《七堂极简物理课》读书笔记
《七堂极简物理课》（Sette Brevi Lezioni di Fisica）原书出版于 2014 年，由意大利物理学家 Carlo Rovelli (1956–) 所写。作者是圈量子引力理论的创始人之一。
自序
《七堂极简物理课》是写给那些对现代科学⼀⽆所知或知之甚少的朋友们的。
我受过现代物理学的“正规教育”，因此不能说我对现代科学知之甚少吧？但我仍然没有信心看懂这本书所讲的每一个细节。
第一课 最美的理论
就在这时，他灵光⼀闪，想到了⼀个⾮同凡响的点⼦，⼀个百分百天才的想法：引⼒场不“弥漫”于空间，因为它本⾝就是空间。这就是⼴义相对论的思想。
爱因斯坦完成这个理论至少花费了十年时间，不难想象他在期间所克服的巨大困难；然而这个理论的核心概念却是简洁的，即否定引力场是一种物质存在，而将它解释为空间。我们可以在这个想法上继续发散：为什么电磁场不是一种空间结构？为什么我们将宇宙划分为物质、空间和时间？
黎曼论⽂的结论是，任何⼀个弯曲空间的特征都可以⽤⼀个数学量来描述，如今我们称之为“黎曼曲率”，⽤⼤写的“R”来表⽰。后来爱因斯坦也写了⼀个⽅程，将这个 R 与物质的能量等价起来，也就是说：空间在有物质的地⽅会发⽣弯曲。
在这个例子中，数学的发展表现出超前性。据此，我们可以得到启示：加强不同学科间的交流是有利的。
⾸先，这个⽅程描述了空间如何在恒星周围发⽣弯曲。由于这个弯曲，不仅⾏星要在轨道上绕着恒星转，就连光也发⽣了偏折，不再⾛直线。爱因斯坦预测，太阳会使光线偏折。在 1919 年，这个偏折被测量出来，从⽽证实了他的这⼀预测。
这一实验结果当然是对广义相对论的极大支持，因为按照牛顿引力理论，恒星并不会对零质量的光产生影响。
⽆论是欣赏艺术，还是领悟科学，我们最终得到的将是美的享受和看待世界的全新视⾓。
学习艺术需要大量基础训练，学习科学也是如此。然而艺术即便对于不懂行的人，也能向其传达一部分的美；作者在这本书里想要达到的目标则是向不懂物理学的人传达物理学的美。至少我在读完第一课之后，我认为作者做到了这一点。他没有深入解释爱因斯坦场方程，而只是向我们传达了爱因斯坦广义相对论的一个简洁的核心想法：引力场等同于空间。这就是它的简洁之美。另外，作者向我们介绍了广义相对论种种听上去不可思议的预言，这些预言都得到了实验的证实。一个简单的理论导致了关于这个世界的丰富的颠覆性描述，这足以震撼人心。
第四课 粒子
即使我们观察的是空间中⼀块没有原⼦的区域，还是可以探测到粒⼦的微⼩涌动。彻底的虚空是不存在的，就像最平静的海⾯，我们凑近看还是会发现细微的波动和振荡。构成世界的各种场也会轻微地波动起伏，我们可以想象，组成世界的基本粒⼦在这样的波动中不断地产⽣、消失。
物质是场的波动。
第五课 空间的颗粒
这正是圈量⼦引⼒的核⼼结论：空间是不连续的，不可被⽆穷分割，⽽是由细⼩的颗粒，或者说“空间原⼦”构成的。这些颗粒极其微⼩，⽐最⼩的原⼦核还要⼩⼏亿亿倍。圈量⼦引⼒⽤数学形式描述了这些“空间原⼦”，也给出了它们演化的⽅程。它们被称为“圈”或环，因为它们环环相扣，形成了⼀个相互关联的⽹络，从⽽编织出了空间的纹理，就像细密织成的巨⼤锁⼦甲上的⼩铁圈⼀样。
仅凭这些形象化的描述，我们无法理解为何圈量子引力理论能调和广义相对论与量子理论的矛盾。
圈量⼦引⼒理论的第⼆个结论更为极端：在“空间是连续的，物体存在其中”这个观念消失后，“时间不受事物影响、⼀直流逝”这个基本⽽又原始的想法也不复存在了。这些描述空间和物质的颗粒的⽅程不再包含“时间”这个变量。
这并不是说⼀切都保持稳态，没有变化。相反，它说明变化是普遍存在的，但我们不再能把这个基本过程形容为“⼀个瞬间接着另⼀个瞬间”。在空间颗粒的微⼩尺度下，⼤⾃然的舞步不再追随唯⼀的乐团指挥⼿中那根棒⼦挥出的同⼀节拍，每⼀个物理过程都有⾃⼰的节奏，独⽴于邻近的其他过程。时间的流逝发⽣在世界之内，从构成世界的量⼦事件之间的相互关系中产⽣，这些量⼦事件本⾝就是时间的源头。
很难理解圈量⼦引⼒理论对时间的描述。
第六课 概率、时间和黑洞的热
那么，为什么热量会从热的物体跑到冷的物体上，⽽不是相反呢？
玻尔兹曼发现其中的原因惊⼈地简单：这完全是随机的。玻尔兹曼的解释⾮常精妙，⽤到了概率的概念。热量从热的物体跑到冷的物体上并⾮遵循什么绝对的定律，只是这种情况发⽣的概率⽐较⼤⽽已。
这种看法背后的哲学观点是：宇宙的演化是有无限可能的，而我们所处的世界就是最有可能的世界。
温度升⾼时，引⼒场会如何变化，仍是⼀个未解的难题。
热现象的本质是粒子的统计表现。如果我们把电磁波视为光子，便能计算电磁场的热性质。如果引力场确实表现出粒子性，那么它应该也会有热性质。
我认为答案就在热量和时间的紧密联系中：只有当热量发⽣转移时，才有过去和未来的区别。热量与概率相关，⽽概率又决定了：我们和周围世界的互动⽆法追究到微⼩的细节。
时间的本质必然与概率相关；概率的本质是什么呢？
⿊洞的热是发⽣在⿊洞这种物体上的量⼦效应，⽽⿊洞本质上是引⼒性的。⼀个个空间量⼦，空间的基本颗粒，即那些振动的“分⼦”加热了⿊洞表⾯，使⿊洞放热。这个现象同时涉及问题的三个⽅⾯：量⼦⼒学、⼴义相对论和热⼒学。
研究黑洞能彻底统一物理学的三大板块吗？那么暗物质怎么解释？
尾声 我们
在现代物理学为世界描绘的这幅宏⼤画卷中，我们这些能够感知和决断、有着七情六欲的⼈类究竟扮演了什么⾓⾊？如果世界是⼀⼤团转瞬即逝的空间和物质的量⼦，⼀幅由空间和基本粒⼦组成的巨⼤拼图，那么我们是什么？
如果物理学真的能解开宇宙全部的秘密，那么这个理论就应当能够推导出生命的出现，甚至生命的出现。