登陆注册
7486700000026

第26章 马斯特·马克的夸克(2)

标准模型不但很笨拙,而且不完整。一方面,它根本没有谈到引力。找遍整个标准模型,你找不出任何解释,为什么放在桌上的帽子不会飞上天花板。我们刚才已经提到,它也不能解释质量。为了赋予粒子质量,你不得不引入假设的希格斯玻色子,它是否真的存在,要靠21世纪的物理学来解决。正如费曼所由衷地认为的那样:“因此,我们对这个理论处于进退两难的境地,不知道它是对的还是错的,但我们确实知道它是有点儿错的,或者至少是不完整的。”

物理学家试图把什么都扯到一起,结果想出来一种所谓的超弦理论。这种理论假设,以前我们认为是粒子的夸克和轻子,实际上都是“弦”——振动的能弦,它们在11个维度中摆动,包括我们已知的3个维度,再加上时间,以及7个别的维度,它们,哎呀,我们现在还无法知道。这种弦非常微小——小得可以被看成是点粒子。

通过引入额外的维度,超弦理论使科学家能把量子定律和引力定律相对比较融洽地合在一起,但是,这也意味着,科学家关于这个理论的任何解释,听上去都会令人惴惴不安,犹如公园凳子上的陌生人告诉你某个想法,你听了会慢慢走开一样。比如,物理学家米奇奥·卡库是这样从超弦理论的角度来解释宇宙的结构的:

杂化弦由一根闭合的弦组成,它有两种振动模式,顺时针方向的和逆时针方向的,要以不同的方式来对待。顺时针方向的振动存在于一个10维空间。逆时针方向的振动存在于一个26维的空间,其中有16维已经被压实了。(我们知道,在卡鲁扎原先的5维空间里,第5维被卷成一个圈,已经给压实了。)

如此等等,洋洋洒洒350页左右。

弦理论又进一步产生了所谓的M理论。该理论把所谓“膜”的面,纳入了物理学世界的灵魂。说到这里,我们恐怕到了知识公路的站点,大多数人该下车了。下面引了《纽约时报》上的一句话,它以尽可能简单的语言向普通读者解释了这种理论:

在那遥远遥远的过去,火成过程以一对又平又空的膜开始;它们互相平行地处于一个卷曲的5维空间里……两张膜构成了第5维的壁,很可能在更遥远的过去作为一个量子涨落产生于无,然后又飘散了。

无法与之争辩,也无法理解。顺便说一句,“火成”源自希腊文,意为“燃烧”。

现在,物理学的问题已经达到这样的一种高度,正如保罗·戴维斯在《自然》杂志里说的,“非物理学家几乎不可能区分你是合乎常情的怪人,还是彻头彻尾的疯子”。有意思的是,2002年秋,这个问题到了关键时刻。两位法国物理学家——孪生兄弟伊戈尔·波格丹诺夫和格里希卡·波格丹诺夫——提出了一种关于极高密度的理论,包括“想像的时间”和“库珀—施温格—马丁条件”这样的概念,旨在描述无,即大爆炸以前的宇宙——这段时间一直被认为是无法知道的(因为它发生在物理现象及其特性诞生之前)。

波格丹诺夫理论几乎立即在物理学家中间引起争论:它到底是胡说八道,一项天才的成就,还是一个骗局?“从科学的角度来看,显而易见,它多少是彻头彻尾的胡说八道。”哥伦比亚大学的物理学家彼得·沃伊特对《纽约时报》记者说,“不过,近来,它跟许多别的文献没有多大区别。”

卡尔·波普尔被斯蒂芬·温伯格称之为“现代科学哲学家的泰斗”。有一次,他提出,物理学很可能没有一种终极理论——每一种解释都需要进一步的解释,形成“永无穷尽的一连串越来越基本的原理”。与之相对的可能性是,这种知识也许是我们完全无法理解的。“幸亏,迄今为止,”温伯格在《终极理论之梦》中写道,“我们的理智资源似乎尚未耗尽。”

几乎可以肯定的是,这个领域将出现更多的见解;几乎同样可以肯定的是,这些见解将是我们大多数人所无法理解的。

正当20世纪中叶的物理学家在迷惑不解地观测小世界的时候,天文学家发现,同样引人注目的是,对大宇宙的理解也是不完整的。

上次谈到,埃德温·哈勃已经确认,我们视野里的几乎所有星系都在离我们远去,这种退行的速度和距离是成正比的:星系离得越远,运动的速度越快。哈勃发现,这可以用个简单的等式来加以表示:Ho=v/d(Ho是常数,v是星系飞离的速度,d是它离开我们的距离)。自那以后,Ho一直被称之为哈勃常数,整个等式被称之为哈勃定律。哈勃利用自己的等式,计算出宇宙的年龄大约为20亿年。这个数字有点儿别扭,因为即使到20世纪20年代末,情况已经越来越明显,宇宙里的许多东西——很可能包括地球本身——的年龄都要比它大。完善这个数字是宇宙学界一直关心的事情。

