磁场会在行星周围延伸形成磁屏蔽，我们称之为“磁层”，它能够阻止太阳风的长驱直入。在太阳的最活跃期，太阳会喷射出高速带电的质子、氦原子核和其他元素，同时产生大量的太阳耀斑，突然强烈释放出的电磁辐射能够使这些粒子加速，甚至使其接近光速。这些高速的带电粒子将对人类造成有害且致命的影响，但幸运的是，地球磁场的存在能够将这些粒子推向地球的地理两极。当这些带电高能粒子与高层大气相互碰撞时，就会产生大自然所能提供给我们的最美丽的景象之一—极光，就像在夜幕中绘制画卷一般。
19世纪时，人们发现神秘的太阳黑子每隔11年就出现。从那时起，人们便明白太阳黑子就像时钟一般，会按照太阳周期，以恒定而有序的速度运作。和地球一样，太阳也有它自己的磁场，这种磁场由太阳内部的等离子体的运动产生：等离子体在外层（对流层和光球层）和内层（核心和辐射层）以不同的速度运动，这种速度上的差异导致内外层以相反的方向滑动，形成磁场，并产生磁场最强的区域—太阳黑子。太阳黑子出现在太阳极大期，也就是太阳活动最活跃的时刻。
当太阳黑子活动最剧烈的时候，太阳风暴便会出现，这些粒子和极光甚至可以到达低纬度地区，远离两极。比如说，在17世纪时，它们曾经到达过加那利群岛，那里的人们惊慌失措，以为是来自神的可怕预兆。此外，太阳风暴还能造成所有的通信设备的大面积停电或严重故障 。例如：1989年的魁北克大停电，整座城市停电超过24小时。太阳风暴的另一威胁在于它对地球卫星的破坏—很简单，因为卫星更容易暴露在太阳风暴中。
有历史记录以来的最强大的太阳风暴发生在1859年9月初，就是著名的卡灵顿事件。当时，一个极弱的太阳周期恰好刚结束（这或许就是暴风雨来临之前的平静吧）。2017年9月，美国宇航局发现了近十年来最大的太阳耀斑。如果有一天太阳风变得强烈到可以破坏臭氧层（臭氧层可以保护我们免受紫外线的伤害），也就是破坏大气层，那么谁都难逃一死。这简直就是好莱坞末日电影的剧本，我们还是祈祷它不会真的发生吧。
为什么地球是个磁场呢？这仍然是一个有待探索的问题，但不少人相信，在地球3000公里深的液体外核中存在大量的铁和镍，而地球内核保持固态，外核的对流运动，再加上地球的自转，产生了电流，进而产生磁场，这也使大气层和生命得以存在。所有的磁体都有一个北极和一个南极，但是正如我们前面讨论过的，地磁两极与地理两极并不重合—事实上，在人类测量磁极位置的五个世纪里，它们从未重合过。现在，地磁轴和地理轴相差11.5度，所以地磁北极距离地理北极约1000公里。问题在于，地球磁极不是静止的，它每天会移动125米，也就是说，在大约50年后，地磁北极可能会跑到俄罗斯的西伯利亚地区去。磁极移动是由于处于熔融状态的地核在不停且随机地移动。巴黎地球物理研究所的地球物理学家阿尔诺·许利亚认为：地球磁极未来的位置很难预测，因为没人知道地核有多反复无常，更不清楚它是否会很快开始向另一个方向漂移。顺便说一下，如今，地理北极正对着北极星，尽管这只是随机的结果：我们已经在另一章中学到，由于岁差运动，北极星并不总是在那里，也不会永远在那里。
真正重要的并不是磁极的移动，而是有些时候，两极是倒置的，也就是地磁逆转现象，这一点已经在对古代岩石的研究中被证实。自耶稣基督诞生以来，地球磁场的强度一直在下降。由于地磁逆转现象的随机性，我们无法确定下一次倒置会是什么时候，但可以确定的是，在未来，两极会再次颠倒。如果从地质学的角度来看，这个未来不久将会到来（因为数千年的长度在地质变化面前都算不上什么）。上一次地磁逆转就发生在78万年前，从那时起，磁场的强度及其运动都开始逐渐减弱。尽管没有确切的方法来预测，但我们可以畅想下那时会发生什么，以及会有多大程度的灾难到来……注意，我要开始剧透了！
一旦发生地磁逆转，在倒置的磁极恢复原样的这一段时间内，地球的磁场将会消失，也就不再能够保护我们免受宇宙辐射或太阳耀斑的伤害。然后呢，会发生什么？磁层中所含的粒子将会落入大气中，但它们并不会伤害人类，反而会产生壮观的金射线。在这段时间内，借助磁场确定方向的动物会感到困惑无措。此外，通信系统也可能会失灵，从而导致数百万美元的经济损失。但可以肯定的是，并不会有末日灾难出现，也不必恐慌，毕竟大气依旧存在。事实上，磁极已经至少倒置过20次了，而地球上的生命依旧延续着。
