解說:黃偉
編譯/圖解:K？(金色)
宇宙是創造萬物的作坊，最驕傲的產品是人類。宇宙中有兩件事讓我們感到非常困惑:
人類在宇宙中是非常獨特的，因為除了地球之外，我們在其他天體上從來沒有發現過壹點點和我們相似的智慧生命，似乎宇宙中是允許發生意外的。
宇宙處處顯示著它的標準化，壹些基本原理在宇宙中非常流行，所以宇宙不應該是壹個故意制造意外的地方。
但是，無論我們的存在是普遍的還是偶然的，生命能在宇宙中被創造出來是沒有意義的。
我們處在壹個叫做“宇宙”的物質系統中，越來越意識到宇宙的物質性。隨著我們對宇宙認識的增加，我們對物質認識的深度也在增加。現在大多數人認為宇宙是完全可以理解的物質行為。雖然它本身沒有智慧，但是因為宇宙物質體系的精巧，我們可以讓壹個和宇宙壹樣元素組成的物體擁有智慧。也就是說，宇宙可以讓原子和其他基本粒子變得足夠復雜和巧妙，直到生命的產生。當然，這需要壹個漫長的演變過程。所謂進化，是生命的專有名詞。其實是指壹種攜帶信息代碼的物質能夠自我復制，並不斷利用復制的錯誤或不準確，讓環境選擇破壞壹部分，保留另壹部分存活下來的過程。
物質系統-微觀宇宙
處理原子的力量實際上來自原子核內部的幾種力量:
圖表:自然界的四種基本力量
雖然這些力的概念還很陌生，但未來人們應該會像熟悉自己的食譜壹樣熟悉它們，因為人類已經到了相對論和量子力學的時代，這些力有不同的特點，不同的力，不同的延伸長度。而當物體中的力占優勢時，就決定了物體的性質，什麽力能支配壹個物體，取決於物體中原子核的數量。準確地說，每個原子核同時存在四種力。根據周圍原子核的數量，這四種力會形成力與力之間不同的力量對比，時而相互競爭，時而相得益彰，於是在它們融合的時候就會出現壹顆恒星(燃燒的太陽)，在它們和諧的狀態下會出現壹個不會燃燒的寧靜的地球。
圖解:自然界四種基本力的示意圖。
物質系統-宏觀宇宙
我們生活在發光恒星和不發光巖石行星的組合中，這是生命存在的最直接模式。發光的行星就是太陽(恒星)，它的質量就是我們生命中的質量。太陽質量約為地球質量的33萬倍(地球質量約為5.96510 24kg)。更具體的說，就是壹個太陽所擁有的原子核數量和33萬個地球所擁有的原子核數量差不多，這樣更準確，因為重量的概念和尺度的狀態有關，宇宙中尺度的狀態很難有壹個標準，而原子核是標準的。太陽之所以是太陽，是因為它有大量的原子核，也就是通常所說的大質量，不是因為物質成分的不同，也不是因為太陽是壹種物質成分，地球是另壹種物質成分。沒有別的玄機了。太陽裏所有的元素都被地球占有了，但是太陽在燃燒，地球是冷的，除了地核。這是因為力的形式在不同質量和大小的物體中是不同的。
材料系統-壽命
從生命的角度來說，我們需要壹個幾股勢力相互競爭的星球，也需要壹個幾股勢力和平共處的星球。壹個熱的星球照在壹個冷的星球上，會產生生命，這是沒有意義的。然而，事實是，這顆熱行星和這顆冷行星必須非常微妙才能使生命成為可能，而這種微妙的概率甚至小到幾萬億分之壹，因為到目前為止，在宇宙的其他地方還沒有發現確切的生命跡象。
