第十一章 馬斯特·馬克的誇克(3)
通過引入額外的維度，超弦理論使科學家能把量子定律和引力定律相對比較融洽地合在一起，但是，這也意味著，科學家關於這個理論的任何解釋，聽上去都會令人惴惴不安，猶如公園凳子上的陌生人告訴你某個想法，你聽了會慢慢走開一樣。比如，物理學家米奇奧·卡庫是這樣從超弦理論的角度來解釋宇宙的結構的：雜化弦由一根閉合的弦組成，它有兩種振動模式，順時針方向的和逆時針方向的，要以不同的方式來對待。順時針方向的振動存在於一個10維空間。逆時針方向的振動存在於一個26維的空間，其中有16維已經被壓實了。（我們知道，在卡魯紮原先的5維空間裏，第5維被卷成一個圈，已經給壓實了。）如此等等，洋洋灑灑350頁左右。
弦理論又進一步產生了所謂的m理論。該理論把所謂"膜"的麵，納入了物理學世界的靈魂。說到這裏，我們恐怕到了知識公路的站點，大多數人該下車了。下麵引了《紐約時報》上的一句話，它以盡可能簡單的語言向普通讀者解釋了這種理論：
在那遙遠遙遠的過去，火成過程以一對又平又空的膜開始；它們互相平行地處於一個卷曲的5維空間裏......兩張膜構成了第5維的壁，很可能在更遙遠的過去作為一個量子漲落產生於無，然後又飄散了。
無法與之爭辯，也無法理解。順便說一句，"火成"源自希臘文，意為"燃燒"。
現在，物理學的問題已經達到這樣的一種高度，正如保羅·戴維斯在《自然》雜誌裏說的，"非物理學家幾乎不可能區分你是合乎常情的怪人， 還 是徹頭徹尾的瘋子"。有意思的是，2002年秋，這個問題到了關鍵時刻。兩位法國物理學家--孿生兄弟伊戈爾·波格丹諾夫和格裏希卡·波格丹諾夫--提出了一種關於極高密度的理論，包括"想像的時間"和"庫珀-施溫格-馬丁條件"這樣的概念，旨在描述無，即大爆炸以前的宇宙--這段時間一直被認為是無法知道的（因為它發生在物理現象及其特性誕生之前）。
波格丹諾夫理論幾乎立即在物理學家中間引起爭論：它到底是胡說八道，一項天才的成就， 還 是一個騙局？"從科學的角度來看，顯而易見，它多少是徹頭徹尾的胡說八道。"哥倫比亞大學的物理學家彼得·沃伊特對《紐約時報》記者說，"不過，近來，它跟許多別的文獻沒有多大區別。"
卡爾·波普爾被斯蒂芬·溫伯格稱之為"現代科學哲學家的泰鬥"。有一次，他提出，物理學很可能沒有一種終極理論--每一種解釋都需要進一步的解釋，形成"永無窮盡的一連串越來越基本的原理"。與之相對的可能性是，這種知識也許是我們完全無法理解的。"幸虧，迄今為止，"溫伯格在《終極理論之夢》中寫道，"我們的理智資源似乎尚未耗盡。
"
幾乎可以肯定的是，這個領域將出現更多的見解；幾乎同樣可以肯定的是，這些見解將是我們大多數人所無法理解的。
正當20世紀中葉的物理學家在迷惑不解地觀測小世界的時候，天文學家發現，同樣引人注目的是，對大宇宙的理解也是不完整的。
上次談到，埃德溫·哈勃已經確認，我們視野裏的幾乎所有星係都在離我們遠去，這種退行的速度和距離是成正比的：星係離得越遠，運動的速度越快。哈勃發現，這可以用個簡單的等式來加以表示：ho=v/d（ho是常數，v是星係飛離的速度，d是它離開我們的距離）。
自那以後，ho一直被稱之為哈勃常數，整個等式被稱之為哈勃定律。哈勃利用自己的等式，計算出宇宙的年齡大約為20億年。這個數字有點兒別扭，因為即使到20世紀20年代末，情況已經越來越明顯，宇宙裏的許多東西--很可能包括地球本身--的年齡都要比它大。完善這個數字是宇宙學界一直關心的事情。
關於哈勃常數，惟一常年不變的是對它的評價意見不一。1956年，天文學家們發現，造父變星比他們認為的 還 要變化多端；造父變星可以分為兩類，而不是一類。於是，他們重新進行計算，得出宇宙新的年齡大約為70億年到200億年--不是特別精確，但至少相當古老，終於可以把地球的形成涵蓋其中。