.37.怎么在水面行走？
沼泽多令人恐惧啊。当我还是个孩子的时候，我的父母带我去了沼泽地，这让我非常不安。我特别害怕自己会被困在流沙里，身体一点点地被吞噬，自己无能为力。我想大概是我看过太多的“泰山”系列的电影了。不过从那时起，我便对流体世界很感兴趣，因为有些流体是非常罕见的存在。有些流动得很缓慢；有些流体在你击打它们的时候会变得僵硬；在有些流体上，你甚至可以行走。
流体是一种在分子间只有微弱引力的物质，可以在没有任何外力（阻力或是试图恢复其原始形态的力）的情况下改变形状。人们常说流体是以容器的形式存在的，比如说，你把水倒进杯子里，那流体就拥有了杯子的形状；你把水倒进瓶子里，流体就是瓶子的形状。我们日常生活中最常见的流体是水，没有水，生命本身就不可能存在（毕竟人体的70%都是水）。
我们往往用黏度来描述流体的特征。黏度指在外力作用下，流体对流动所表现的阻力。比如说，水的黏性很小，当我们把水从水壶里倒到杯中时，在重力的作用下，水会很顺利地流下来。相反，当我们把蜂蜜从罐子里倒在吐司上时，它流动得很慢，也就是说，蜂蜜是一种非常黏稠的液体，而从罐子到勺子之间的涓涓细流很难被切断。黏度取决于分子间的相互吸引力，吸引力越强，流体的黏性越大。我们也可以讨论黏度近乎零的流体，也就是所谓的超流体，但我们在日常生活中很难看到它们，因为超流体的必需条件为温度接近于绝对零度（几乎所有的元素都会在绝对零度时冻结，但是你可以得到超液态氦，它有着惊人的特性，比如说顺着容器壁向上逃逸之类的）。
基本上，我们可以区分牛顿流体和非牛顿流体，前者的黏度是恒定的，如水、葡萄酒或汽油，而后者的黏度随温度及剪应力的变化而变化，如凝胶、血液或者植物树脂，当这些流体被留在容器中时会保持流动，一旦被外力压缩，则会变成固体。事实上，非牛顿流体最好用它在流变学[ 流变学：连续介质力学的一个分支，专门研究物体的变形与流动。]中的其他的性质来定义，而不是用黏度来定义。举个例子，当你试图在非牛顿流体表面上轻轻、缓慢地行走时，你一定会陷下去，就像掉进了流沙中一样，但如果你以很快的速度行走并且重重地跺脚，你就能毫无困难地越过它。该特性在现实中有着成百上千的应用，比如塑料、胶水、有机硅、尼龙、橡皮泥、防滴涂料，还有防弹背心，它能吸收子弹撞击的能量，但又不妨碍我们穿着它灵活移动。
科学逸事：怎样在课堂上制造出一个非牛顿流体呢？YouTube上有很多相关视频，你只需要将玉米淀粉和水以3 : 2或者4 : 2的比例混合，就能成功地制造出既便宜又无害的“欧贝克”[ 在儿童故事《巴塞洛缪与欧贝克》中，主角需要将他的王国从一种叫作“欧贝克”的黏性物质中拯救出来。]，你可以慢慢、轻轻地把手伸进容器里，检查手是否能像浸入水中一样浸入非牛顿流体中。接下来，你可以试着用锤子或者拳头猛击流体表面—千万要小心，别伤到自己—因为你的手或锤子会反弹，别忘了好好观察自己惊讶的表情。
类似地，你可以在这种流体上面行走而不会下沉，但又无法在上面静立，当然，除非你是耶稣基督—圣经故事里记载，耶稣可以在属于牛顿流体的水面上行走。顺便说一下，在电视科普节目《蚁窝》或电视剧《生活大爆炸》中都用非牛顿流体做过类似的实验。几十年前，我玩过一种绿色的鼻涕胶，它确实是一种介于液体和固体之间的物质—虽然当时的我并不知道。
相反，有些流体在受到外力时，并不会固化，而是更加液化。番茄酱和酸奶都是很好的例子，当你搅拌它们或者把它们从容器中倒出来时，它们会更容易流动。颜料也是个很好的例子，当用画笔或油漆刷挤压时，颜料会更容易涂抹在画布或墙壁上，但之后又会变得更固体化，这正是我们想要的。只要施加一些外力来克服内部的相互吸引力就足够了。
你也可能见过蛇怪蜥蜴、蜘蛛和其他能够在水上行走或停留的昆虫。但是，既然水是一种黏度恒定的流体，怎么可能会出现“水上漂”现象呢？这涉及另一个概念—表面张力。
