目录
前 言
.1.住你楼下的邻居为什么比你活得久？
.2.水的沸点在珠穆朗玛峰之巅是多少？
.3.人眼有几百万像素？
.4.《星球大战》里的飞船违背了哪些物理定律？
.5.“π”的粉丝
.6.给我一个支点，我将会撬起整个地球
.7.和一个外星人交朋友的概率有多大？
.8.不存在的颜色
.9.一朵云等于几头大象的重量？
.10.左撇子没那么稀罕，只是有点特别罢了
.11.花椰菜中隐藏的几何秘密
.12.如何逃离地球？
.13.恋爱的粒子
.14.机器人将来会掌控我们吗？
.15.关于地球的真相和谎言
.16.为什么天空是蓝色的？
.17.时间存在吗？
.18.为什么宇宙和你的房间一样，总是很容易变得一片混乱？
.19.未来，我们会变成半机器人吗？
.20.一个沙子堆成的城堡能多高？
.21.怎么划分银河里的各种文明？
.22.无铅汽油和地球的年龄有何关系？
.23.为什么月球抛弃了我们？
.24.镜子是什么颜色的？
.25.儒勒·凡尔纳是预言家吗？
.26.把一个足球送上太空要花多少钱？
.27.晶体管不（只）等于收音机
.28.为了进行重力实验，伽利略摔坏了多少苹果？
.29.宇宙中哪里最冷，哪里最热？
.30. “意外发现”和致幻剂有什么联系？
.31.时空共振
.32.你属于理科，还是文科？
.33.需要几只蜘蛛才能刹住一架波音747？
.34.风力发电机和霹雳车之间有什么共同点？
.35.科学不只是男孩的事
.36.南北磁极倒置的话会发生什么？
.37.怎么在水面行走？
.38.地球为什么会变暖？
.39.未来，世界地图是怎样的？
.40.关于宇宙中我们不知道的一切
版权信息
书名：那些听过却从未搞明白的问题
作者：大卫·加耶
出版方：四川文艺出版社
出版时间：2020年5月
ISBN:9787541155994
版权所有 侵权必究
献给那些永远好奇、充满疑问的人们
献给克里斯蒂娜，我的编辑
献给赛尔赫，一直支持着我的朋友
没有他的帮助就没有这本书
（可以说，他的帮助代表了很多人对我的支持）
献给我写书过程中遇见的每一个人
他们多多少少都教会了我一些事
献给我在本书中提到的每一个人
他们在过去和现在为我带来了灵感
献给我在书中没有提及，但是爱着我的每一个人
感谢你们一直陪伴我
最后，我要特别感谢我的“Unicoos”[ Unicoos是本书作者大卫·加耶（David Calle）成立的一个非营利性教育组织，在其官方网站及知名视频网站YouTube上发布了许多物理、数学、化学、机械等学科的中学课程和大学初级课程，旨在为青少年们提供一个免费学习知识的途径。]伙伴们一直陪伴在我身边
你们是这场冒险旅程的主人翁
我期待着在未来的某一天，你们将会解开那些至今无解的谜题
我之所以成为现在的我，是因为我们组成了Unicoos。
#我们都是Unicoos#
前 言
我懂得要如何去欣赏一片风景、一首歌曲、一部电影，
享受与我爱的人一同相处的每分每秒。
我不会试图去改变这种生活。
我不清楚我的时间还剩多久，
但我相信，余生的每一秒都会让我热情澎湃。
—《用尽每一秒》
如果把宇宙漫长的历史浓缩成一年的时间，那么人类仅存活于这一年的最后一秒中。但对我们来说，这一秒即几千年的时光。毕竟，同许多事物一样，时间是一个相对的概念。假如你有幸能够健康长寿，那么你的一生将会拥有20亿秒的时间，虽然其中三分之一的时间都是在睡觉中度过的，但在剩下三分之二的时间中，你都处于清醒的状态，可以把时间用在体验生命、享受人生上，让这些时光成为激情四射的时刻。
读完这本书预计会花掉你生命中0.0005%的时间，也就是在7200~14400秒之间。这和观看《银翼杀手2049》或《星球大战》原版三部曲的时长是相同的。但如果你花好几年的时间来阅读此书，或许你会发现，现在不容动摇的某些事实或真理在未来已经没有任何存在的意义了。没有永恒不变的事物。赫拉克利特[ 赫拉克利特：古希腊哲学家，代表作为《论自然》。]在两千多年前就预言过：“唯一永恒不变的只有变化本身。”这也是科学最精彩的部分，千千万万个致力于科学研究的人在不停地工作，发挥自己天才般的创造力。因为他们，我们的科学一直在改变，在进步。阅读这本书的你如果还在上学，也许会在未来的某一天成为他们中的一员吧，谁知道呢？