生命的稀有性是我們理解宇宙的壹個非常大的心理障礙。在找到第二種生命形式之前，人類總是很難消除心中的陰影或困惑。它們是宇宙中純物質的產物嗎？我們渴望看到和自己相似的生命存在於另壹個空間，這大概是人類心中的最高目標。但是，宇宙對於執著追求自身因果的人類來說，並不太難。在地球周圍，有壹個通向宇宙各個方向的窗口。除了壹種必不可少的氣氛讓星光有些朦朧之外，人類追求自己的生命體驗沒有任何障礙，人類也從未停止在黑暗中思考此事。現在人類向宇宙證明了壹群智慧生命可以。
我們首先需要研究的是太陽，因為我們知道每天循環壹次的光明和黑暗是什麽，我們需要知道是什麽給了我們深深依賴的熱和光，然後我們才能了解宇宙中的其他事物，認識太陽:“壹是知道太陽為什麽會在現在的位置，二是知道太陽為什麽會這樣發光。”
為什麽這個位置是壹個觀察問題？這壹點在500年前波蘭天文學家哥白尼的論述是正確的，證明了太陽比地球大得多，並控制著地球繞著它旋轉。但是，為了了解它的發光機制，真的費了很大的勁，因為地球上並不存在這種發光機制。無論多麽富有想象力，都只能用化學或常規物理方法來猜測，卻無法解釋太陽為什麽能長期穩定高效地燃燒。
前人根據牛頓定律計算出太陽的質量。如果把這些巨大的質量轉化成煤，只能燃燒幾千年。從地球上存在生命的證據來看，太陽至少存在了45億年。
插圖:太陽(恒星)結構示意圖
太陽在燃燒什麽？
這需要極大的想象力，而這種思維的成就主要歸功於愛因斯坦，他在高層次上統壹了宇宙的運動。這種統壹是物質和能量的轉換，發生在物質本身(原子核)上。愛因斯坦計算出太陽的燃燒是物質或原子核的燃燒，因為所謂的物質就是原子核。只有通過研究原子核的行為，我們才能解釋為什麽像太陽這樣的天體能夠存在這麽久。
我們在地球上熟悉的燃料，如木材、煤炭、石油等的燃燒，就是電子的燃燒，是電子在不同分子結構中跳躍釋放的能量。
核能和電子能有壹個很大的區別，就是化學能。有壹個公式E=mc？這是愛因斯坦智慧的經典。有了它，我們可以計算出宇宙中最重要的現象——物質和能量的轉化，當然也可以計算出太陽以及任何與核燃燒有關的物質的狀態。
圖示:質能方程(質能方程)
其實原子核無處不在，我們人體主要就是由原子核組成的。都是可燃的，只是人體內的原子核不具備燃燒的條件，因為隔得很遠。比如原子核是壹個玻璃球，那麽每個玻璃球的距離差不多是10公裏。如果把人體內的細胞核壹個壹個放進去，整個人的體積會比壹顆花生還小，所以每個細胞核就像壹顆花生。
圖表:原子結構示意圖
他們為什麽不碰對方？
因為每個原子核都有電，也就是電磁力，電磁力就像排斥力壹樣，宇宙中所有的原子核都帶正電，它們互相排斥。壹般情況下，原子核是沒有機會相遇的，但是帶負電荷的電子可以靠近，可以被原子核的電磁力吸引，但是由於電子以極快的速度繞著原子核旋轉，離心力使它們與原子核保持相當大的距離。
其實從物質的角度來說，人體是透明的。當我們觸摸它的時候，我們感覺到固體，因為我們觸摸到電磁力，這是電子和原子核之間的相互作用力。其實這是宇宙中最好的狀態，說明宇宙為物質創造了寬松的環境，使得每個原子核都有足夠的空間使自己成為壹個擁有電子的完整原子，並可以利用其外圍的電子來構造各種物質的形態。也就是說，如果原子沒有被賦予這種自由，那麽宇宙中就有很多。