由于分子间的内聚力，液体的表面就像一块不容易断裂的弹性帆布，而这个把表面连在一起的力就是我们所说的表面张力。如果我们想把食指伸进一杯水中，我们必须施加一个很小的力来克服水的表面张力。对人类而言，这种力微乎其微，我们根本感觉不到，然而有些昆虫很轻，它们无法用自己的体重打破这种张力，这就是为什么它们可以栖息在水面上，就像我们能够站在沥青地面上一样。蛇怪蜥蜴（也被称为“耶稣蜥蜴”） 能够以极快的速度在水上行走，正是利用了水面的表面张力特性。
表面张力还会造成其他可见现象，如液滴的球形。这是一种自然界中需要最小能量来维持的几何形状，因此当两个球形液滴聚集在一起时，它们立即会变成一个更大的球形液滴。如果有时水滴呈椭圆形，比如从水龙头里流出的水滴，那就是由于重力的作用。要知道，地球上的任何物体都无法逃脱重力对它们施加的作用。
我把“在水上行走是可能的吗？”这个问题发表在了各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论：
@redex: 只要水坑不是很深的话，当然有可能。
@Angel_Agudo_: 如果能把水冻起来，别说走路了，就连滑冰我都能做到。
@Божидар Фильов: 当然可以—如果你是耶稣、魔术师迪纳摩、国家地理杂志里的蜥蜴，或者把水冻上。认真点答题的话，人类的重量太大了，脚底板又不够大，没办法在液体状态下的水面上行走。我希望能有一些疯狂的科学家正在研究让人可以在水面行走的发明。
@Jony Romero: 你漏了闪电侠和悟空。
@Mery Riba Senar: 如果你住在Hoya de Huesca地区的Aguas（“水”的西语表达）小镇的话，是可以在“水”上行走的。
.38.地球为什么会变暖？
土地上结出的果实属于所有人，可你忘记了土地不属于任何人。
—让-雅克·卢梭
以全球变暖和温室效应为代表的气候变化是当今人类面临的最重要挑战之一。我们经常在新闻中听到这个词，比如说，环境组织警告我们所面临的灾难，一些公司也在宣传它们如何努力减少二氧化碳排放，政治家也通过辩论和采取措施来避免它，尽管措施永远不够。我们被迫接触到了很多信息，但我们很少谈论科学方面的问题，比如，为什么会发生气候变化？
众所周知，地球是一颗围绕太阳公转的行星，而太阳是一颗中等大小的恒星，通过核反应将氢转化为氦来产生能量。这些能量以辐射的形式穿过太空，经过8分19秒后到达我们的星球。地球所接收到的能量中，有一部分会被云层或极地冰冠等白色反射表面反射，这就是陆地反照率，在这一过程中，会有37%～39%的热量被反射回太空。其中，雪地能够反射86%的光，明亮的云能够反射78%，相比之下，海洋只能反射5%到10%，森林反射8%。可以说，地球的反照率越高，它的热量就越低。出于同样的原因，西班牙安达卢西亚村庄的传统做法是将房屋漆成白色。因此，在夏天时，房屋能够反射大量的光线，而不至于被烤得过热。
其余那些没有被反射的能量则被地球吸收。虽然被地球吸收的大部分是可见光谱频率的光，但地球会以其他频率，即红外线的频率重新发射光，并在理论上使其返回太空，从而维持地球的热平衡。然而，有一些东西阻碍了它们到达太空—温室气体，其组成成分主要是二氧化碳，但也包括水、臭氧、甲烷或氮氧化物。二氧化碳分子，由于其自身的分子性质，能够精确地吸收这些红外频率，并重新向大气和地球表面释放能量。之所以这种现象被称为“温室效应”，是因为其原理与用于农业的温室相似，温室的温度可以保持在高于周围环境的水平，从而使植物或蔬菜得以持续生长。