爱因斯坦曾说过：“你不要渴望用相同的想法和做法来获得不同的结果。”近几个世纪以来，尤其是近几十年以来，人类科学技术的飞速进步来源于对已有成果的不断推翻和重建，但在一些至今无解的问题上，我们依然被困在原地。过去，没有哪部科幻电影会用吸引了无数人的动作镜头或者特效来处理一些小细节，更不会引发我在电影结束后的进一步提问。时至今日，《星际穿越》《黑镜》等成为最让我着迷的片子，这些影视作品太特别了，它们引发了我无数的疑问。这或许能解释为什么我是个“怪胎”，为什么我一开始是一名工程师，然后又成为一名教数学和物理的教师。我曾就这些影视作品中的某些内容，请教过一些懂得更多知识的人（不得不感叹，比自己厉害的人真是太多了），并得到相应的解答。对于另外的一些现象，我在图书馆和网络上自行找到了合理的解释。然而，关于更多的问题，我无论多努力地寻找可以解释它们的理论知识，都无法得到满意的答案。是的，我尝试过，可依然无法解释电影中的某些现象（我对自己的能力范围还是了解的，我只是一名普通的教师，很多现象都超出了我的理解范围）。但是，在试图理解这些内容的过程中，我多多少少学到一些东西。这正是学习的奇妙之处：在学习的过程中，你会收获意料之外的东西，它们很可能成为你下一个问题的答案。当然，也有可能成为我下一次上课时讲给学生们的一些奇思妙想，以此来激发他们的灵感。这招屡试不爽。
因此，这本书的目的不只是给你提供这四十个问题的答案。我对这本书的期望很简单：我希望，读完此书的你，能够开始有意识地去发现并探索身边一切现象所涉及的科学道理，并且不要满足于别人给予的现成答案，不要满足于已有的一切解释。这就是我唯一的愿望—在某种程度上激励你形成自己的思维体系。如果你也是一名教师的话，希望本书能给你一点改变课堂的灵感。又或者，让你养成一个提问的习惯—不管是什么问题。然后，希望你通过自己的努力去寻找这些问题的答案，而非求助于奥林匹斯众神来解决这些问题—这些神话人物只能告诉你一些存在于神话和想象中的答案，但完全没有一点道理。好吧，虽然所有的星座和星球都是以他们的名字命名的。
.1.住你楼下的邻居为什么比你活得久？
看看身边的钟，嘀嗒嘀嗒地走着，一直保持着同一个节奏，像前进的列队一样永不停歇。嘀嗒、嘀嗒……不管被放在哪里，也不管被移动的速度是快是慢，所有的钟都保持统一的节奏运转着。我们通常认为我们所处的宇宙遵循牛顿运动定律，根据定律，宇宙中不同的空间坐标和时间坐标是彼此独立的，即“绝对时空观”。时间的前进不会受任何事物的干扰，就这么嘀嗒嘀嗒地走着……
然而，我们的这种想法仅仅来源于表面上的感觉，在通常情况下，我们的感觉往往不正确。早就有研究表明，时间并不是完全一成不变的，它其实是最能够被改变和调整的一个概念。这是天才物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发布的狭义相对论中提出的一个观点。这一年中，爱因斯坦发表了五篇划时代的物理学论文，颠覆了整个科学界，因而被称作“爱因斯坦奇迹年”。
爱因斯坦发现：在不同的运行速度下，时间的运转会发生变化。打个比方，假设我现在是静止不动的，而你骑着自行车前进（自行车是爱因斯坦最喜欢的交通方式），那么你的时间会比我的时间走得慢。对于在自行车上的人（处于运动状态的人）来说，时间会变慢，我们通常称这种物理现象为“时间膨胀”。那为什么我们平时没有察觉这个现象呢？那是因为这是“相对论效应”之一，相对论提出这种现象只有在以“相对论速度”运行的时候才能被人感知—也就是以光速前进。
光的速度在真空中约为3×108米/秒，对所有惯性参考系来说都是如此，因此光速是一个绝对概念，也是宇宙中物体运动速度所能达到的极限。这是爱因斯坦相对论成立的一个基础前提。在日常生活所能达到的运动速度下（如自行车的前进速度），两个人之间时钟快慢的差别微乎其微，但是不能说不存在。
然而，如果两个人中有一个人乘上一艘极快的宇宙飞船去旅行呢？在这种情况下，著名的“双生子佯谬”实验就出现了，这是一些物理学家为了阐释狭义相对论而提出的一个有趣故事。想象一下，地球上有一对双胞胎，其中一个马上要登上一艘以光速前行的超级飞船来进行太空长途旅行，而另外一个没那么有冒险精神，准备留在地球上等他的兄弟归来。我们假设这个飞船去了离地球最近的星系—半人马座阿尔法星（距地球约4.4光年），他的前进速度是光速的0.8倍。
