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第十一章 马斯特·马克的夸克(3)

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。1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1 000万年左右。事情被搁置下来,至少在一段时间里。

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,背景恒星对光的污染,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。"

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