关于哈勃常数,惟一常年不变的是对它的评价意见不一。1956年,天文学家们发现,造父变星比他们认为的还要变化多端;造父变星可以分为两类,而不是一类。于是,他们重新进行计算,得出宇宙新的年龄大约为70亿年到200亿年——不是特别精确,但至少相当古老,终于可以把地球的形成涵盖其中。

在此后的几年里,爆发了一场旷日持久的争论,一方是哈勃在威尔逊山天文台的继承人阿伦·桑德奇,另一方是法国出生的、得克萨斯大学的天文学家热拉尔·德·沃库勒。桑德奇经过几年的精心计算以后,得出哈勃常数的值为50,宇宙的年龄为200亿年。沃库勒同样很有把握,哈勃常数为100。这意味着,宇宙的大小和年龄只有桑德奇认为的一半——100亿年。1994年,情况突然变得更不确定,加利福利亚州卡内基天文台的一个小组根据哈勃天文望远镜的测量结果,提出宇宙的年龄只有80亿年——连他们也承认,这个年龄比宇宙里某些恒星的年龄还要小。2003年2月,一个来自美国国家航空和航天局及马里兰州高达德太空飞行中心的小组,利用一种名叫威尔金森微波各向异性探测器的新型卫星,信心十足地宣布,宇宙的年龄为137亿年,误差1000万年左右。事情到此为止,至少眼下就是这样。

若要作出最后的定论,难度确实很大,因为往往有很大的解释余地。想像一下,你夜间站在一片空地上,想要确定远处两盏电灯之间的距离。如果使用比较简单的天文学工具,你很容易确定两个灯泡的亮度一样,以及一个灯泡要比另一个灯泡远50%的距离。但是,你无法确定的是,较近的那盏灯,比如是37米以外的那个58瓦的灯泡,还是36.5米外的那个61瓦的灯泡。此外,你还必须考虑到由几个原因造成的失真:地球大气的变化,星际尘埃,前景恒星对光的污染,以及许多别的因素。因此,你的计算结果势必是以一系列嵌套的假设为基础的,其中任何一个都可能引起争议。还有一个问题:使用天文望远镜总是代价很高,在历史上,测量红移要长时间使用天文望远镜,令人注目地花钱很多。很可能要花上整整一个夜晚才能获得一张底片。结果,天文学家不得不(或者愿意)根据少得可怜的证据就下了结论。在宇宙学方面,正如记者杰弗里·卡尔指出的,我们“在鼹鼠丘似的证据上建立起大山似的理论”。或者像马丁·里斯说的:“我们目前的满足(于我们的认识状态)也许反映了数据的匮乏,而不是理论的高超。”

顺便说一句,这种不确定状态适用于比较近的东西,也适用于遥远的宇宙边缘。当天文学家说M87星系在6000万光年以外的时候,正如唐纳德·戈德史密斯说的,他们其实是在说它大约在4000万—9000万光年之间——二者不完全是一码事。大宇宙里的事情自然是被夸大的。有鉴于此,我们目前有关宇宙最好的估计似乎是120亿—135亿年之间,但距离意见一致还差得很远。

近来有人提出了一种很有意思的理论,认为宇宙根本没有我们原来以为的那么大;我们凝望远方所看到的有些星系,也许只是映像,是反射的光产生的重像。

实际上,还有很多东西我们不知道,甚至在很基本的层面上——尤其不知道宇宙是怎么构成的。当科学家们计算使东西保持在一起所需的物质的量的时候,结果总是发现远远不够。宇宙的至少90%,也许多达99%,似乎是由弗里茨·兹维基认为的“暗物质”组成的——那种生性我们看不见的东西。我们生活在一个多半连看都看不见的宇宙里,而却毫无办法,想到这一点真让人觉得有点儿不是滋味。至少有两个主要嫌疑的名字受到注意:据说,它们不是“WIMP”(“弱互相作用大质量粒子”,即大爆炸留下的看不见的微小物质),就是“MACHO”(“晕状大质量致密天体”,实际上只是黑洞、棕色矮星和其他光线很暗的恒星的另一种说法)。

粒子物理学家往往赞成解释为粒子,即WIMP;天体物理学家赞成解释为星体,即MACHO。MACHO一度占了上风,但根本找不到足够的数量,所以风向又转向WIMP——问题是WIMP从来没有发现过。由于它们的相互作用很弱,因此很难识别它们(即使假设它们的存在)。宇宙射线会造成太多干扰。因此,科学家们必须钻到地下深处。在地下一公里的地方,宇宙射线的轰击强度只有地面的百万分之一。但是,即使把这一切都加上去,正如有一位评论家说的:“宇宙在决算表上还相差三分之二。”眼下,我不妨把它们称之为“DUNNOS”(某处未知非反射不可测物体)。