当做太空长途旅行的他回家时，这对双胞胎会惊讶地发现：在启程时，他们还是一样的年龄，而现在，留在地球的那个已经比他的兄弟老了4岁。地球上已经过去了10年，而在飞船上只过去了6年（这涉及另外一个“相对论效应”—空间收缩效应。根据这个理论，宇航员的飞行距离会比理论上的距离短）。时间对于两个人而言，并不是以同样的速度在变化的。在旅程中，我们这个冒险家比他的兄弟少过了4个生日。所以说，如果飞行距离足够远、飞行速度能达到光速，那么当他回来时，太阳可能已经变成了一颗红巨星[ 红巨星：一种演化晚期的恒星，是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段。]（到这个阶段，大约已经过了50亿年的时间），地球也已经被太阳吞噬了。简而言之，如果我们认定光速不变，那么时间和空间坐标就会互相影响，并随之变化，只有这样才符合物理定律。
那么，我们怎样才能确定这些都是真的呢？虽然目前以光速实现星际旅行的可能性不太大，但在1971年，物理学家乔·哈菲尔与理查德·基廷已经用实验证明了相对论。他们将一个高度精确的铯原子钟（铯是非常珍贵的稀有元素）放在飞机上，让飞机沿直线先向东、后向西飞行，同时把另外一个一模一样的钟留在美国华盛顿的海军气象天文台做对照。经过实验，他们发现同狭义相对论中的预测一致，两个时钟确实走得不一样。尽管差距极小，但高度精确的铯原子钟能够显示出这种差距。
科学逸事：证明相对论的另一种方法—通过检测μ子（渺子）数目来观察。这是弗里希和史密斯两人在1963年进行的实验。渺子是一种带负电微粒，质量为电子的207倍，能够在大气中通过宇宙射线的作用被检测出来。一个渺子的平均生成时间大约是22微秒，之后会自然衰变成其他粒子。弗里希和史密斯两人发现，靠近地面实际检测出的渺子数目远远大于理论数目—通过理论计算得出，地面处应该仅仅只有27个渺子存在（渺子在飞行过程中理应进入衰变期），然而实际检测到412个渺子。我们大概可以这么解释这种神秘的现象：当渺子以趋近光速的速度飞行时，这些微粒的时间走得比静止在地面上渺子的时间要慢得多。同上一个例子中的宇航员一样，这些渺子衰老得更慢，进入衰变期的时间也比地面上计算出的时间更长。因此，在地面附近检测到的渺子数目比预想的多。
但这还不是全部。爱因斯坦在发布狭义相对论后继续进行研究，直到发布了一个更加先进的理论—1915年公布于世的“广义相对论”。“广义相对论”把宇宙中的引力场解释为时空局域的几何性质表现。这个理论涉及宇宙大爆炸理论、宇宙的未来以及黑洞。这个理论表明：除了一个处于高速运动状态的时钟会走得更慢，一个更强的引力场也会让时间变得更慢。举个例子，地下室中的时钟会比在顶楼的时钟走得慢，因为引力场的强度会随着到地心距离的增加而减弱。所以说，如果你住在低楼层，那你就是个幸运儿……同理，在日常生活中，我们之所以无法感受到这种变化是因为引力场的差异微乎其微，但是如果你能处于电影《星际穿越》的场景，那你就会明显感受到这种现象。在电影的一个情节里，有一队的宇航员需要离开飞船，降落在“米勒”星球。这个星球位于一个叫“卡冈图雅”的超大质量黑洞中，这里的引力场极强。同时，有一个宇航员留在了飞船上站岗。对于离开飞船的那些宇航员来说，只过了一小会儿（我无意剧透，但在电影中确实如此，他们只是去经历了几个冒险罢了），但是当他们回到飞船上时，他们发现站岗的伙伴已经变成一位老人了。因为在米勒星球的1小时等于在飞船上的7年。
在地球上，人们也通过高度精确的铯原子钟证实了这个效应。实验者把铯原子钟放在不同的高度上，果然探测到这些相同的时钟之间产生了几纳秒的差异，正如广义相对论中所预测的一样（由此可见，为了确保GPS定位卫星系统的有效性和准确性，我们必须把这个效应考虑在内）。下一次，当你去实地考察你将要居住的房子时，请你记住爱因斯坦的理论，以及这个效应。毕竟，时间就是金钱，而且是一直在流动的金钱—嘀嗒、嘀嗒……
.2.水的沸点在珠穆朗玛峰之巅是多少？
从小我们就知道，水在温度达到100摄氏度时就会沸腾。水在这个温度被烧开之后，我们就可以煮面条或者煮汤了。但是，这个说法其实并不完全正确。毕竟，在科学领域任何一句话都是相对的概念。所以说，水的沸点也是由很多条件共同决定的。
