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黑洞可以收集轴子——一种可能是暗物质本体的粒子
格罗斯和他的学生弗兰克·维尔泽克因为发现了夸克的“渐进自由”现象而获得诺贝尔奖。这是一种反直觉的神奇现象：核力在很短的距离里会减弱，让原子核中的夸克表现得像自由粒子，而当距离拉大后，束缚它们的吸引力反而变大。这也能帮助解释“为什么我们无法直接把原子核拆成
夸克”。
研究夸克这种极微小粒子的物理学家，为什么会和黑洞这种极庞大天体扯上关联？
原来，根据霍金等人严格证明的“黑洞无毛定理”：无论什么样的黑洞，其最终性质仅由几个物理量（质量、角动量、电荷）唯一确定。
也就是说，仅用上述三个参数就可以清晰描绘出一个黑洞，没有复杂的“毛边”信息。惠勒因而戏称这个理论为“黑洞无毛定理”，不愧是命名大师。
令人惊讶的是，这样的话，黑洞就和一个简单的基本粒子很相似了。至大至小，至重至轻，至繁至简，化而为一。
黑洞信息悖论，从根本上是描述宏观世界的广义相对论和描述微观世界的量子力学之间出现悖论。那换一个方向，真正的引力理论和量子理论，能否在黑洞这种奇妙天体上出现大统一呢？
要知道，现代物理的终极追求之一，就是大统一理论，也称作万物理论。理论上宇宙间仅存在四种相互作用力，即万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。之前的科学家已经证明后三种力在本质上是同一种作用力的不同表现，只有引力迟迟未能归入其中。
弦理论就是其中一个努力的方向。它认为世界的基本单位是二维的“能量弦”，弦在不同形态下表现为所有的基本粒子和四种相互作用力。
黑洞这种拥有极端引力场，而性质又简洁如基本粒子的天体，是否可能是引力和其他三种力衔接的桥梁？粒子物理学家在微观世界苦苦寻觅而屡屡碰壁，能否在黑洞附近找到答案？
“过去十几年一个非常有意思的现象，就是我们对于粒子物理的认知一再挑战我们对时间和空间的基本认知。”格罗斯说道，“我们要在量子的层面对时空进行重新认识。比如说，空间是不是可能超过三个维度呢？”
“在过去20年间，我们在理解开放弦和闭合弦之间的二象性上有很大的进展，我们在量子场论和弦理论的整合方面也有所突破，这种深刻的二象性理解毫无疑问会给我们带来更多的发现，也许能帮助我们回答像黑洞和宇宙起源这样非常深刻的问题。”他说道。
格罗斯的学生维尔泽克也就黑洞话题引申到了他猜想存在的基本粒子：轴子。
这种理论预言的新粒子质量很轻，几乎不和其他普通物质发生任何相互作用，但在大爆炸的过程中批量产生。
轴子还可能大量围绕在黑洞的周围。“黑洞可以收集轴子，如果轴子的质量足够轻的话，能被黑洞周围的吸积盘气体捕获，我们可以通过观测类似的现象推算出轴子的存在。”
重要的是，轴子很有可能就是宇宙中神秘的暗物质。
第1章 40位顶尖科学家写给未来的信
我们不可能找到和地球相似的行星
通过仰望星空，我们盼着能够破解生命诞生之谜
人类一定会造出一个比自己更聪明的东西，人类生命并不是智能的最高阶层
希望有更多公民对科学感兴趣
没有基础科学研究，就不会有应用科学研究
让基础科学家去做应用科学研究是不适合的，也会适得其反
大学要扮演一个角色，就是把科研成果转化为能够造福社会的成果
创造伟大的文化机构是需要时间的，很少有例外
通过分子控制防止癌细胞扩散
细菌中的每一个基因都有一把钥匙
基因会在信号分子浓度随时间变化的时候改变其反应
多样性才是人类生存下来的关键
在未来的某一天，别人可以解读我们的想法
回顾20世纪的历史，有一些大事件是由化学家造成的有些人天真地认为，从现在开始吃素、开电动汽车，气候变化问题就可以马上解决
那些拒绝接受全球变暖理论的人将会终结我们所有人的生命
如果我们要找到宇宙中的生命，研究系外行星的自转和公转很重要
2050年，上海大部分地方都会被淹没在海洋之中
新材料的诞生，可以更好地保护我们的星球
“液态阳光”是解决气候问题最好的一个方案
世界经济总量20年后会翻番，汽车、粮食、塑料的需求量也会翻番
要用动态数学模型来指导政府决策
如果我们能够精准编辑5个碳氢键，就可以生产出更好的药物
疾病的发展与人的衰老、行为都是可以通过化学物质来控制、改变和操控的
不要太担心机器人取代人类的工作
很多时候，科学发展的进程要比生物进化快很多
了解细胞为何凋亡，可以帮助阿尔茨海默症的早期患者
威胁来自人工智能，人类会逐渐被机器超越
未来30年，计算机能够有减缓耐药性产生的能力
我们应该能够解释机器学习的理论，不然它永远都是黑箱操作
我们不应该阻碍对于无用之事的追求
望远镜、电子显微镜和计算机，可以帮助我们仰望星空并细察生命
科学不应该让人不开心
文化多样性和生物多样性同样重要
