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书本的旅行(之二)

时间:2022-11-27 10:20:04 来源:网友投稿

《宇宙的琴弦》:谁是我们的“上帝”

“是先有鸡还是先有蛋?”这是小时候我们常常问的一个问题,这个问题至今还是无解,我们现在想要知道的是:宇宙从何来?我们从何来?又将往何处去?每一个生命或物质总有一个孕育的母亲,我们宇宙的母亲是谁?谁是我们的“上帝”?(我这里所说的“上帝”不是指宗教意义上的上帝,而是广义的上帝,是指形成宇宙万物的第一推动力或者是规范宇宙万物的最终定律或是我们一直在求解的x值)把世界比喻成一个走时精确的钟表的话,我们想知道谁是给钟表动力的人。大爆炸理论可以为我们解释现宇宙的形成,而且已经有科学数据能够加以证明大爆炸理论的正确性,可是爆炸之前又是什么呢?又是什么导致大爆炸的发生呢?有科学家说空间和时间都是在大爆炸之时才产生的,因此大爆炸之前没有时间,所以这样的问题就不是问题。大爆炸之前的存在就一直存在,那么这个神秘的存在就是我们要寻找的“上帝”吗?宇宙是个什么样子的?有边界吗?如果有边界那么宇宙之外又是什么?如果没有,这样的无穷大又意味着什么?我想每一个有一定物理基础和科学素养的人如果思考宇宙与生命的话一定都会有无数的为什么在等着解答,这本《宇宙的琴弦》将颠覆我们基于经典物理学知识和直观感受所建立起来的对宇宙的固有认识观,作者向我们解释了近10年来科学领域在认识宇宙的过程中获得的振奋人心的进展,它能够为我们解开许多宇宙之谜,同时也会带给我们更大的迷惑、更多的疑问和更疯狂的想象。

《宇宙的琴弦》是第一推动力丛书中物理系列的一本,由著名的超弦物理学家布莱恩·格林所著,布莱恩·格林美国哈佛大学毕业,在牛津大学获得博士学位,哥伦比亚大学物理学和数学教授。《宇宙的琴弦》是一本極具深度而又相对通俗易懂的科普书籍,作者说:“贯穿全书,我都紧扣科学,同时也常常通过类比和比喻,让读者对科学家如何达到当今的宇宙概念有一个直观的认识,尽管我避开了专业术语和数学方程,但因为涉及的新概念太多,为了能完全跟上概念的发展,读者可能还得不时停下来,想想这儿,想想那儿。”是的,我承认读这本书一点也不轻松,这许许多多的新概念、新知识和你几十年固有的认知和直观的感受完全相左,他们在脑中的激烈碰撞与冲突会让你的脑细胞几近崩溃,你一边要充分调动你的注意力和想象力;同时你以前所学的那些物理基础不但帮不上忙,反而还成为你接受这些颠覆性新知识的障碍,因为它们大错特错了。虽然这本书中所写的是在过去一个世纪以来物理学研究前沿的惊人发现,但是给我们看到的是拨开一个迷雾后面又是一连串更浓的迷雾,因为科学还远远未到可以解开所有宇宙之谜和你、我心中所有困惑的地步,我们知道科学还处在:在前辈的基础上经过否定、修正、添砖加瓦,摸索着逐渐构建起一个越来越完整的宇宙行为知识体系的过程中。

书中写到“物理学家心里明白,即使对历史上某些最大的科学成就来说,在远方的地平线上也飘浮着乌云。”牛顿是一位不朽的智者,他的万有引力定律,300多年来影响我们一直理所当然的认为:这唯一的引力是天地间万物发生的根源。牛顿统一了主宰天与地的物理学,指出引力是在天地间活动着的一只看不见的手。他不仅定性描述了引力,还写出了定量的方程,牛顿的引力理论自17世纪以来直到20世纪初,经历了无数考研,斜塔落下的球、飞向太空的火箭、太阳身边往来的彗星。所有这些现象都能从牛顿理论得到非常精确的解释,但它有一个严重缺陷,它虽然能高精度地预言物体如何在引力作用下运动,但却不能告诉我们什么是引力?引力是怎么产生的?最终在1919年当爱因斯坦基于广义相对论的预言得到证实后,宣告了牛顿理论的大崩溃。牛顿那:“冷冰冰的、机械的空间、时间和引力概念被爱因斯坦以一种动力学的、几何的弯曲的时空图景取代,引力嵌入了宇宙的基本结构。”爱因斯坦的引力图像不但与狭义相对论相容,而且还提出了比牛顿理论更接近实验结果的预言。但是不管爱因斯坦的广义相对论有多美妙,可它还不是终极理论,它与上世纪20、30年代物理学家开创的经过极严格检验的理论——量子力学水火不容,“广义相对论的弯曲空间几何形式总是与量子力学蕴含的狂乱的微观宇宙行为不相容。”这一矛盾显示我们关于自然的概念还存在着根本性的缺陷。如此一来现代物理学所依赖就是两大理论支柱:爱因斯坦的相对论为我们从大尺度认识宇宙提供理论框架;量子力学则为我们打开小尺度下的宇宙。两个理论的所有预言差不多都在实验上被以难以想象的精度证实了,这同时也把我们引向一个痛苦的结论:它们不可能都是正确的。这两个理论在各自的领域中都是非常严密的,可是当我们要研究那些“小而重”的领域时,如:黑洞的中央、大爆炸时的宇宙,当广义相对论与量子力学的方程结合时却得出了一个没有价值的结果。到1927年量子力学发展的成果宣布了:“经典物理学的纯真时代结束。”宇宙不再是我们一直认为的那样像一只精确的大钟,量子力学认为:宇宙的演化虽也遵照严格准确的数学形式,但那形式只决定事情可能发生的几率,而不是必然的唯一结果。这个结论太让人困惑,纵使智慧如爱因斯坦也无法接受,他说:“上帝不会跟宇宙玩骰子”,为此爱因斯坦一直想要用一个更深层次上的理论来统一它们,他追寻了30年,致死也没实现。在他去世后,越来越多的实验证实了量子理论是对的。

到了20世纪80年代弦理论带来了一种解决办法(它似乎让我们有希望揭开“上帝”的神秘面纱),弦理论认为构成宇宙的基本要素是一堆上下振动着的丝线,(像琴弦一样,把它命名为弦)而不是像我们现在知道的那样是由点粒子构成。这个理论是这样描述世界的:“微观世界里到处是小小的琴弦,它们不同的振动合奏出宇宙演化的交响乐。”弦理论颠覆性的修正我们关于时间和空间的概念,它认为宇宙的维数比我们眼睛看到的更多,那些维都紧紧地蜷缩在宇宙褶皱的结构中。30多年过去了尽管弦理论取得了令^难忘的进步,部分结果已经带来了令人惊奇的关于空间、时间和物质的新认识,并将广义相对论与量子力学和谐的统一起来,但这个理论还没有经过严格的实验验证,也没完全被科学界接受,但本书作者在书中说道:“弦理论的一个核心特征在10年后可能得到实验验证。如果运气好些,我们随时都可能证实理论的一些间接特性。”关于这点,我和全世界一样都满怀期望拭目以待。

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