首先，我们要搞清楚的是：液体怎么才会沸腾？一种液体，比如说水，是由很多个分子构成的，若这些分子处在一种比较松散的状态，相互之间的作用力就比固态时小—水的固态就是冰，冰的分子间作用力大于水的分子间作用力—那就会以液体的形式存在。我们平时说的“温度”实质上形容的是组成物质的分子振动频率：一个物体的温度越高，组成它的分子振动频率越高（当分子不再运动的时候，这个物体将会是目前所知的最低温度，即“绝对零度”—零下273摄氏度，也等于0开氏度。虽然热力学原理和量子物理学有研究表明物体不可能达到这种温度）。因此，当某个物体沸腾时，也就是从液态变为气态时，这些分子的振动频率已经达到一定程度，能让它们摆脱液态时分子之间彼此的相互作用力，然后变得更加松散，融入组成空气的分子之中，形成气体。就这样，水分子不再处于液态时的相互牵制状态，进入到自由游走的气态，各个分子都努力地想要占据更多的空间。事实上，这个现象包含了很多隐藏的条件，比如，我们所说的水在100摄氏度沸腾，指的是纯水和蒸馏水—没有任何杂质溶于其中的水。然而，我们平时喝的水都含有各种各样的杂质，你可以随便从商店里挑一瓶矿泉水出来，看看上面的成分表，上面都写着：钙、镁、钠、铁、碳酸化合物、硫酸化合物……
举个例子，我们厨房中用的盐其实就是氯化钠，当我们往水里加入足量的氯化钠时，这杯水的沸点就会升高。也就是说，这个时候要烧开水需要达到比100摄氏度更高的温度。把1升水的沸点提高1摄氏度需要往里面加大约58克的盐。同样地，这样也能降低水的凝固点—在这个时候，水在低于0摄氏度的时候才会结冰。这是因为组成氯化钠的离子融入水分子之中，让水分子很难凝固成冰。这就是为什么在寒冷的冬天，我们通常会往公路上撒盐，就是为了避免水结冰引发的交通事故。
另外，我们平时说水在100摄氏度会沸腾，是通常默认压强条件是海平面高度上的气压大小。要记住：我们通常都会承受一定的压力（当然了，我指的不是社交软件里聊到的工作压力），所有人都承受着空气重量带来的压力，也就是大气压力。同时，这个气压也会影响水的沸点—大气压越低，液体的沸点就越低。这是为何呢？因为液体中的分子在比较低的气压条件下，会更容易挣脱彼此之间的相互作用力，变成气态。低气压不会带给液体分子那么大的“束缚”。
科学逸事：1大气压=760毫米汞柱=1013毫巴=101300帕
“帕”即“帕斯卡”，是国际单位制中表示压强的基本单位。为纪念17世纪法国数学家、物理学家布莱士·帕斯卡，人们用他的名字来命名压强单位。760毫米汞柱的说法是有科学含义的（必须注意，汞有剧毒）：在1643年，一个叫埃万杰利斯塔·托里拆利的意大利物理学家、数学家曾做过一个实验，他在一根长1米、底面积为1平方厘米、一端密封的玻璃管中装满水银，用手指顶住另一端的管口，将其倒插进装有水银的水银槽里。然后，他放开手指，玻璃管中的水银柱立刻下降了几厘米，证明了存在大气压强，并且大气压强等同于这760毫米汞柱的质量。就这样，他发明了水银气压计。你可以用水来重复一次这个实验，但水柱可能达不到这样的高度。
那么，怎样才能降低压强，让水在更低的温度下沸腾呢？很简单，登上一座高山就行了。大气压强来源于位于我们上方的空气，那么如果我们所处的位置越高，在我们上方的空气就越少，压强也就越小。通过计算得出：海拔每升高10米，就能够降低1毫米汞柱的压强（1大气压=760毫米汞柱）。所以推算得出：在珠穆朗玛峰山顶，水的沸点比在阿利坎特[ 阿利坎特：西班牙东南沿海的一个省份。]的沙滩要低一些。
珠峰的海拔为8848米，通过计算，我们可以得出在珠峰顶上水的沸点是86摄氏度。在海拔11000米处，水的沸点是71摄氏度。那么，在海拔19000米处（等于奥地利人菲利克斯·鲍姆加特纳那惊世一跳的一半高度），即所谓的“阿姆斯特朗界线”[ 阿姆斯特朗界线：依照地理位置与大气环境的差异，通常位于18900~19350米的高空。]，又会是什么样的情况呢？在这个高度上，大气压强是海平面气压的十六分之一，此时水的沸点等于人的体温—36摄氏度。
凡人亦英雄：2012年10月14日，YouTube全球直播镜头中，在没有借助任何外在机器支撑的条件下，菲利克斯·鲍姆加特纳成为世界上首位成功完成超音速自由落体的跳伞运动员。在经历多次失败后，他终于做到了从距地面高度约3.9万米、悬挂在氦气球上的太空舱上跳下（这个氦气球由高韧性的塑料制成，厚度仅为0.02毫米）。他在40秒内达到373米/秒（1.343千米/小时）的速度，最后成功着陆。这个过程中，有几秒内他甚至处于间歇性失忆的状态。截至目前，高空自由落体世界纪录的保持者是阿兰·尤斯塔斯在2014年完成的—高度为41150米！
