发生了。然后是量子理论，粒子的波粒二象性。现代科技基本都是构筑在量子理论之上的，例如激光、集成电路，感光。微观的一切都是被概率支配的，而宏观的我们却不是。最有趣的是纠缠粒子可能实现超远距离传输，因为纠缠粒子之间的相互影响与距离无关。远程传输本质上就是一次复制，用一组粒子提取原件的信息，几乎同时，复制件就在对应的纠缠粒子所在的位置出现了，而且，当复制完成的时候，原件也消失了，变成了普通的粒子。最后，是多重宇宙（平行宇宙），因为大爆炸理论有一点解释不通的地方，宇宙膨胀的速度不是逐渐减慢，而是越来越快，物理学家假设存在一种暗能量在推动宇宙膨胀。经过计算，暗能量是一个极小极小的数值。而为什么是这样一个数值？如果我们假设我们的宇宙之外还存在无数个源自大爆炸的宇宙，即多重宇宙理论，就可以解释了。这种解释类似于达尔文的物竞天择，存在无数个宇宙，他们都有各不相同的四大原力的数值，可能很多只是差了一点点。而我们这个宇宙，就是恰好各种力达到平衡，能够诞生恒星、行星、星系和生命的那个宇宙。这有点像人择理论。同时微观研究的弦理论，会推演出极多种形状，如果要用一个公式解释一切的话，这个极多种形状恰好与多元宇宙的无数个宇宙类似。也许每一种弦理论的解法就可以描述一个宇宙。无限膨胀、弦理论和暗能量三个理论共同支撑了多元宇宙理论。所以，多元宇宙理论虽然是未经证明的，但是很多人都开始相信这个理论。它同时也为我们提出了平行宇宙的美好设想，因为宇宙有无数个，也许存在某个宇宙与我们的宇宙相同，而又只差一点点。也许我未了的心愿在那个宇宙中的另一个我身上得到了满足。影片到此为止，不过这些内容已经很接近现在物理研究的前沿了。已经极大的满足了我的好奇心。
影片为了讲清楚理论，除了用各种方式讲解理论本身，还介绍了发现和证明他们的过程，这个研究和发现的过程，其实对于各种人类活动而言都是通用的。例如弦理论要用一个等式解释世界上的一切，类似于生物的DNA，一切表象来自本质，而且这个本质可能极为简单。一切表象上的复杂性都来自于本质上的那一点点区别。例如爱因斯坦发明相对论是源于他解决时间同步问题时的思考，看来无论是伟大如相对论的理论，还是iphone这种神一样的产品设计，其实都来自于人类要解决的实际问题，即使这些理论或产品是前所未有的，甚至不被世人理解，它们也是来自于现实，不可能是凭空靠天才的头脑就能产生的。例如科学研究的基本方法，无数个科学家提出各种猜想，然后进行理论推演和证明，最后靠观测或者实验通过事实证明，能够被反复证明的那个，才是真的理论。这也是一种物竞天择。科学不是靠信仰，而是靠证据前进的。这种方式跟现在做创业的方式如出一辙。不过影片中展示出的最伟大的还不是这些，而是数学和逻辑——人类文明史上最伟大的发明，没有之一。人类刚刚开始逐一发现九大行星的时候，前几个是靠观测发现的，而海王星和冥王星（已被取缔）是靠计算发现的，然后才在计算出的轨道上观测到。已被证明的理论加上严谨的数学计算，能帮助我们发现我们还没有发现的东西。多元宇宙理论就是为了解释宇宙膨胀计算中出现的误差才提出来的。弦理论也类似，对它的研究工作大部分是推演和计算，形成理论，然后再想办法证明。这不仅是科学研究的通用方法，这种方法也适用于解决程序中的bug，解决现实中的问题，甚至创业。
解决实际问题，大道至简，物竞天择，加上数学和逻辑这两大工具，就是指引人类前进的明灯。 第一集 时空扭曲
什么是时间
所有重复进行的事情都可以看做时间，原子振动是最精准的重复，所以原子钟是最精准的时钟。时间不是恒定不变的，每个人都有自己的时间，与他人的时间不是同一个时间。
时空观
时间和空间是一个不可分割的整体，名为时空。空间轴的速度、时间轴的速度、光速三者呈勾股定理，光速是恒定不变的斜边，因此，当空间轴上的速度越快，时间轴上的速度就越慢，当空间轴上的速度等于光速时，时间轴的速度就等于零。速度越快，空间也会发生扭曲。
现在切片
把时空比作面包，那么现在切片就是面包的一个切面，而空间上的速度改变，切面的角度会发生改变，自己一个细微的角度改变，体现在整个时空上就会是巨大偏移，你的现在也许是我的过去，或者我的未来。过去、现在、未来这些概念只是人们的幻觉，其实无论什么时间都实实在在地存在于同一个时空内，这就是现实。