在此後的幾年裏，爆發了一場曠日持久的爭論，一方是哈勃在威爾遜山天文台的繼承人阿倫·桑德奇，另一方是法國出生的、得克薩斯大學的天文學家熱拉爾·德·沃庫勒。桑德奇經過幾年的精心計算以後，得出哈勃常數的值為50，宇宙的年齡為200億年。沃庫勒同樣很有把握，哈勃常數為100。1這意味著，宇宙的大小和年齡隻有桑德奇認為的一半--100億年。1994年，情況突然變得更不確定，加利福利亞州卡內基天文台的一個小組根據哈勃天文望遠鏡的測量結果，提出宇宙的年齡隻有80億年--連他們也承認，這個年齡比宇宙裏某些恒星的年齡 還 要小。2003年2月，一個來自美國國家航空和航天局及馬裏蘭州高達德太空飛行中心的小組，利用一種名叫威爾金森微波各向異性探測器的新型衛星，信心十足地宣布，宇宙的年齡為137億年，誤差1000萬年左右。事情被擱置下來，至少在一段時間裏。
若要作出最後的定論，難度確實很大，因為往往有很大的解釋餘地。想像一下，你 夜 間站在一片空地上，想要確定遠處兩盞電燈之間的距離。如果使用比較簡單的天文學工具，你很容易確定兩個燈泡的亮度一樣，以及一個燈泡要比另一個燈泡遠50％的距離。但是，你無法確定的是，較近的那盞燈，比如是37米以外的那個58瓦的燈泡， 還 是36.5米外的那個61瓦的燈泡。此外，你 還 必須考慮到由幾個原因造成的失真：地球大氣的變化，星際塵埃，背景恒星對光的汙染，以及許多別的因素。因此，你的計算結果勢必是以一係列嵌套的假設為基礎的，其中任何一個都可能引起爭議。 還 有一個問題：使用天文望遠鏡總是代價很高，在曆史上，測量紅移要長時間使用天文望遠鏡，令人注目地花錢很多。很可能要花上整整一個 夜 晚才能獲得一張底片。結果，天文學家不得不（或者願意）根據少得可憐的證據就下了結論。在宇宙學方麵，正如記者傑弗裏·卡爾指出的，我們"在鼴鼠丘似的證據上建立起大山似的理論"。或者像馬丁·裏斯說的："我們目前的滿足（於我們的認識狀態）也許反映了數據的匱乏，而不是理論的高超。"
通過引入額外的維度，超弦理論使科學家能把量子定律和引力定律相對比較融洽地合在一起，但是，這也意味著，科學家關於這個理論的任何解釋，聽上去都會令人惴惴不安，猶如公園凳子上的陌生人告訴你某個想法，你聽了會慢慢走開一樣。比如，物理學家米奇奧·卡庫是這樣從超弦理論的角度來解釋宇宙的結構的：雜化弦由一根閉合的弦組成，它有兩種振動模式，順時針方向的和逆時針方向的，要以不同的方式來對待。順時針方向的振動存在於一個10維空間。逆時針方向的振動存在於一個26維的空間，其中有16維已經被壓實了。（我們知道，在卡魯紮原先的5維空間裏，第5維被卷成一個圈，已經給壓實了。）如此等等，洋洋灑灑350頁左右。
弦理論又進一步產生了所謂的m理論。該理論把所謂"膜"的麵，納入了物理學世界的靈魂。說到這裏，我們恐怕到了知識公路的站點，大多數人該下車了。下麵引了《紐約時報》上的一句話，它以盡可能簡單的語言向普通讀者解釋了這種理論：
在那遙遠遙遠的過去，火成過程以一對又平又空的膜開始；它們互相平行地處於一個卷曲的5維空間裏......兩張膜構成了第5維的壁，很可能在更遙遠的過去作為一個量子漲落產生於無，然後又飄散了。
無法與之爭辯，也無法理解。順便說一句，"火成"源自希臘文，意為"燃燒"。
現在，物理學的問題已經達到這樣的一種高度，正如保羅·戴維斯在《自然》雜誌裏說的，"非物理學家幾乎不可能區分你是合乎常情的怪人， 還 是徹頭徹尾的瘋子"。有意思的是，2002年秋，這個問題到了關鍵時刻。兩位法國物理學家--孿生兄弟伊戈爾·波格丹諾夫和格裏希卡·波格丹諾夫--提出了一種關於極高密度的理論，包括"想像的時間"和"庫珀-施溫格-馬丁條件"這樣的概念，旨在描述無，即大爆炸以前的宇宙--這段時間一直被認為是無法知道的（因為它發生在物理現象及其特性誕生之前）。