那么，假设菲利克斯的特制宇航服在这个高度上破损，会发生什么事呢？会自燃吗？不会。会爆炸吗？也不会（虽然在电影中有无数个这样的镜头）。实际情况会是：他的宇航服变为灰烬和粉末，喉腔黏膜等器官中的水分和眼泪都会沸腾，因此身体会变得干枯—但是不会燃烧起来，因为36摄氏度是身体能够接受的温度。也就是说，在此假设下，他最后会因为缺氧窒息而死。
科学逸事：血液会沸腾吗？答案是否定的，因为人体的血压比外界气压高70~120毫米汞柱（是的，就是你熟悉的那个体检项目—测血压）。海平面的压强为760毫米汞柱，在这个高度可以算出我们的血压位于830~880毫米汞柱之间。在这个压强之下，血液的沸点为47摄氏度。而在血液沸腾之前，我们就会因为被烤焦而死掉。
好了，话说回来，太空的环境温度介于水的“三相点”和“临界点”温度之间。“三相点”（水的三相点为0.01摄氏度，6.1173毫巴）是使得一种物质三相（气相、液相、固相）共存的温度和压强数值；“临界点”（水的临界点为374摄氏度，218大气压）是使得物质的某状态不存在的温度和压强的数值（水在临界点状态下，不存在液态，冰会直接变为水蒸气）。太空中的温度和气压条件小于水的三相点，这种情况下水会发生升华（物质直接从固态进入气态的现象），直接从冰变成水蒸气。你可以想象一下，一块冰直接变成水蒸气，而没有经过融化成水的这个过程。这就是太空里没有水滴飘浮的原因。
我把“水的沸点在珠穆朗玛峰之巅是多少？”这个问题发表在各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论：
@pedagonval: @JesusCalleja[ 此处JesusCalleja在西语中有“耶稣的小心思”之意。]我相信你肯定知道！
@redex: 你说在微波炉里还是在锅里？
@Carmen Peñalver Leon: 不会沸腾。当你真的爬到珠峰山巅的时候，水早就被你喝光了。
@Jose Luis Duran: 在珠穆朗玛峰山顶的水是不会沸腾的，很简单，因为没有哪个正常人会想要爬到世界最高的山峰上去烧水！
.3.人眼有几百万像素？
用你的闪光眼闪瞎我
用你的闪光眼闪瞎我
你知道我已经无处可藏
你知道我一无所有
对，我一无所有
—《闪光眼》
我们经常会听到“分辨率”这个字眼—高分辨率的电视机、DVD、蓝光光碟、手机摄像头……那么，人眼有分辨率吗？要回答这个问题，我们必须首先解决另外两个问题：什么是分辨率？人的眼球是怎么工作的？
分辨率是光学领域的一个概念，指的是某种仪器在一个图像中识别并分离两个物体的能力。举个例子，想象一下天空里有两颗看起来距离很近的星星，也就是说，这两颗星星的实际物理距离并不一定很近，可能是一个在前、一个在后，但总之这两颗星星的位置足以混淆我们的视线。如果你用一个低分辨率的望远镜来观察星空，可能你只会看到一颗星星，或者一块光斑，而不是清楚地看到有两颗星星。相反，如果你用的望远镜有很高的分辨率，那么你将会很清晰地看到两颗独立的星星。
其他的光学仪器也和望远镜一样，如摄像机。相机的分辨率越高，它能够识别并分离物体的能力越强，因而照出来的照片也就越清楚，一个低分辨率的相机照出来的照片一经放大处理，可能就变得很模糊，变成一颗颗的像素点。当一张照片的分辨率很高时，这张照片并不会因为被放大了很多倍就变成一颗颗的像素点。数码照片都是由一颗颗彩色的像素点构成的（可以将像素点认作照片的“原子”，是组成照片的最小单位）。所以，一张照片的像素点越多，看起来就越清晰，也就是说，这张照片的分辨率越高。一张超高分辨率的图片即使在经放大无数倍后打印出来，也不会变得模糊。
假设我们用一台照相机拍摄一张长方形的照片，有序排列的像素点在照片上排成1600列、1200行，那么分辨率就是这张照片上所有的这些像素点的数量。所以，我们可以把纵横的数字相乘（1600×1200），会得到1920000，即192万像素（这么大的像素对于我们来说已经足够了，平时我们使用的智能手机也就这么多像素）。但是，必须注意的是，虽然手机制造商总是追求更高的手机像素—随着科技的进步，手机像素确实也越来越高—但我们在购买手机的时候，也得考虑其他会影响手机相机质量的参数，比如传感器的大小、镜头特性以及照片处理软件的质量。
