先看上一张图，这张图继续解释“何为时间”。 最初那些飞舞的巧克力针只是在运动，感觉不出是前进还是后退，到最后却能认定这是一大块彩色巧克力针爆炸的慢镜头正放。也就是说，随着物体增多，时间的方向越来越清晰，而这正是熵增与时间之矢的关系。 “熵”就是系统的混乱程度，热力学第二定律即熵增定律说的是这么件事：封闭系统中每个元素的状态综合成了系统的状态，显然，元素越多系统状态越多，且其中熵越高的状态比例越大。也就是说越大的系统越倾向变乱，越难回到之前的状态——于是宏观世界的时间有了方向。
上一张图里给出了一个让人难以接受的观点，“钟表生产时间，而非测量时间”，毕竟“时间是超脱一切事物之外的稳恒存在”是人类有生以来最根深蒂固的信念，但终于有那么一个人从这个错觉中清醒过来，他就是爱因斯坦。 爱因斯坦指出，时间、测量、运动，是三个根本无法分割的物理因素，上一张图里的结论正是这种不可分割的一种体现，而这张图是爱因斯坦1905年的论文《论动体的电动力学》，他将洛仑兹变换应用到了运动物体上，于是，狭义相对论诞生了。 然而伟人不可能来自真空，爱因斯坦如何是得道的呢？看下张。
爱因斯坦在发现相对论之前只是个瑞士专利局的审查员，这件轶事已经不新鲜了，但你知道他在那里干了什么，以至于3年之后就能让狭义相对论横空出世吗？ 20世纪初全世界都在大修铁路，但当时既没有世界时也没有无线电，一个尖锐的问题出现了：列车时刻表无法统一。于是图上这些同步计时装置就成了最热门的电磁专利，而爱因斯坦也在鉴定专利的时候开始思考一个问题：我们如何确定两地之间的时间同步？接下来就是所有相对论科普读物里都会告诉你的事情了。 业余科研固然励志，但先记住他是苏黎世联邦理工学院高才生。
虽然对于绝大多数公众来说，“相对论”这个名号都只是一个“王母娘娘”一样高高在上的虚幻存在，但它早已经与我们的日常生活细细相关——就在你手机的GPS导航当中。 GPS包括24颗卫星，能对全球98%的地区精确定位，误差不超过10米。这完全依赖于卫星上的超精确原子钟，每天误差不得超过10亿分之一秒。但这些卫星距地面2万多公里，24小时绕地球一周，在这样的尺度和速度上，如果不考虑狭义相对论的尺缩钟慢和广义相对论的时空弯曲，GPS系统将每天积累10公里误差。 你看，相对论不只是个理论
如果1+1=2是毋庸置疑的真理，那12+1=13也是如此吗？不妨咨询一下这件18世纪的镀金铜挂钟，12的后继是1，并不是13——看似无聊的抬杠却引出了一个深刻的问题：算数结果唯一吗？ 我们相信加法能越加越大直至无穷是因为我们相信自然数没有尽头不会循环，但现实中多得是钟表这样的反例，你正在使用的计算机就执行着像钟表那样会整数溢出的算数系统。 也就是说，世界上并不只有一种算数，乃至不止有一种数学，我们以为是唯一真理的那种日常算术只是其中平凡的一员，它被我们选择只是方便起见的约定。
去年捕捉到并被确认的希格斯粒子名噪一时，《新科学家》的这张图能让你对这一发现微增理解： 这个宇宙充满了不对称、不平衡，这似乎有些不正常，但事实上，一个完全对称的宇宙将是高能而不稳定的，真空必然滑向不对称但低能的谷底。并在那里往复涨落，这些能量的涨落产生了希格斯粒子，它的汪洋将是一个希格斯场。 而希格斯场会与其中的各种物体发生强度不同的作用，而这种强度不同使得同等的力在不同的物体上效果不同，表现为惯性——而惯性正是质量的实质，也就是说，希格斯粒子给了万物质量。
去年捕捉到并被确认的希格斯粒子名噪一时，《新科学家》的这张图能让你对这一发现微增理解： 这个宇宙充满了不对称、不平衡，这似乎有些不正常，但事实上，一个完全对称的宇宙将是高能而不稳定的，真空必然滑向不对称但低能的谷底。并在那里往复涨落，这些能量的涨落产生了希格斯粒子，它的汪洋将是一个希格斯场。 而希格斯场会与其中的各种物体发生强度不同的作用，而这种强度不同使得同等的力在不同的物体上效果不同，表现为惯性——而惯性正是质量的实质，也就是说，希格斯粒子给了万物质量。
人类首次在视觉上重建了宇宙诞生至今130亿年的演化历程，它看上去有点儿像发育中的神经系统——这个项目名为“Illustris”，项目主页在1楼链接。 这个立方体的边长有3亿5千万光年，可以看到极大尺度上的宇宙纤维状结构，那些空洞区域中心都有一个难以想象的巨大黑洞，而每一个微小的亮点都是一个星系，这样的星系有41000个，并且成功地发育出了椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三种现实宇宙中的星系类型。 这次模拟从宇宙诞生120万年后开始直至现金，如果用家用计算机需要计算2000年。
黑洞研究有许多异常惑人的结论，足以颠覆你的世界观——比如这个关于黑洞表面信息的研究。 根据物理学家们日渐清晰的黑洞描述，落入黑洞的物体会将它的全部信息都储存到黑洞的表面上，这意味无论黑洞里面有什么，都被黑洞的表面信息所描述。 这就有意思了：黑洞内部的弯曲空间大得可以藏下一个宇宙，于是这个宇宙里的一切都可以看作黑洞表面信息的投影。更进一步的，为什么不能考虑我们这个宇宙就存在于某个黑洞内部，而每颗星辰、每个人乃至每粒尘埃，都是宇宙二维表面投射出的全息影像呢？ 这就是全息宇宙假说。
这张图据说“有一种奇特的满足感，看了以后根本停不下来”，但是只要提醒一下它的名字，恐怕每一个用过示波器的理工男都会恶心地扭过头去——它就是一根“利萨茹曲线”啊！ 利萨茹曲线(Lissajous Curve)是两组垂直正弦振动相互合成后在平面上形成的图形，在和信号有关的测量中常常用来计算两个信号的频率比——也就是与矩形两条垂直边的切点比。 另外，三体系统中的行星也常常沿着利萨茹轨道运行，形成一种不均匀的周期振荡，但有些地球卫星可以和地球、太阳构成一个三体系统，并借此改变轨道。
一个L系统生成的树枝状的分形结构，这是一种与生命联系最密切的分形结构，它往往被用来描述植物复杂枝杈结构，许多图形软件自动生成的植物就是这样生成出来的。 事实上，分形也正是生命乃至整个大自然组织自己复杂外观的通用方法，植物只需要将“分叉”这个简单的动作在不同的尺度上不断重复，就能发展成一个个复杂的有机体，血管、菌丝、河流、峡湾……都是这样从混沌中涌现出来的——但这样明白的道理却是20世纪的新认识，在此之前人们将“树”这样典型的分形结构描述为“毫无规律”。