近来有迹象表明,宇宙的星系不仅在离我们远去,而且离去的速度越来越快。这与人们的期望是背道而驰的。看来宇宙不仅充满暗物质,而且充满暗能量。科学家们有时将这称之为真空能或第五元素。无论如何,宇宙似乎在不断膨胀,谁也说不清这是什么道理。该理论认为,空空荡荡的太空其实并不空空荡荡——物质和反物质的粒子在不停地产生和消失——是它们在把宇宙以越来越快的速度往外推移。令人不可思议的是,解决这一切的恰恰是爱因斯坦的宇宙常数——他为了驳斥关于宇宙在不断膨胀的假设而在广义相对论里顺便引入的,也是他自称是“我一生中最大的失误”的那个小小的算式。现在看来,他毕竟还是对的。

归根结底,我们生活在一个宇宙里,它的年龄我们算不大清楚;我们的四周都是恒星,它们到我们的距离以及它们彼此之间的距离我们并不完全知道;宇宙里充满着我们无法识别的物质;宇宙在按照物理学定律运行,这些定律的性质我们并不真的理解。

以这样的一种很不确定的基调,让我们再回到地球,考虑一下我们确实理解的东西——虽然到目前为止,要是你听到我们并没有完全理解它这类话,你也许不会再感到吃惊——以及我们长期以来不理解而现在理解了的东西。

同类推荐
  • 不可不知的万物简史

    不可不知的万物简史

    这是一部有关现代科学发展史的既通俗易懂又引人入胜的书,作者用清晰明了、幽默风趣的笔法,将宇宙大爆炸到人类文明发展进程中所发生的繁多妙趣横生的故事一一收入笔下。惊奇和感叹组成了本书,历历在目的天下万物组成了本书,益于人们了解大千世界的无穷奥妙,掌握万事万物的发展脉络。
  • 2012神秘的玛雅末日预言

    2012神秘的玛雅末日预言

    侵袭中国的大暴雪、南部大水、汶川地震,印度。墨西哥大旱,希腊与加州大火,印尼大地震,非洲粮食危机,日益肆虐的H1N1、飞机事故频发、 金融海啸……不断频发的灾难预示着什么?都与2012息息相关? 中国推背图预言:2012年将是“乾坤再造”之时!科学预测:2012,地球磁极大逆转,再现恐龙灭亡年代!星相学说:2012,大十字,日月相冲,流血与死亡同在! 太阳系开始崩溃,地球偏离轨道,月球撞击地球,海啸淹没大地,冰霜冻结森林,天空降下火雨,荒漠变成深渊。这是一本最接近玛雅真相的解密之书。 《2012神秘的玛雅末日预言》是一部关于玛雅预言最完整、最深入、最 接近真相的揭秘之书!
  • 一般集成论:向脑学习

    一般集成论:向脑学习

    本书为意识与脑科学丛书的一册,是一本前沿的心智研究作品。智能的本质是自然科学的问题之一。而如何向脑学习,一直是人类的挑战之一,本书提出了向脑学习的几个可行性方向。
  • 灾害:疯狂的自然灾害

    灾害:疯狂的自然灾害

    本书介绍了雷电灾害的危害及预防、雷灾多发生在什么地方、黑色闪电的形成奥秘、豪雨灾害的形成和危害、酸雨灾害的危害和防治、太阳风的形成和危害、臭氧灾害的形成与危害等内容。
  • 古堡:千年古堡的重现

    古堡:千年古堡的重现

    本书内容包括:普特奥利古城、非洲的神秘“鬼城”、被大火烧毁的波斯古城、历史悠久的库斯科古城、雅典卫城的非凡建筑、楼兰古城为何消失、失落的集宁古城、淹没在海底的法老城等。
热门推荐
  • 逍遥仙帝路

    逍遥仙帝路

    他只是一个心性善良而又平凡的人;一次救人,让他获得了一个天大的机缘;从此,他福德深厚,好运连连,携带天地至宝走那浩浩荡荡的仙帝大道;仙道巨擘,魔道巨枭,凡挡我路者,一律炼化,用你那千百年修行之精华铸就我通天之路。
  • 尊上大人卖个萌

    尊上大人卖个萌

    第一眼看到墨殇的时候,落九儿便知道,这是她想要的男人。为了把这个男人拐到碗里来,落九儿死皮赖脸、软硬皆施,在丢了几条命后,总算是生米煮成熟饭。可是谁能告诉她,这个像是被轻薄的男人是咋没回事?为什么完全不按照剧本写,反而天天追杀她?
  • 至尊佣兵妃