那么我们的眼睛呢？人眼有像素吗？首先，让我们先弄清楚人眼大致的工作过程：光线穿过我们的角膜，然后穿透我们的瞳孔（瞳孔会根据眼球接受光线的强弱自行收缩或放大）和眼球晶状体（晶状体有点像照相机的镜头，它可以调节远近物体的形象，然后把物像反映在视网膜上）。最终的图像会形成于视网膜上，视网膜位于眼球最内部，类似于屏幕的作用。落在视网膜上的光线会产生一系列化学反应和电流反应，刺激我们的视网膜神经元，然后再被传递到大脑皮层，大脑就会开始自动分析处理视网膜上的图像。
科学逸事：正如我们上面分析的，人眼其实是一个非常复杂的器官，既要接受并聚焦外来光线，还要将光线转化为电信号。同时，大脑也要对肉眼接收到的图像信息进行同步分析处理。真是高科技！这个过程被那些不相信达尔文进化论的“创世主义者”当作“上帝用七天创造万物”的例证，他们觉得《圣经》里的说法是正确的，他们认为这种复杂的过程只有神才能做到，而绝非进化过程中的偶然产生。他们认为是上帝发明了人类的眼睛。那些人工智能的拥护者也持类似的看法，只不过他们把前者的宗教色彩换成了一种更高级巧妙的说辞。总而言之，虽然人工智能的支持者反对创世主义者的说辞，二者的想法本质上却差不多。
实际上，这个说法并不准确。科学家（如著名生物学家理查德·道金斯）已经证实人的眼睛是如何在自然选择中一步一步进化的，所以说，眼睛并非一开始就是非常完美的器官，它的进化显示了由于进化的随机性而产生的各种缺点和不完美。就连人类的超级器官—大脑，也充满了进化上的缺陷。如果人类是被预先设计好再创造出来的，那么这个设计一定是完美的，不会存在累赘之物（毕竟没有人会认为上帝是个差劲的设计师）。
回到我们的主题上来。肉眼接收到外部光线，这些光线在我们眼球后壁部的视网膜上被转化成电流信号。那么，视网膜上到底有什么呢？有两种感光细胞—视杆细胞和视锥细胞。这两个细胞由它们各自的形状而得名。人眼中有大量的感光细胞，其中视锥细胞大约为六百万个，剩下的视杆细胞大约有一亿个。这些细胞都有特定的功能：视锥细胞位于视网膜中部，负责感受光的颜色，识别出蓝光、红光和绿光；视杆细胞位于视网膜外围部分，负责感受光的强弱。所以说，在黑暗的环境中，有时通过眼角的一瞥，我们只能瞧见非常微弱的一点光线。这时，就是位于我们视网膜边缘的视杆细胞在起作用。
讨论到这儿，我们已经可以回答一开始提出的问题了—什么叫人眼的分辨率？显然，分辨率这个说法是我们自己做的一个类比罢了，毕竟人眼和数码相机还是不一样的。
刚开始碰到这个问题，大家会发现：其实不能完全将人眼比作一台相机，毕竟人眼随时随地都在接收外在的光线并形成图像，没有一刻处于休息状态。而且，截至目前，从我们的肉眼捕获光线信息到在大脑中形成图像的整个过程，都不能被任何相机或者人工智能复制。所以说，相对于“相机”而言，人眼其实更像个“摄像机”。但是我们能够计算出人眼大致的分辨率数值。前文提到过，人眼中大约有六百万个视锥细胞，如果我们把这些细胞比作像素点，那么人眼就有600万像素的分辨率。但我们也不能忘记还有一亿个左右的视杆细胞，所以加起来，人肉眼的分辨率大概就是1.06亿像素。
同时，我们还要考虑到眼球会转动的情况。眼球的转动使得我们能够看到非常广阔的外部环境。假设我们的视角为横向120°、纵向120°，如果每个像素点为0.3角分[ 角分：又称弧分，符号为“ ′”，是量度角度的单位。]，那么我们最后可以得出肉眼的分辨率大约为5.76亿像素。这是美国地质局的罗杰·克拉克博士（Dr. Roger Clark）通过计算得出的数据。手机相机的分辨率一般为200万、500万、1200万甚至1600万像素。世界上分辨率最高的相机是著名的“暗能量相机”（由美国能源部费米国家加速器实验室在伊利诺伊州巴达维亚市建造的），一共有5.7亿像素，这项工程花费了35亿美元。由此可见，人的眼球还是有很高的内在价值的啊。
.4.《星球大战》里的飞船违背了哪些物理定律？
在距地球表面600千米的高空中，
声音无法传播，没有大气压，更没有氧气。
太空中不可能存在生命。
—阿方索·卡隆执导的电影《地心引力》
我不知道我小时候到底看过几百遍《星球大战》三部曲。但比起看这部电影，我其实更喜欢听电影里的各种声音。我沉迷于激光剑的碰撞声，一听到这个声音，我就会拿起身旁最近的棍子（通常是一把扫帚）在走廊里不停地挥舞，用嘴巴模仿激光剑打斗的“咻咻”声。除此之外，我还酷爱自行“搭建”飞船（或者说，长得像飞船的不知名物体），让两艘“飞船”在客厅中间互相战斗。同时，我在一边不停地模仿飞船的射击声，或者是飞船被撞毁时的爆炸声。
