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蘋(píng)果、磁鐵,以及科學(xué)時(shí)代

深埋的真相:人類(lèi)歷史、前途及命運(yùn)的再思考 作者:(美)格雷格·布雷登


現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為,現(xiàn)代科學(xué)或科學(xué)時(shí)代始于1687年7月。這一年牛頓發(fā)表了他的偉大巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,書(shū)中介紹了可以用于描述整個(gè)世界的數(shù)學(xué)。200多年以來(lái),牛頓對(duì)自然界的觀(guān)察一直都是科學(xué)界的基礎(chǔ),現(xiàn)在被稱(chēng)為經(jīng)典物理學(xué)。

隨著19世紀(jì)末期電學(xué)和磁學(xué)理論,以及20世紀(jì)早期愛(ài)因斯坦的相對(duì)論的出現(xiàn),經(jīng)典物理學(xué)在解釋世界那些“大問(wèn)題”上已經(jīng)取得了巨大的成就:行星和星系的運(yùn)行、蘋(píng)果的掉落(根據(jù)流行的說(shuō)法,牛頓是在蘋(píng)果掉落在他頭上時(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的)等。這一切都證明我們可以運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)來(lái)計(jì)算人造衛(wèi)星的運(yùn)行軌道,甚至把人類(lèi)送上月球。

然而到20世紀(jì)早期,新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)表明,自然界的有些地方牛頓定律并不起作用。從原子內(nèi)的微小粒子世界,到遙遠(yuǎn)的星系誕生時(shí)原子的存在形式,傳統(tǒng)的物理學(xué)都無(wú)法解釋科學(xué)家們遇到的諸多現(xiàn)象。而回答這些問(wèn)題的科學(xué)方法就是,如果已有的思維方式不能解釋我們所看到的現(xiàn)象,那么舊的思維方式就應(yīng)該得到更新,以將新觀(guān)察到的事實(shí)和新發(fā)現(xiàn)考慮在內(nèi)。這樣做的結(jié)果,就是在物理學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了量子物理學(xué):研究微觀(guān)世界。

自從量子物理學(xué)出現(xiàn)在科學(xué)舞臺(tái)上,科學(xué)所面臨的最大挑戰(zhàn)就是將經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)這兩種完全不同的思維方式融合成為一種看待宇宙和生命的統(tǒng)一方式:統(tǒng)一理論。但到目前為止這一理論還未找到。盡管一些理論學(xué)家解開(kāi)了一些疑惑,但卻沒(méi)有人能解釋所有的疑問(wèn)。就像脆弱的堤壩一樣,即使已經(jīng)將一些裂縫補(bǔ)好,但依然會(huì)出現(xiàn)新的裂縫。新出現(xiàn)的理論可以回答一些問(wèn)題,但同時(shí)又會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題,而這些問(wèn)題此前并不存在。

弦理論的發(fā)展過(guò)程是能說(shuō)明這些問(wèn)題和裂縫的最好例子。20世紀(jì)80年代,弦理論認(rèn)為宇宙是由看不見(jiàn)的波動(dòng)的能量弦線(xiàn)組成的,這在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為會(huì)引領(lǐng)物理學(xué)的又一次革命。但是物理學(xué)家對(duì)這一理論研究得越深入,出現(xiàn)的問(wèn)題就越多。哥倫比亞大學(xué)數(shù)學(xué)家彼得·沃伊特(Peter Woit)說(shuō),“弦理論就像一個(gè)將被扎破的氣泡,因?yàn)樗幕A(chǔ)已經(jīng)不在了?!?/p>

同樣,惠勒—德威特方程(Wheeler-DeWitt equation)起初宣稱(chēng)可以將經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)統(tǒng)一起來(lái),隨著我們對(duì)它的深入了解也很快成為泡影。為了完成這個(gè)看似不可能的任務(wù),惠勒—德威特方程去除了造成這些問(wèn)題的重要因素:時(shí)間本身。盡管這樣做有助于數(shù)學(xué)方程的推導(dǎo),但事實(shí)是時(shí)間是整個(gè)世界和我們生活的一部分。沒(méi)有時(shí)間,任何方程都無(wú)法真正反映人們想要解釋的疑問(wèn)。

然而,目前殘酷的現(xiàn)實(shí)是:從馬克斯·普朗克(Max Planck)提出量子物理學(xué)的核心原則以來(lái),時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了一個(gè)世紀(jì)。在這100年里,世界上最優(yōu)秀的科學(xué)家都致力于找到數(shù)學(xué)和物理學(xué)的最佳理論,用有史以來(lái)最好的研究設(shè)施來(lái)測(cè)試這些理論。因此,如果研究方向正確的話(huà),我們有充分的理由相信困擾科學(xué)界的重大問(wèn)題應(yīng)該已經(jīng)得到解決。

然而到目前為止,我們依然未能解決這些重大問(wèn)題,所以我們必須想到這種可能性:或許我們的研究方向是錯(cuò)誤的。

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