引力对时空的影响
引力可以拉扯时间，引力越强，时间越慢，因此理论上只要去黑洞附近转一圈再回来，就能明显感觉别人比你老了，这就是去未来的方法。而如果要到过去，理论上可以借助虫洞。
时间之箭
空间中人们可以朝前走也可以朝后走，时间上也没有什么物理定律规定时间必须朝前走，那为什么时间总是前进不能后退？解释之一就是热力学第二定律，熵只能从小到大，而不能反过来从大到小，也就是说，物理世界只能让物体从有序变为无序，反过来可以推出，宇宙最开始的状态必定是最有序的，也就是大爆炸，那么既然时间有起点，是不是也有终点？有理论认为，最终黑洞将吞噬一切，然后黑洞自己也会蒸发，剩下一堆随机的粒子漂浮在宇宙中。到那个时候，什么事情都不会发生，时间这个概念本身将会消失。
第二集 量子力学
量子跃迁
气体加热后散发出来的光穿过三棱镜，投射出来是一道道单独分开的有色光条。这与传统印象中连续的彩虹光谱完全背道而驰。原因在于量子跃迁，尼尔斯玻尔提出，电子围绕原子核运动有固定的轨道，而且只能在这几条轨道上运行，电子吸收能量之后，从里面的轨道直接跃迁到外面的轨道，在这个过程中，电子没有经过两条轨道中间的空间，而是瞬移，这个能量跃迁的瞬移过程会发出特定频率的光，因此就造成了单独分开的有色光条。
概率波
双缝干涉实验显示，电子通过双缝之后，会出现在原本完全意想不到的位置上，而这一特性只有波才会出现。可是电子是粒子，波是波，这两者怎么能同时成立？马克斯波恩提出概率波的概念，完美解释了电子这种特性，这就是波粒二象性。电子通过双缝后出现在哪里，完全是由概率决定的，这一特性已经得到实验的再三证实。
测量与观察
这是量子力学的核心，粒子在测量或者观察之前，它是以概率形式存在的，当人们去测量或者观察时，这个测量或者观察动作，会迫使粒子放弃原本可能存在的地方，而选择一个明确位置，也就是坍缩。
量子纠缠
爱因斯坦不相信不确定性，他认为上帝不掷骰子，世界是确定的，于是他想出了一个直击量子力学命门的问题：量子纠缠。因为信息传递的速度不可能超越光速，所以爱因斯坦认为量子纠缠是不可能发生的，看起来的纠缠态只不过是事先就决定好的，就如同一双手套，左右手早已确定，跟观察无关。但事实证明爱因斯坦错了，量子纠缠已经得到了实验的多次证明。
量子通信，量子传输，量子计算
量子纠缠效应的应用，可以传输人类吗？就像电脑上传文件一样，或者远程3D打印。信息可以构成一切。被传输过的人，还是原来那个人吗？这是个哲学问题。拥有量子位的量子计算机将指数级提升计算的能力。
其他可能性在哪里？
量子理论显示世界的根本是概率，我们只是身处其中一种可能性，也只能看到一种现实，那么其他可能性呢？
第三集 多重宇宙
多重宇宙还有争议，没有被证实。但有多个理论从侧面证明我们很可能处于多重宇宙当中的一个。
宇宙暴胀理论
我们都知道宇宙大爆炸，但是宇宙为什么爆炸？爆炸前是什么样的？亚兰古斯和戴自海计算出在宇宙爆炸之初，引力的作用方式与今天相反，那时的引力不是把东西往内吸引，而是往外推的排斥重力，造成宇宙暴胀，使得物质在眨眼间从分子大小暴胀到银河系那么大。如果暴胀理论属实，那么暴胀就会在宇宙微波背景辐射上留下如指纹般的印记，显示出明确的温度变化模式。2001年NASA宇宙探测卫星WMAP在宇宙探测到的宇宙微波背景辐射的温度变化印记与暴胀论推测的完全吻合，证实了暴胀理论。
多重宇宙观的诞生
两名俄罗斯科学家从暴胀理论的方程中发现，暴胀后不是所有地方都同时停止暴胀，既然如此，那么一定还有某些区域的太空还在暴胀，这样看来，大爆炸并不是一次性的，而是源源不断地发生，永不停歇。在我们的宇宙大爆炸之前，已经发生过无数次大爆炸，未来其他地方还会发生无数次爆炸，这样就会有源源不断的新宇宙诞生，形成无限扩张的多重宇宙。（瑞士面包?与静电的比喻真是太形象了。）但是，如果宇宙永恒暴胀的算式是唯一证明多重宇宙的方法，那还是有点单薄。所幸还有另外两个完全无关的理论也提供了强有力的佐证。
暗能量