以前，我总是幻想着帝国舰队那些埋伏在某处的钛战机的样子—实际上就是由一个球状物两边连着像太阳能板一样的物体构成的。帝国舰队的钛战机去追踪那些反叛联盟的X翼星际战斗机，这个战斗机以它的X形机翼而闻名，有点像卢克·天行者驾驶的战舰。毫无疑问，《星球大战》这部传奇电影最让人难忘的场景正是那些在宇宙最深处发生在战舰之间的激烈战斗。激光剑发出的一道道红绿光在宇宙中不停地闪烁，剑的碰撞声和战舰爆炸的声音此起彼伏……不过，等等，碰撞声？爆炸？外太空里的噪音？随着年岁的增长，在学习了物理知识后，我意识到这是不对的。如果我们离开地球，那么我们会被寂静永远包围，再也无法听到任何声音—不会有任何噪音、爆炸声干扰着我们，同时也不会有美妙的夏日歌谣。可是，这是为什么呢？
声音其实是一种波。我们的耳朵接收到声波，接着外耳道鼓膜在声波的影响下振动，最后我们的大脑收到信号再将声波转化成信息。这个过程的结果就是，我们能够听到各种各样的声音：说话声、哨子声、“轰”的爆炸声，还有莫扎特的音乐。但同时，这个过程的发生需要一个很重要的条件，即波需要介质才能传播。比如说，海浪是通过水来传播的一种波，如果我们摇晃一根绳子，绳子可以自行传播这种摇晃的波，因为它本身可以构成传播介质；又比如说，我们把一个石子扔进水塘里，激起了水波，水波通过水的表面来扩散并传播；再比如说，地震波也是通过组成地球的物质来传播的。同理，声波实质上是一种压力波，可以通过水、空气等介质传播，传播的介质是什么取决于我们所处的环境。不管在何处，声波的传播都需要借助介质，从本质上而言，声波传播的过程即能量在介质中传递的过程。声源振动的能量让组成介质的一部分分子产生振动，而这部分分子振动的能量又会继续影响下一部分分子，这样就形成了波的传播。
声波传播的速度会根据介质的不同而变化。介质的密度越大，声波的速度越快，毕竟在密度大的介质中分子之间的距离会更小。因此，声音在水里的传播速度比在空气中更快。这也就是为什么在水里能实现更快的沟通和交流，那些聪明的鲸鱼彼此之间隔着好几公里，却仍然能够听到彼此发出的声音。当然啦，声音通过固体传播会比通过液体还要快些。所以，如果我们把耳朵贴在火车轨道上（这个场景在很多逃犯电影中都出现过，但我个人并不推荐大家效仿），就会听见远处的火车发出的声音，然而在空气中，我们却什么也听不见。这就是因为声音的传播速度在火车轨道中比在空气中要快得多。同理，如果我们想要知道邻居家在讨论些什么，把耳朵贴在墙上会听得更清楚。当然，这个行为我也并不推荐。
事实上，大多数情况下我们既不生活在水里，也不会时常把耳朵贴在柱子上或墙上。所以对于人类而言，在大部分情况下，声音的传播速度即在空气中的传播速度为：340米/秒，1.225千米/小时。目前，只有我们在第二章中提到的菲利克斯·鲍姆加特纳和几种世界上最快速的飞机做到了超越声速前进，这种速度我们称之为“超音速”。那些超音速飞机在以足够快的速度飞行时，在超过声速的时刻，会发出剧烈的声响。也许你看见过这样一幅照片：仿佛是在神奇魔力的作用下，一架歼击机凭空从一朵云中飞出来了。在照片中，飞机后的白盘状云朵是飞机以超音速前进时，在冲击波的作用下，形成的冷凝云。这个现象被叫作“普朗特-格劳尔奇点”。在《超人》系列电影的最新一部中也描绘了这个现象。不过超人已经不止一次、两次，而是连续五次实现了超音速前进……
流行小知识：“马赫数”是奥地利学者恩斯特·马赫提出的概念，是一个表示速度的无量纲参数。马赫以音速来定义一切物质的速度，在同一种介质中，一个物体的运动速度为V，声音在该介质中的传播速度为Vs，用音速来衡量一切速度，即1马赫为一倍音速，2马赫为两倍音速。这个方法为超音速飞行事业的发展提供了便利。看过电影《壮志凌云》的人应该对此都很熟悉吧：“以1马赫的速度前行。”“马维瑞克，是时候超过2马赫速度了！”
所以说，在地球的大气、海洋里，甚至是游泳池里，我们都可以听见声音，但是在外太空里（根据国际航空联合会的定义，外太空为距地表100千米之外的范围），没有任何物质存在，那么声波也就没有介质可以传播。好吧，严格来说，太空里还是有东西存在的：每立方米的环境中大概存在100万个物质原子（听上去很多，但实际上这些原子几乎可以被忽略不计），有的地方还有气体和尘埃云以及神秘的暗物质。外太空的温度大概为零下270摄氏度（3.15开氏度）。在这种情况下，由于环境中存在的物质过于稀少，声波几乎无法传播，而且人类也无法呼吸，因为根本没有氧气。