    至尊佣兵妃

    她是二十一世纪顶级佣兵,一朝穿越,竟然成了北王朝第一世家最无用的废材长小姐!全身经脉封闭,灵气废材,她成为了整个北王朝最大的笑柄!然而,当早已死去多时的她双睁开眼的刹那,取而代之却是凛冽到极致的芒!那是她,二十一世纪的顶级佣兵女皇!灵气废材?当她血脉觉醒的那一刻,却是整个北冥大陆最耀眼的存在!四皇子退婚?当她洗尽铅华风华绝代的那一刻,却是整个北冥大陆都惊艳不已!只是……谁能告诉她这住在半块石头里的男人是谁?他说:“女人,本座身份你还没能力知道,从现在开始,唤本座师父。”他说:“女人,你可是喜欢这天下?本座看腻了,送给你也罢。”当一朝风云变幻,却看他们如何成为翻云覆雨的皇!
  • 奴簪

    奴簪

    偏偏如上天作怪,你我本要成亲,从此恩爱两不疑,却又为何落到今天这般田地。你我……便这般罢这世不能相依,来生不愿相见,你辜负我一片痴情,偏生又奈何不了你你好自为之,我这江山是绝不会拱手相让的。我们的宏图大志,注定……一人为奴一人成王,求生不得求死无门。
  • 逆世杀神

    逆世杀神

    天武大陆,无数大轮回前诸神轮回,上古大帝转世重修,无上天尊留下传承的不朽传承都在同一大轮回出现,是巧合还是惊天谋划……然而一个在远古战场由滔天杀伐之气凝聚的绝世杀体,被二十一世纪的第一杀手无天的灵魂入住后,一代杀神的诞生引起天武大陆的动荡,打乱了诸多神魔,上古大帝,无上天尊等诸多大道至尊强者的谋划......堪破大道,杀入轮回,百世重修,滔天阴谋,只为让你的重生归来……
  • OH!我的替身小男佣

    OH!我的替身小男佣

    他调戏了她,只为教训骄纵的她!她遭遇败家惊变,女扮男装成了魅惑小男佣,她服侍的竟是调戏她的总裁!难道总裁是……小男佣穿帮了吗?“加油!于尚泰!”“欧世承雇佣于尚泰,无论贫富贵贱,不论贫穷与疾病,都不能解雇于尚泰!”“于尚泰服侍欧世承,无论贫富贵贱,不论贫穷与疾病,都不能离开欧世承!”一份如此雇佣契约
  • 宠妻上线:席少别乱撩

    宠妻上线:席少别乱撩

    席总,说好的钱色交易,为毛要骗我给你生“金猪”!“乖,席太太,传宗接代,天经地义。”“呸,我还等着跟你离婚分钱呢!”“那你还是让我一次爽死吧,剩下的都是你的了!”拜托,你个堂堂阳城第一公子哥,天天就知道和丑秘书嘿嘿嘿丢不丢脸?还有,外边那么多小白脸在等着姑奶奶我离婚临幸呢,拦我者断子绝孙!情节虚构,请勿模仿
  • 墓中有鬼

    墓中有鬼

    一份诡异的录像带,令我重新踏上了十年前的道路,一路上一个个逝去的神话在我面前重演,粽子、尸蛹、鬼种、墓道鬼等一种种神秘莫测的怪我阻拦在前。沙海王墓中的九龙抬棺、秦岭鬼窟中的幽冥鬼洞、天山绝顶的青铜天柱以及那海底龙墓之中的天门,究竟是在为我指引寻找最终墓穴的方向,还是在揭示下一个不为人知的结果?
  • 忘杨异事

    忘杨异事

    他是拥有潘安外貌、惊人智商的推理奇才,偏偏遭遇了一个优柔寡断、唯唯诺诺的白面书生,并搅和进他家的案子中。多年前,洛阳何府一名年轻小厮,被人发现吊死在宅院的井棚上。此后,午夜时分,常有人听见死去小厮佩戴的铜铃声,忽近忽远;走在夜间无人的回廊,还隐隐能听见惨烈的尖笑……事隔多年,何宅大小姐生辰当日,离奇暴毙。书生惠若林为找寻外甥女的下落,委托了推理奇才周忘杨。一系列的骇人事件开始频频出现。洛阳郊外,食尸草内惊现人骨!四肢残损的诡异女孩、貌合神离的何氏夫妇、神出鬼没的古怪管家、半路失踪的仆役夫妻……重重凶气逼近何宅,随着周忘杨的介入,诸多恐怖谜底将一一揭开。
  • 云已落尽残夜成殇

    云已落尽残夜成殇

    一场逐戮天下的战争,一段不被祝福的爱情。我自问所向披靡,天下无敌,唯独你一人却成了我此生最大的败笔。用我金戈铁马,许你山河永固,纵使我满身伤疤,送了性命又何妨。