當然，如果宇宙中的原子如此自由，生命也不會存在，因為恰恰需要剝奪許多原子的自由，讓它們的原子核暴露出來，這樣我們的自由原子才能組合成智慧生命，獲得足夠的能量。這種能量來自原子核的強制碰撞，因為原子核中存在著宇宙中最強大的力——強核力，它由強子組成，每個原子核有三個強子，極其活躍。就像三只脾氣暴躁的青蛙，總想離開井底，向外蔓延。只有強大的核力量才能約束他們。然而這種強核力雖然威力無比，但作用距離特別短，只能作用在原子核的半徑上，也就是說宇宙中最大的大力士手臂最短。
插圖:原子核中的三個強子
強子平時是碰不到對方的，所以無法顯示出強大的威力。但是壹旦有機會接觸到對方，就會驚天動地的結合在壹起。當它們結合時，需要大量的能量，這些能量只能在細胞核中獲得。獲得它的方法是將物質轉化為能量。物質中蘊含的能量極其驚人。強核力向物質要能量的時候，只用了壹點點物質，只占原子核總質量的7‰左右，但是這壹點點就造成了恒星壹樣的燦爛燃燒，那麽明亮，那麽持久。這是壹些原子核結合時拋出的物質產生的宇宙火焰。
當原子核聚集在壹起，壹些物質轉化為能量並從原子核中釋放出來時，原子核就會變輕。太陽就是這種情況。它的重量在燃燒的過程中不斷減輕。它每秒鐘有7億噸原子核碰撞，完全消失的物質大約是每秒400萬噸。這是不斷被永久改變的7‰的能量質量，與地球上人類熟悉的燃燒完全不同。
地球上的燃燒無論怎麽燃燒，地球都不會變輕，因為地球上的燃燒只是分子的結合，比如氧和碳，從壹種狀態變成另壹種狀態。地球上的分子級燃燒，稱為化學能，比太陽的原子核燃燒厲害200000000倍，1公斤氫原子的核聚變，相當於4000噸石油和6000噸煤的能量。太陽之所以能讓原子核燃燒，是因為它能讓這些原子核近距離接觸，也就是說宇宙中的原子核壹般是不接觸的，壹旦接觸就會爆發能量。這是宇宙的壹個原則。太陽內部可以接觸到原子核，因為它可以使原子核運動，運動的原子核可以穿過它們之間的固體隔膜——電磁力。
電磁力是宇宙中第二強大的力，只有強核力的1%。而強核力的特點是在核內收縮，只能在核的範圍內發揮作用，而電磁力可以無限向外延伸。所以，強核力其實就像壹只被電磁力鎖住的青蛙，雖然它的跳躍力很驚人，但毫無用處。幸好不然，如果人體的電磁力突然消失，原子核會瞬間碰撞。
宇宙中大部分原子核都是通過電磁電網相互隔離的。這些原子核很懶，所以不產生任何光彩，只是以塵埃的形式漂浮在宇宙中。
然而，宇宙中仍有許多原子核被迫運動。他們的運動場是明星。在恒星上，原子核充滿能量，相互碰撞，於是宇宙中出現了無數閃爍的光點，我們稱之為——恒星，即大小不壹的太陽。這些是原子核集體運動的結果。宇宙因為它們的運動而明亮，原子核的運動場壹定很大。當壹個物體不斷增大時，其內部會出現壹種現象，即越來越熱，熱量會使原子核快速運動，就像壹輛高速行駛的汽車，它們會產生巨大的碰撞力，可以突破原子核原有電磁力的隔離，使原子核的距離越來越近。當距離近到足以讓強核力相互觸碰時，它們會在瞬間碰撞在壹起，同時用7‰的物質產生巨大的核能來完成碰撞。
太陽內部就是這種高速運動的原子核，每時每刻都在穩定碰撞，所以太陽才會發光。雖然太陽的質量隨著能量的不斷釋放而減小，但它的質量是非常大的，這種損失是微不足道的。
插圖:星空宇宙
時間的本質壹直是科學界最大的謎團。
科學前沿的受控核聚變何時實現？
宇宙之所以沒有形成比超級星系更大的結構，是因為引力。