科学逸事：宇宙是一个并不利于生命生存的环境。如果把我们随机扔在宇宙中的任一角落，那么我们极有可能在一颗恒星上被烧焦，在太空里被冻僵，被吸入黑洞中，或者被困在一个完全不宜生存的星球上终结生命。只有在这个叫作“地球”的小小星球上，我们才能找到生存的最佳条件。可就算是地球，也有很多不适宜人类居住的地方：南北极、沙漠、深深的海沟以及陡峭的山峰。所以，正如美国物理学家及天文学家卡尔·萨根所言，我们应该认真呵护广袤宇宙中唯一适合人类生存的这片珍贵的土壤。
了解了以上知识，现在我们知道了，如果我们在外太空亲身经历一次爆炸，我们只能通过双眼看见爆炸，却不能听到任何的声音，就好像我们的耳朵里被塞进了棉花，或者是看电视却不打开声音的感觉。这种感觉很奇怪，但事实确实是这样。宇宙中只有极少数地方存在声音，这些地方具备声音可以赖以传播的媒介物质、声音接收器官（如耳朵）以及声波的信息处理器（如大脑）。
《星球大战》的导演乔治·卢卡斯确实不曾考虑过电影里的各种想象画面是否符合客观物理规律，但是无论如何，我都要感谢他，感谢他带给我的各种幻想、对地球以外世界的好奇以及我那吵吵闹闹的美好童年时光（可能我妈妈并不这么认为）。然而，并非所有科幻电影都是这样。“硬科幻”作品，即那些在畅想未来和外太空的剧情时试图将物理规律纳入其中的作品，还是比较有科学依据的（尽管如此，他们还是很难做到百分百严格地遵循物理规律）。这类流派的著名人物有美国作家艾萨克·阿西莫夫、英国作家亚瑟·查理斯·克拉克和波兰作家斯坦尼斯拉夫·莱姆。同样地，也有一些科幻电影特地描绘了太空中的寂静特点，如斯坦利·库布里克执导的《2001太空漫游》，还有最近由阿方索·卡隆执导的《地心引力》。在《地心引力》里，有这样一个桥段—乔治·克鲁尼饰演的角色和桑德拉·布洛克饰演的角色一同站在空间站中，静静地注视着地球。这时，布洛克问克鲁尼：“你最喜欢太空的什么？”克鲁尼深深地看着布洛克，答道：“安静。太空很安静。”
.5.“π”的粉丝
宇宙中所有的圆都是一模一样的，不同的圆之间唯一的差别在于—它们的直径不同。打个比方，如果说人类的头发、肤色、瞳色等等特征能被用来区分不同的个体，那么直径就是这些大大小小的圆形能够被区分开来的唯一变量。一旦我们知道了一个圆的直径，那么我们就了解了关于这个圆的一切。简单说来，这些圆形有的大、有的小……没有其他深奥的东西了。哦，忘记说了，圆还具有一个非常有趣的特征：一个圆形的周长和它的直径的比值是恒定的，也就是说，如果用圆的周长除以它的直径，不论这个圆是大是小，这个结果都是一个固定的数值。这个数值就是有名的“π”，等于3.1415926……后面是无尽的小数。
科学逸事：2500多年前，即公元前6世纪左右，有一位叫作毕达哥拉斯（公元前569年出生于意大利萨摩斯岛，公元前475年死于意大利梅塔庞托）的古希腊数学家，也是世界上首位真正意义上的数学家。他生前经常将很多音乐家、占卜学家、数学家和哲学家聚集在希腊，讨论那些在当时无法被解释的现象，找寻这些问题的答案。这群人自称为“毕达哥拉斯学派”的成员，用一个带有五角星的标志作为学派的象征，并宣称“数是万物的本源”。他们甚至创建出无理数的概念（但学派以死刑威胁所有门徒保守这个秘密）。也是他们最先证明出著名的“毕达哥拉斯定理”（又称“勾股定理”），即直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。在多个世纪以前，古巴比伦人和古埃及人就已经在建筑工程中运用该定理来确定建筑物的直角，并且一直被沿用至今。举一个例子，据说著名的哈夫拉金字塔（建于公元前26世纪）就是在边长为3、4、5的直角三角形的基础上构造的。很显然，这个直角三角形的边长满足毕达哥拉斯定理（3²+4²=5²）。这个三角形对古埃及人而言意义非凡，因而被尊为“神圣三角”。这个定理为建筑业带来了极大的便利，在许多领域中都发挥着重大的作用，如建筑、占卜术等等。甚至，从未听说过“毕达哥拉斯”这个名字的古中国人也知道这个定理……
当然了，你们都知道在古希腊语中，“学校”这个单词是“闲暇”的意思吧，想必在古希腊，人们在课堂上都过得很滋润吧。