因此，温室气体的存在使地球不能把它接收到的部分能量返回到太空，而地表也会因此变暖。适量的温室气体是必要的：倘若没有它们，地球的平均温度将会是零下18摄氏度，生物的生存会变得尤为困难，而多亏了温室气体，地球的平均气温达到了15摄氏度。然而，过量的二氧化碳会导致气温过度升高，这正是令人担忧的全球变暖问题。正如科学界所证实的那样，这种温室气体过剩是由人类活动造成的—不使用太阳能或风能等清洁能源，而使用煤炭、天然气或石油等化石燃料产生的废热，更不要说还有工业和排气管排放的二氧化碳。自18世纪末的工业革命以来，大气中二氧化碳的浓度已经增加了40%。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）是一个致力于评估气候变化进展并提出解决方案的国际机构，有数百名科学家和专家参与。IPCC有95%的把握证明，气候变化的主要原因是人类排放的温室气体。然而，有一项引人注目的反对运动则认为气候变化是一个和人类活动毫无关系的自然过程，甚至认为不必将气候变化视为消极的变化。这些反对运动的参与者往往是利益相关方，如那些不愿减排的公司，常常收买一些不道德的科学家，传播一些错误的观点（就好比烟草公司会聘请专家否认香烟的负面影响一样）。这是科学活动中最悲哀的方面之一。你不必相信他们。我强烈推荐一部纪录片《贩卖怀疑的商人》，它谴责了这些欺诈行为。另一部纪录片《不愿面对的真相》在传播气候变化的威胁方面是无价的，它关注了美国民主党前总统候选人阿尔·戈尔反对全球变暖的活动，我也十分推荐。这部片子拍摄完成的一年后，戈尔和IPCC共同分享了诺贝尔和平奖。
自从工业化开始以来，地球的平均温度已经上升了近1摄氏度，而且过去30年中的每一个十年都比上一个十年要热。根据一些计算，到2036年平均气温将上升2摄氏度，这将是一个灭顶灾难，这就是为什么我们面临的挑战是将气温保持在这一极限温度之下。《京都议定书》是一项减少排放的国际协议，已被世界上大多数国家签署和批准，然而温室气体的主要排放国美国还没有批准该协议。2017年6月，美国总统唐纳德·特朗普宣布美国退出旨在应对气候变化的《巴黎协定》。这是一个相当明显的历史短视的例子，符合美国一贯的“美国优先”政策。讽刺的是，美国并不会成为气候威胁的最大受害者，因为受危害最大的将是最贫穷和污染少的国家。
甲烷是一种无色无毒的易燃气体，是在缺氧条件下由有机物分解而自然产生的。这一过程往往发生在海洋、湖泊、河流的底部或极地冰盖之下，也存在于反刍动物的消化系统中，这也是为何羊和牛会影响温室效应。但我承认，我真的很喜欢牛肉和羊肉，因为我不是严格的素食主义者。尽管按比例计算，二氧化碳的排放量更大，但甲烷对地球变暖的贡献要大得多，而畜牧业每年产生100多万吨甲烷，占全球甲烷排放量的四分之一。
在垃圾填埋场以及化石燃料的开采和分配过程中也会产生甲烷。最糟糕的是，全球变暖以一种“自给”的方式陷入了恶性循环。例如：两极冰川冻土的融化将其数千年来储存的大量甲烷释放回大气。到21世纪末，如果一切条件保持不变的话，预计甲烷对气候的影响将超过二氧化碳。
或许通过控制人们对肉类的摄入和消费会改善这一状况。但从全球变暖的角度来看，我一贯的乐观情绪荡然无存。美国是世界上最大的牛肉消费国，仅仅在美国，每人每年便能消费120公斤的牛肉，占到全球牛肉消费量的20%。
汽油的消费量就更不用说了，这个数字简直令人不寒而栗。在美国，每天消耗的石油超过1900万桶，约占世界总消费量的20%。也许我们的美国朋友应该少开车，多运动，并提倡地中海式饮食，这对他们来说不会有什么坏处。然而，美国朋友不太会做出选择，正如他们也不能很好地选择他们的总统，即使做出正确的选择会让他们更健康、更苗条、压力更小，我们的星球也不会因此而处于危险之中……即使只减少20%石油消耗量也好啊。
温室效应的威胁在哪儿呢？我们为什么不让地球变暖呢？全球变暖最显著的后果将是两极冰川的融化和海平面的上升，这将导致沿海地区的洪水，同时，热浪、火灾和干旱也将频繁发生。一些人认为全球变暖也导致了飓风和其他气候灾难的强度增加。在经济方面，全球变暖将使基础设施、旅游业、农业等受到影响。此外，许多动植物物种也会受到影响，生物多样性因此减少。
我们能做什么呢？遏制气候变化的主要责任在于政客和他们制定的法律，我们不要忘记这一点。虽然我并不太相信大多数的政客，也不相信某些国家选举他们的领导人的能力，但至少公民可以做好自己分内的事：尽量使用公共交通工具，减少汽车出行；使用节能家电；少消耗热水；不过度使用空调；可以种树去吸收二氧化碳。我鼓励大家一起行动起来，防止家园过热。正如甘地所说：“我们所做的一切都是微不足道的，但重要的是我们去做了。”