波格丹諾夫理論幾乎立即在物理學家中間引起爭論：它到底是胡說八道，一項天才的成就， 還 是一個騙局？"從科學的角度來看，顯而易見，它多少是徹頭徹尾的胡說八道。"哥倫比亞大學的物理學家彼得·沃伊特對《紐約時報》記者說，"不過，近來，它跟許多別的文獻沒有多大區別。"
卡爾·波普爾被斯蒂芬·溫伯格稱之為"現代科學哲學家的泰鬥"。有一次，他提出，物理學很可能沒有一種終極理論--每一種解釋都需要進一步的解釋，形成"永無窮盡的一連串越來越基本的原理"。與之相對的可能性是，這種知識也許是我們完全無法理解的。"幸虧，迄今為止，"溫伯格在《終極理論之夢》中寫道，"我們的理智資源似乎尚未耗盡。
"
幾乎可以肯定的是，這個領域將出現更多的見解；幾乎同樣可以肯定的是，這些見解將是我們大多數人所無法理解的。
正當20世紀中葉的物理學家在迷惑不解地觀測小世界的時候，天文學家發現，同樣引人注目的是，對大宇宙的理解也是不完整的。
上次談到，埃德溫·哈勃已經確認，我們視野裏的幾乎所有星係都在離我們遠去，這種退行的速度和距離是成正比的：星係離得越遠，運動的速度越快。哈勃發現，這可以用個簡單的等式來加以表示：ho=v/d（ho是常數，v是星係飛離的速度，d是它離開我們的距離）。
自那以後，ho一直被稱之為哈勃常數，整個等式被稱之為哈勃定律。哈勃利用自己的等式，計算出宇宙的年齡大約為20億年。這個數字有點兒別扭，因為即使到20世紀20年代末，情況已經越來越明顯，宇宙裏的許多東西--很可能包括地球本身--的年齡都要比它大。完善這個數字是宇宙學界一直關心的事情。
關於哈勃常數，惟一常年不變的是對它的評價意見不一。1956年，天文學家們發現，造父變星比他們認為的 還 要變化多端；造父變星可以分為兩類，而不是一類。於是，他們重新進行計算，得出宇宙新的年齡大約為70億年到200億年--不是特別精確，但至少相當古老，終於可以把地球的形成涵蓋其中。
在此後的幾年裏，爆發了一場曠日持久的爭論，一方是哈勃在威爾遜山天文台的繼承人阿倫·桑德奇，另一方是法國出生的、得克薩斯大學的天文學家熱拉爾·德·沃庫勒。桑德奇經過幾年的精心計算以後，得出哈勃常數的值為50，宇宙的年齡為200億年。沃庫勒同樣很有把握，哈勃常數為100。1這意味著，宇宙的大小和年齡隻有桑德奇認為的一半--100億年。1994年，情況突然變得更不確定，加利福利亞州卡內基天文台的一個小組根據哈勃天文望遠鏡的測量結果，提出宇宙的年齡隻有80億年--連他們也承認，這個年齡比宇宙裏某些恒星的年齡 還 要小。2003年2月，一個來自美國國家航空和航天局及馬裏蘭州高達德太空飛行中心的小組，利用一種名叫威爾金森微波各向異性探測器的新型衛星，信心十足地宣布，宇宙的年齡為137億年，誤差1000萬年左右。事情被擱置下來，至少在一段時間裏。
若要作出最後的定論，難度確實很大，因為往往有很大的解釋餘地。想像一下，你 夜 間站在一片空地上，想要確定遠處兩盞電燈之間的距離。如果使用比較簡單的天文學工具，你很容易確定兩個燈泡的亮度一樣，以及一個燈泡要比另一個燈泡遠50％的距離。但是，你無法確定的是，較近的那盞燈，比如是37米以外的那個58瓦的燈泡， 還 是36.5米外的那個61瓦的燈泡。此外，你 還 必須考慮到由幾個原因造成的失真：地球大氣的變化，星際塵埃，背景恒星對光的汙染，以及許多別的因素。因此，你的計算結果勢必是以一係列嵌套的假設為基礎的，其中任何一個都可能引起爭議。 還 有一個問題：使用天文望遠鏡總是代價很高，在曆史上，測量紅移要長時間使用天文望遠鏡，令人注目地花錢很多。很可能要花上整整一個 夜 晚才能獲得一張底片。結果，天文學家不得不（或者願意）根據少得可憐的證據就下了結論。在宇宙學方麵，正如記者傑弗裏·卡爾指出的，我們"在鼴鼠丘似的證據上建立起大山似的理論"。或者像馬丁·裏斯說的："我們目前的滿足（於我們的認識狀態）也許反映了數據的匱乏，而不是理論的高超。"