艾米麗·V·德里斯科爾的故事

科學家們的使命是拯救寄生蟲，而不是殺死它們。氣候變化已經在殺死它們方面做得越來越好，而這可能對世界來說是一個大問題。

他們用死蝙蝠來印證他們的愛情。現在，這兩位研究人員正共同肩負著拯救印度瀕危翼手目物種的使命。

塵世的煩惱讓你倍感壓力？這裡有一個機會讓你從世俗的喧囂中抽身，思考三個宇宙問題

我們可能認為我們很瞭解引力。畢竟，我們對這種基本力的意識體驗比其他任何力（電磁力以及弱核力和強核力）都要多。但是，即使物理學家研究引力已經有數百年了，它仍然是一個謎團。

在我們的影片《為什麼引力如此不同？》中，我們探討了為什麼這種力如此令人困惑，以及為什麼仍然難以理解愛因斯坦的廣義相對論（涵蓋引力）如何與量子力學相適應。

引力極其微弱，幾乎不可能在量子層面直接研究。我們不能像用其他力那樣用粒子加速器來仔細研究它，所以我們需要其他方法來研究量子引力。

黑洞出現了。在 1970 年代初期的一篇論文中，已故物理學家雅各布·貝肯斯坦研究了當物質屈服於黑洞巨大的引力並穿過其事件視界時，熵會發生什麼的問題，熵是系統中無序或隨機性的度量。

貝肯斯坦指出，物質的熵似乎在黑洞內部消失了。然而，這將違反熱力學第二定律，該定律規定了兩件事：資訊不能被破壞，熵只能增加。因此，黑洞的熵必須彌補損失。貝肯斯坦認為，這種黑洞熵一定不是與黑洞的體積成正比，而是與其事件視界的面積成正比。

如果我們用面積而不是體積來描述黑洞的內容，我們也應該從面積的角度來思考物理定律。這意味著萬物理論（包括引力）應該能夠在少於三個時空維度中發揮作用。

現在，讓我們想象一下，描述整個宇宙狀態的資訊都儲存在一個硬碟上。然後把硬碟扔進黑洞。儲存的資訊不能丟失，所以它一定包含在黑洞的表面積中（儘管是雜亂無章的）。

這種情況導致了一種全新的思維方式，即宇宙可以有效地成為全息圖，一個看似 3D 的物體實際上只是一個來自 2D 表面的投影。我們表面上對世界的三維體驗將是一種錯覺，是由一個基本較低維度的現實令人信服地產生的。

也許我們都只是在引力的宇宙微風中飄蕩的紙片人。

斑馬和宇宙的結構有什麼關係？在你的腦海中想象一隻斑馬。這隻動物有抽動的耳朵、簇狀的毛髮以及包裹在肌肉和皮膚上的視覺干擾圖案，它有自己的輪廓，這些輪廓很容易在近距離辨認出來。但是，把一大群斑馬聚集在一起（按定義，是一個眩目），當從遠處觀察時，個體就會融合並融入到看似同質化的頭部、蹄子和條紋的海洋中。宇宙中的物質似乎也以非常相似的方式令人眼花繚亂。

在這個影片《大爆炸如何支配我們宇宙的紋理》中，我們探討了宇宙不均勻性的概念，並使用斑馬來類比散佈在宇宙中的物質團塊。動畫師洛蒂·金斯萊克描繪了這些異想天開且熟悉的角色，它們像在星系中物質聚集的方式一樣，吃草並形成越來越大的群體。我們受到了瑪麗琳·丁滕法斯繪畫的調色盤的啟發，這些繪畫構成了影片實景部分中的背景。

這種視覺呈現提出了一個關於空間紋理的基本問題：它是光滑的還是崎嶇的？答案是，它兩者兼有。從很遠的距離觀察時，它是均勻的或光滑的，但在行星和星系的尺度上，它是不均勻的或崎嶇的。紋理上的這種差異為我們提供了關於宇宙早期歷史的線索，甚至讓我們能夠描述暗物質的分佈方式。

但宇宙具有現在的紋理到底意味著什麼呢？空的空間是光滑的，因為沒有物質來改變宇宙的平衡。在大爆炸發生後不久，宇宙經歷了一個膨脹時期，在此期間，宇宙呈指數級擴張。在這一點上，宇宙幾乎是完全光滑的，因為儘管它沒有恆星和星系（第一批原子直到大爆炸後大約38萬年才形成），但在時空中存在著微小的量子漣漪。

隨著時間的推移，這些微小的量子漲落被引力放大。形成了團塊和空隙，在相對較小的尺度上產生了崎嶇的紋理。隨著引力將團塊拉到一起，它們坍縮成恆星、行星和星系，而不均勻性在宇宙時間中逐漸增加。

在引力坍縮不起作用的非常遠的距離上，我們的宇宙仍然是光滑的或均勻的。但是，如果你放大，宇宙中的所有物質和能量都顯得均勻分佈。

下次你在動物園時，可以稍微思考一下這些精神食糧。

生活的起起落落可能看起來像引力一樣不可避免，但不知何故，2020 年感覺比平時更糟糕。僅僅作為一個思想實驗，如果今年實際上變得如此奇怪，以至於甚至開啟了引力影響我們物質宇宙的方式的改變，會怎麼樣呢？

在影片《宇宙必須是現在這個樣子嗎？》中，我們研究瞭如果對造成我們所知道的世界的物理學進行一些調整，我們的宇宙，更具體地說，我們的生活可能會是什麼樣子。

如果引力在我們自己的三維世界中稍微強一點，時空的曲率會更大，物質會更容易向自身坍縮。與我們現實中的那些相比，這種安排會使恆星、星系和行星變得非常小。我們不僅在地球上的空間會減少，而且我們的太陽會更快地耗盡其核燃料，這意味著進化和生命本身會受到極大的限制。

如果引力較弱，地球會變得巨大，而且它的形狀可能像一些小行星或土豆一樣奇怪。我們可能不會走在地球表面上，而是可能會發現自己在籃球比賽中跳起來搶籃板，結果卻意外地最終進入高層大氣，或者作為微小的人類空間站繞地球執行。

如果我們根本不是三維的會怎麼樣呢？（想象一下把人看作是紙片人。）如果我們生活在二維空間中，引力的作用方式會大不相同。儘管我們仍然會有愛因斯坦廣義相對論中提到的時空曲率，但這種曲率將不再產生引力。對於這種扁平化的宇宙，我們可能會有“標量引力”，其中牛頓對引力的描述將是最終的定論，而黑洞將被降級為科幻小說。

值得慶幸的是，儘管 2020 年似乎顛三倒四，我們仍然有引力來保持我們的穩定。

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