我把“地球为什么会变暖？”这个问题发表在了各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论：
@19efecev91: 因为地球看到太阳没穿衣服，而自己穿了太多衣服。
@Geovanny Cardona: 或许是电臀舞让地球变得燥热。
@Jorge Manuel Silva: 因为我在它耳边说了悄悄话。
.39.未来，世界地图是怎样的？
30年前，关于欧洲国家和其首都的地理考试并不是个难题。你只需要记住塞浦路斯的首都是尼科西亚，马耳他的首都是瓦莱塔，其余的首都，听了这么多次，你几乎不用刻意学习就能记住。然而，苏联或南斯拉夫解体后，我们不得不开始熟悉乌兹别克斯坦、马其顿、阿塞拜疆等和它们的首都。国界线变得越来越多，考试也变得更难了。
当然，政治地图的改变算不上什么新鲜事，在人类漫长的历史长河中，伟大的帝国衰落了，新的帝国形成了，新的国家、新的地区、新的首都时不时地冒出来。科学家们关心的却是另一件事：地理地图会改变吗？大陆的形状会改变吗？它们之间的距离会改变吗？简而言之，地球表面的外观会改变吗？在这种情况下，未来的地图会是怎样的呢？
这种变化是肯定的，地球在其整个历史过程中一直都在发生着变化，而未来也将持续地发生变化。事实上，即使我们没有意识到，它也不会停止改变。德国气象学家、地球物理学家阿尔弗雷德·韦格纳率先意识到了这一点，他在1912年提出了大陆漂移理论。和弗朗西斯·培根、亚历山大·冯·洪堡、本杰明·富兰克林等许多科学家一样，引起韦格纳注意的第一件事是，西非和南美东部的形状似乎是互补的，它们就像被数千公里的大西洋分隔开的两块拼图，给人一种两个海岸曾在历史上相连在一起的感觉。而这两个海岸的植物群、动物群和地质情况惊人地相似，似乎再次证明了这一假设：这两个地方曾经相连过。这就是韦格纳的理论。
事实上，现在你所看到的东西并不是一直如此。不仅美洲和非洲曾经是一体的，而且在很久以前（大约3亿年前，在石炭纪末期）所有的大陆都是一体的，只有一个唯一的陆地块，一个原始的超级大陆，也就是所谓的“盘古大陆”。当时存在的唯一的海洋，被命名为“盘古大洋”。这种状态一直持续到大约一亿五千万年前，盘古大陆的各个陆块逐渐分裂漂移，形成了南边的冈瓦那大陆和北边的劳亚大陆，二者被特提斯海分隔。
南美洲、非洲、印度、澳大利亚和南极洲最早出现，欧洲、北美和北亚的出现紧随其后。然而，和许多其他伟大的理论一样，韦格纳的观点一开始并没有被认真对待，他在没有得到认可的情况下去世，直到三十年后，他的观点被重新提出并得到科学界的一致认可。科学界已经确信大陆在运动，并且大陆现在仍然在运动，具体来说，每年2.5厘米，也就是一英寸，和我们指甲生长的速度相同。因此，南美洲和非洲年复一年地、无情地远离对方一英寸的距离。
我们认知中最安全、静止的土地，怎么会移动过这么大的距离，并且现在还在继续移动呢？这是因为大陆是构成岩石圈的巨大构造板块，并漂浮在地球内部的其他物质上，而岩石圈则是地球最外层和最坚硬的部分，厚度在100至250公里之间。板块就像移动岛屿一样，漂浮在熔岩海上，熔岩是一种半流体岩石，被称为“软流圈”，位于地幔的上部。该地区的对流运动是导致大陆运动的原因。
大陆以一种异常缓慢的方式运动，但这种运动却带来十分严重的后果：火山或地震。当构造板块在其连续位移过程中发生碰撞时，通常会发生俯冲，也就是一个板块在另一个板块下面滑动，这种俯冲产生的摩擦使地幔融化。这种现象引起了火山的出现，也逐渐增加了板块所受的张力，从而使板块中产生裂缝，我们称之为“断层”，而地震就在其中发生。