脑科学现在还处于婴儿阶段
科学研究必须由好奇心驱动
21世纪末会出现真正的“超级大脑”，就像我们发现外星人一样
当我们探索未知事物时，就像竞猜游戏一样
太阳可能在5亿年后变得特别炙热，让人类无法再在地球上生存
我们必须知道，我们终将知道
第2章 如果人工智能疯了，我们将无计可施
人工智能算法有“黑匣子”，人类并不知情
我所从事的数学研究工作是最终会被人工智能取代的工作之一
如果一台人工智能的机器疯了，我们将无计可施
关于无人驾驶，我们非常盲目乐观
在未来至少40年内，不用担心人工智能会让人类失业
是时候考虑建构人工智能的伦理道德和法律框架了
第3章 如果有一天人类真的发现了外星文明，那也是出自偶遇
人类历史上第一次发现系外行星
我相信外星生命应该存在，虽然它们不一定是像你我这样的生命
黑洞是时空的陷阱
黑洞可以收集轴子——一种可能是暗物质本体的粒子
引力波绝非一次性填补上广义相对论的最后一块拼图，然后就可以给广义相对论盖棺论定了
如果有一天人类真的发现了外星文明，那也更可能出自偶遇，而非按图索骥
第4章 地球正在面临第6次生物大灭绝，这一次会包括人类吗？
关于全球气候变暖，去听听科学家们怎么说
很遗憾，靠多种植植被来降低二氧化碳浓度是行不通的
地球的生物多样性正在消失，52%的脊椎动物种类已经在过去40年里灭绝了
地球正在面临第6次生物大灭绝，这一次会包括人类吗？
地球温度每升高阈值水平1℃，人类的死亡率就会上升2%～5%
我们并不适合在其他星球上生存，我们最好花时间和精力来修复地球
第5章 我们可以花5～10年登月，但要解决癌症非常困难
人类已能很好地应对了一些癌症了，但还存在未解的难题
HIF-2α抑制剂已经进入临床试验阶段，很多患者确实获得了好处
把应激路径作为治疗靶向，在许多疾病领域中都有重要前景
了解细胞到底是如何活动的，对治疗癌症非常重要
真正要降低癌症的死亡率，应该通过癌症早期检测
睡眠为什么重要？因为睡眠之后一些受损的神经元得到了修复
所有创新药开发以及转化医学都要靠基础研究的进步
学术界的专家可以做什么呢？基础研究要和知识转化中心协作
抗生素耐药性导致人均预期寿命增长放缓，有希望开发出新的抗生素，更好地去抗击病原体
科学的成就不计其数，很多都是通过生物学家和化学家合作来实现的
第6章 如果大脑可以移植，人类可能永生
脑科学现在的处境，相当于物理学和化学在20世纪初期的处境
对脑的研究就好像“拉着自己的头发使自己脱离地球”一样
应警惕人工智能与脑机科学的风险
为什么神经可以接收这些电信号的传递，它们特殊的传输方法是什么？
睡得太多或太少，都可能缩短寿命
睡眠对人来说非常神秘，我们依然不知道睡眠是什么
神经元的自噬机制将给治疗神经退行性疾病带来灵感
地球上有三种智能形态，分别是生物智能、人类智能和机器智能
中国的脑研究计划具有一体两翼的结构
如果要永生，就必须做脑移植／
肠道菌群失衡与自闭症、抑郁症、帕金森病、阿尔茨海默症等神经系统疾病有密切联系
第7章 破译地球上所有真核生物的基因组，就像人类第一次登月一样
38亿美元，6个国家，花费13年，成千上万名科学家合作，才得以破解第一张人类全基因组图谱
科学家目前不知道40%人类基因的分子功能，不知道30%人类基因的生物功能
拥有这个基因的人，就像处在一个比正常人慢两个半小时的时区中一样
将人均预期寿命从30岁提高至50岁，人类整整用了4 000年的漫长时光
为什么我们的生命之路经常会出岔子？
破译地球上所有真核生物的基因组，就像人类第一次登月一样
第8章 疾病是无国界的，治疗也是无国界的
非洲猪瘟成为一场大灾难，就像一场大火一样蔓延开来
我们看清了非洲猪瘟病毒的结构，但绝对不能说就可以研制出疫苗
帕金森病的发病率正在以惊人的速度上升，将耗尽我们的医疗资源
对付抗生素耐药性，科学家们并没有十足的把握
我们知道疾病是无国界的，治疗也是无国界的
第9章 200年后地球资源耗尽，人类该怎么办？
人类不必太过恐慌，但也不应否认地球正在面临的挑战
核能能缓解能源危机，也会打开潘多拉的魔盒
“人造太阳”是一项涵盖全球近一半人口的庞大计划
我们不能只依靠降水来获取水资源，我们需要对水进行“再生产”
我们现在正处于二维材料的黎明时期
纳米材料是下一个时代的重要材料之一
化学不仅可以是绿色的，而且能惠及我们每一个人
新型能源从科学到技术再到产品，至少还需要二三十年的时间
第10章 所谓经济学，就是一群不懂围棋的人看别人下围棋
深圳经历了由农村向城市的转变，雄安则是由旧产业向新产业的过渡
为什么拿破仑要穿背带裤？
事实上，世界上很多大企业就是大学老师创办的
为什么挪威人天生讨厌平等？
经济学家就像天文物理学家一样，是一群不懂围棋的人在看人下围棋