宇宙中有各种天体，天体有引力，引力会把物体往里吸引，按理说宇宙应该被吸得越来越小，可实际上今天的宇宙仍在膨胀，那么就必定存在另外一种对抗引力的力——暗能量。根据量子力学计算，宇宙中的量子涨落会产生巨大的暗能量，但实际测量后发现，暗能量极极极极极极极微小，与计算值差距巨巨巨巨巨巨巨大，而唯一能解释这种现象的，就是有其他很多宇宙分享了暗能量，使得我们分到了恰到好处的暗能量，恰好适合我们生存，这就是多重宇宙的另一逻辑证明。
弦理论
弦理论拥有完美的算式，显示世界上的所有物质都是由细微的弦组成。但是弦理论的计算需要有多维空间作前提条件，而多维空间就指向了多重宇宙。想象100米开外的一根电线，在我们看来是一维，在蚂蚁看来是二维，在微生物看来就是三维。弦理论家们认为，在微观世界就存在这种环状细小的额外维度（弦）。这些弦的形状就决定了我们宇宙的基本特性。就好像乐器的不同空间形状会发出不同的声音，不同的DNA决定不同的长相，弦的形状可以说就是宇宙的DNA。弦理论家们计算出各种可能的弦的形状，数量庞大，有10的500次方之多。但就如同一个人只有一种DNA，一个宇宙也只有一种弦，那如何解释弦理论求出的如此大量的解？只能有一种解释，那就是可能存在10的500次方个宇宙，即多重宇宙。
三种不同领域的缜密理论都证明了多重宇宙，就如同三角形的三个角，而三角形是最稳定的结构，所以，即使没有证据，多重宇宙也是八九不离十了吧！
根据多重宇宙论，由于存在如此庞大的数量，按照概率，其中必定存在与今天世界相似甚至完全相同的世界（就好比掷骰子多次，总会掷出重复的一样）。也就是说，你我在另外一个或者多个宇宙，都有分身，有可能关联上吗？可以想象一下量子纠缠。
证明多重宇宙的方法
当两个宇宙出现交叠时，会在宇宙背景辐射上激起涟漪，而这个涟漪是可以被宇宙探测器探测到的。科学家认为这个涟漪可能在一百年内出现，就如同引力波在百年后的今天被测到一样。
第四集 空间漫游
空间
宇宙空间不是真的一无所有，空间可以被弯曲，可以扭曲，可以出现涟漪，说明空间里有很多东西。速度会造成空间的扭曲。
引力
引力的本质不是像牛顿描述的那样，而是由于质量大的物体扭曲了柔软的宇宙，使得周边的物体被迫绕着它运动。这个理论已被实验证实。
无中生有的量子
量子有涨落现象，因为它是概率，因此可以从虚无中出现，然后又消失。这个理论同样被实验证实。
希格斯场
粒子要结合必须有质量，质量从哪里来？空间中的能量使之产生质量。与空间互动越多，质量就越多。希格斯认为空间本身有固有的特性，是固有的，拿不掉。这就是希格斯场。粒子加速器正在试图寻找希格斯场的存在。
黑洞
我们今天的真实世界真的真实吗？它可能是遥远的二维表面的投影。整个宇宙甚至都可能是投影。为什么这么说？以前我们总认为，黑洞是质量最大，引力最大的天体，连光都逃不出去，那么如果有东西掉进黑洞，肯定永远也回不来了。但最近科学家又有了一项令人惊奇的发现，如果一样东西掉进了黑洞，他不会完全消失，这样东西所附带的信息似乎会被存储在黑洞的表面，这种存储方式与数据存储在电脑里一样，所以掉进黑洞的物体将出现两个版本，一个是掉进黑洞永远消失的三维版本，一个是显示在黑洞表面的二维版本，掉进黑洞的所有东西的信息能通过黑洞的外部完全表达。所以要想知道黑洞里面有什么，只要看黑洞表面就能完全掌握。理论上，既然黑洞表面是完整的信息，我们就能用这些信息重建掉进黑洞的物体。
全息影像
不仅是黑洞，我们整个宇宙的规则和黑洞是一样的，那么既然黑洞里的物体可以通过黑洞表面的信息加以描述，那么宇宙中所有的物体，无论是星球，我们自己，甚至是宇宙本身，也可能只是存储在据我们非常遥远的二维表面的信息的投影而已。也就是说，我们今天所感受到的所谓的真实世界，可能只是一种全息影像，我们感受到的三维空间可能只是一种幻觉，而真正的真实是遥远宇宙表面二维空间上的现实，我们只不过是电影中的人物而已。如果这个理论被证实，那么其震撼度绝不亚于牛顿和爱因斯坦带来的震撼。
当所有其他可能性都被否决后，剩下的那个可能性无论看起来有多不可思议，也是唯一的事实。——夏洛克福尔摩斯。