位于加利福尼亚的圣安德列斯断层，就在北美板块和太平洋板块交汇的地方，是所谓的环太平洋火山带的一部分。环太平洋火山带由断层和火山组成，从阿根廷延伸到新西兰，与不同的大陆接壤，环绕着海洋。在该火山带上时常会发生地球上最猛烈的地震（有时，也会引发海啸）。这些灾难成为电影《海啸奇迹》《末日崩塌》《超人》的发生背景。同时，它还造成了人类世界的真实的灾难。在2017年9月，墨西哥发生了7.1级地震，造成324人遇难，还造成了巨大的经济损失。
科学逸事：有史以来最大的地震是1960年瓦尔迪维亚大地震，也被称为智利大地震，矩震级（Mw）高达9.5级。这场灾难夺去了近2000人的生命，并使200多万人无家可归。地球上有一半的人都能感觉到地震，智利普耶胡火山爆发和它引发的强烈海啸几乎影响了整个太平洋，包括夏威夷和日本。同里氏地震震级（ML）一样，矩震级也用来测量和比较地震，它是一种对数尺度（由此看来，对数不仅仅让数学系的学生抓狂）。1979年，托马斯·C.汉克斯和金森广夫提出了这种测量方法，它是基于测量地震释放的总能量来确定震级的。
在几千年前发生过的巨大灾难中，巨大的山脉（乌拉尔山脉、阿特拉斯山脉、亚平宁山脉或阿巴拉契亚山脉）也是由板块的运动和重新排列形成的。比如说，伊比利亚板块和欧洲板块的碰撞形成了比利牛斯山脉，当然，还有地球上最大的山脉喜马拉雅山脉，也是由印度和亚洲北部的碰撞形成。这些板块之间的撞击力非常大，因此才形成了地球上最高的山脉（海拔超过8000米)。同样，大洋海沟也起源于俯冲带。例如：我们已经看到的马里亚纳海沟，它有11千米深，在地壳中的落差比珠穆朗玛峰本身更加明显，尽管它的方向是向下的。
是什么力量推动构造板块撞击其他板块，从而产生俯冲、火山、地震、山脉和深坑等现象的呢？答案是海脊。它们位于地球海洋中部，海拔2000到3000米，那里的岩浆（熔岩）不断地从多个裂缝中喷出。这是地球上新物质产生的地方，还推动了其他物质的产生。火山岛形成了，就像加拉帕戈斯群岛一样，新的海洋岩石圈最终与其他板块相撞。这就是南美洲越来越远离非洲的原因，而未来的地图也将会不断地发生改变。
2.5亿年后，地球会变成什么样子？德克萨斯大学古地图项目的发起者克里斯多福·史考提斯认为未来的地球板块将会大变样。这位地质学家致力于绘制地球在过去一亿年间的地图，以及未来的地图。他认为未来将会出现一个新的超级大陆—“终极盘古大陆”。他相信：随着非洲与欧洲的合并，地中海将会消失，澳大利亚将与亚洲合并，美洲的两个次大陆也将融入这个独特的新大陆。
所以，请脱欧支持者们保持安静吧，毕竟英国仍是一个孤悬于欧洲之外的孤岛。但是你们也要小心，毕竟地中海消失之前，梅诺卡岛只剩下几百万年不到的时间了。
.40.关于宇宙中我们不知道的一切
我们所看到的仅仅是一滴水，但我们看不到的是整片海洋。
—艾萨克·牛顿
有一天，我全神贯注地听我的数学家朋友爱德华多[ 爱德华多·塞恩兹·德·卡贝佐恩：数学家，西班牙拉里奥哈大学的编程课老师。]在一群物理系学生面前谈论暗物质。他是个杰出的人，这不仅因为他是我所认识的最古怪、最有趣的人之一，还因为他勇气可嘉—看看，他居然敢对物理系学生说，他们之所以去学物理，是因为他们不敢学数学！
他半是认真，半是开玩笑，漫谈着暗物质的命名原因：“你们想象一下吧，许多年前，物理学家痴迷于难以预测的星系运动，但他们根本想不明白为什么会如此难以预测……我们该怎么办呢？一个焦虑的物理学家问道。我们总不能直接在论文里写我们自己也不清楚为什么会这样吧，不如就把这种看不见摸不着的东西称为暗物质吧？唔，提议不错，行吧……”当一个人仰望繁星点点的苍穹时，他往往会为宇宙的宏伟与浩瀚而折服。宇宙就像一片点缀着星星的巨大黑暗，我们目光所及的一切都是对过去的虚幻再现—我们所观察到的很多东西或许早已不存在了，消失了，我们看到的不过是它们在数千年前发出的光，而这些光要耽误一些时间，直到这一刻才到达我们眼中。科学中很少有这么浪漫的事情吧。
我们从宇宙中获得的所有信息都是以电磁辐射的形式存在的，这些电磁辐射是我们能用肉眼或技术所捕捉到的，如可见光、红外线、紫外线、无线电波和X射线等等，此外，引力波最近也被成功检测到了。但事实证明，正如不是所有金子都会发光一样，宇宙不仅仅是只会发光的东西，它的很大一部分都隐藏了起来，对我们来说像谜团一般，直到最近才被我们的眼睛和设备发现。
我指的便是暗物质。这是一种构成了27%的宇宙物质能量的物质，既不是暗能量—一种导致宇宙膨胀的反引力，也不是中微子。由于它并不发射任何类型的电磁辐射，如光，因此得名暗物质。由原子组成的传统物质，如构成我们身体的原子、构成我们星球的原子，或者你们正在读的这本书的原子，他们加起来还抵不上整个宇宙的5%。与宇宙中所存在的其他物质相比，我们可以说是绝对惊人的少数派，是如此的渺小卑微。
既然暗物质不发射任何东西，也不与电磁辐射相互作用，那么我们是怎么知道它的存在呢？尽管不能直接探测到暗物质，但科学家能够通过别的痕迹，如它所产生的引力作用，来寻找暗物质。人们对暗物质是如此的无知，以至于有人把它同旧地图上的“未知之地”进行比较。古人认为未知之地中生存着可怕的怪物，但宇宙中并没有像《哈利·波特与火焰杯》中那样的稀有怪物—哦，快让我去去晦气。
天文学家弗里茨·兹威基观察到后发座星系团中有异常运动的迹象，即其运动速度远超出理论预期，因而率先推断出其内部可能存在着一种暗物质。当时的科学界并没有重视他的观察结果，然而这么多年过去了，目前依旧没有任何理论能够解释这种异常现象。
1974年，美国天文学家维拉·鲁宾观测星系转速时，发现围绕星系外测旋转的恒星的运动速度远远超过万有引力定律的理论预期。理论上，离中心最近的恒星应该比离中心较远的恒星旋转得更快。例如：根据开普勒和牛顿定律，海王星绕太阳公转的速度要比水星更慢，然而鲁宾发现这些恒星都以相同的速度运动，位于星系外侧的恒星的运动速度并没有遵循所谓的“旋转曲线”，而是速度更快。
这样一来，便有两种可能：一是我们的万有引力定律出现了错误，我们必须对已经取得重大进展的物理学进行修正；二是宇宙中一定隐藏了某种不发光、我们无法看到的物质，它能够施加引力，改变恒星预期的旋转速度。也就是说，存在这样一种可能性，即这些星系不仅是我们看到的球状物或者发光的螺旋，而是被巨大的质量（甚至比星系总质量大9倍）包围，形成了一个我们无法看到的巨大光环。这种光环被称为“暗物质”，可以用来解释恒星的异常行为。随后，其他现象，如引力透镜、宇宙微波背景中的痕迹或某些星系的运动，都证实了暗物质的存在。暗物质的发现彻底改写了天文学的历史。
凡人亦英雄：1948年，维拉·鲁宾完成了艺术专业的本科学业（这也是当时女性常常被推荐的专业），准备申请进入普林斯顿大学的天文学专业攻读研究生，却因自己的女性身份而遭到拒绝，而该系一直到1975年才开放女性入学。于是，她便申请了康奈尔大学的物理学专业，并因此结识了20世纪最重要的物理学家，如理查德·费曼和汉斯·贝思。鲁宾的博士学位就读于乔治城大学，师从乔治·伽莫夫。在她的博士论文中，她指出星系在宇宙中的位置并不是随机的，而是分布于大的星系团之中。11年后，她离开了乔治城大学，成为华盛顿卡内基科学研究所的终身研究员，并在这里遇到了天文学家肯特·福特，向他解释了哈勃定律以及星系膨胀的偏差。正是研究仙女座星系外围恒星的运动时，她有了自己最伟大的发现—暗物质。
在接下来的几年中，除了继续探究暗物质之外，她还花了很大精力，希望让女性也有机会从事科学事业。不幸的是，她没能获得诺贝尔物理学奖。但是，至少第5726号小行星以鲁宾的名字命名—虽然这远不足以表彰她所做出的贡献。鲁宾的工作鼓舞并将继续激励着全世界成千上万的女性，维拉，我代表她们所有人，谢谢你。
尽管这种奇怪现象已经被命名为“暗物质”，但它的性质仍然是科学界最大的谜团之一。暗物质到底是什么？它又是由什么组成的？我们已经知道，暗物质不发光，不与电磁辐射相互作用，不以相对论速度运动，并且在时间的推移过程中相对稳定……即便如此，当我们着眼于“标准模型”，即目前对构成宇宙的粒子（夸克、电子等）的分类理论，我们会发现已知的宇宙中没有任何东西符合我们所寻求的特征。也有人猜想，暗物质可能是由那些我们已知的却不发光的物质组成的，如不发光的气体或者棕矮星，我们称之为“重子暗物质”（重子是一种由三个夸克组成的粒子）。
科学逸事：当我还在读小学时，就已经学过原子由电子、质子和中子构成。这是道尔顿的理论研究结果之一—我猜大家一定听说过道尔顿，因为我们经常谈论到“色盲”这个词。但从80年代起，一切都变了，就好像在基本粒子的聚会上，不断有新的、外来的客人加入进来，来阐释道尔顿所不能解释的物理现象。比如说，粒子可以根据自身质量而划分为三代，就像族谱一样，每一代都与上一代相同，但规模更大。第一代分别为电子、电中微子、上夸克和下夸克；第二代分别为μ子、μ中微子、奇异夸克和粲夸克；第三代，也就是最后一代，分别为涛子、τ中微子、底夸克和顶夸克。根据不同的划分，粒子的家族简直有《权力的游戏》中的家族那么多。例如：按照它们间的相互作用划分，可以将粒子分为轻子、介子、重子、引力子、强子和胶子等。可见，以前的划分是多么简单啊！现在这些烦琐的分类简直让我感觉像在看欧洲国家的首都一样。
然而，一切似乎都表明，这种暗物质与科学家认知中的普通物质截然不同。现在，世界各地的研究人员都在忙着设计实验来检测这种几乎不与任何物质相互作用的物质。比如说，我们假设大质量弱相互作用粒子（WIMP）只通过弱核力和引力产生相互作用，虽然目前这种粒子仍然停留在理论阶段，但是如果它们存在的话，数量应该会十分庞大，以至于产生我们能够观测到这种效应：每秒钟都会有10的23次方（也就是1后面跟着23个0）个WIMP穿过你的身体。此外，尽管并没有得到证实，但还有另一种可能性，那就是暗物质的组成是轴子，一种质量非常小的粒子，不带电荷，是一种稀有的光子(轴子和光子被认为可以相互转化)。毫无疑问，实验正在变得越来越精细，有些人认为：在未来10年，可能会找到真正能解决问题的实验方案。
就像暗物质的情况一样，许多物理学理论的诞生都是为了阐释已有理论无法解释的新现象，尽管直到许多年后，这些理论的正确性才能被证明。希格斯玻色子概念的提出便是这样，这是一个关于基本粒子的理论。早在1964年，彼得·希格斯便尝试用希格斯玻色子来研究物质拥有质量的根本原因，并且解释质量同加速度间的负相关—当物体的质量越大，就越难使它运动或者静止。多年来，希格斯玻色子的存在一直停留在理论层面，这位杰出的物理学家直至退休都没能见到自己的理论被证实。将近50年后，他以前的学生在希格斯家中将希格斯玻色子成功发现的消息告诉了他。他们喜极而泣的视频，可以说是我记忆中与科学有关的最感人的画面了。
希格斯玻色子构成了希格斯场。希格斯玻色子不具有自旋，不带电荷，也没有颜色，极其不稳定且分解得很快，半衰期大约是每秒1万亿次。它出现在大爆炸的万分之一秒后，在物质存在之前便已存在，并将继续存在于宇宙中。
2013年3月14日，在无数次的研究后，欧洲核子研究组织的大型强子对撞机ATLAS和CMS证实了希格斯的理论，这也让希格斯和弗朗索瓦·恩格勒一起获得了诺贝尔物理学奖。
1993年，诺贝尔奖得主利昂·马克斯·莱德曼和迪克·特里西合著了一本有趣的书，讲述了自古代以来基本粒子科学的历史，并给书起名为《上帝粒子：如果宇宙是答案，那么问题是什么？》。媒体被“上帝粒子”这个名字吸引住了，并且选择沿用这一绰号来称呼它，尽管希格斯玻色子本身并无任何神圣之处。希格斯本人很不喜欢这样的宗教化处理。后来，莱德曼试图道歉，他向媒体保证，这本畅销书的原名本来是《该死的粒子》，因为它真的很难被找到。
尽管我们不知道暗物质究竟是什么，但它在物理学中具有根本的重要性，在构建宇宙模型，研究星系的形成、演化和运动以及宇宙本身时都应考虑暗物质的存在。人们常说暗物质主宰着宇宙（因为确实如此），但它同时也是我们尚未理解的科学前沿之一。或许，我们永远无法发现一切，因为宇宙中总会有隐藏起来的一面。在同原力的斗争中，阿纳金·天行者（《星球大战》中的主角）几乎战无不胜，而在同科学的抗争中，科学家永不屈服，继续探索自然，揭开它最后的黑暗秘密。
Table of Contents
.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
