优雅的宇宙

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  《宇宙的琴弦》,[美]布莱恩·葛林著,李泳译,湖南科学技术出版社2002年出版,定价26.00元。
  爱因斯坦在提出相对论之后始终致力于寻求一种能够解释世间四种互相作用力的“大统一理论”,他秉持“上帝不掷骰子”的信念直至生命的最后一刻。然而量子力学的迅猛发展,使得爱因斯坦的努力显得如此地不符合主流,直到1968年意大利理论物理学家维内奇诺(Gabriele Veneziano)的一次偶然发现。他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学函数,不经意间却发现贝塔(欧拉)函数可理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”,这在日后则发展成“弦理论”的数学依据。弦理论作为理论物理学的分支,自诞生以来就饱受争议,它究竟是属于哲学还是科学范畴?因为作为一个科学理论仅仅能够“自圆其说”是远远不够的,尽管它能够在数学上站住脚,但若不能够在实验室里找到更为可信的依据,则缺乏有效的说服力。简而言之,若该理论难以被“证伪”,则很难被称为“科学”,然而受限于目前高速粒子加速器的技术能力,根本无法在实验室里观测到“弦”的存在。
  虽然“弦理论”更多地被认为是一种数学框架,但是它为我们清晰地描绘了拥有最多达11个维度的宇宙,自然界中最基本四种力即:电磁力、强作用力、弱作用力、引力被完美地诠释。大到星系,小到基本粒子,均能用能量弦线完美解释,广义相对论和量子力学的根本性矛盾不复存在,展现在我们面前的是一曲多么波澜壮阔的宇宙交响乐!
  布莱恩·葛林(Brian Greene)的科普著作《宇宙的琴弦》一书深入浅出地阐述了弦理论的前世今生,虽然很多论述已经超出了人们的理解范畴,但科学家们孜孜以求的探索精神深深地打动了我。爱因斯坦确信“自然界应当满足简单性原则”,虽然“大统一理论”没有成功,可是建立统一理论的思想却始终吸引着成千上万的物理学家们。无论是艾萨克·牛顿还是詹姆斯·麦克斯韦,他们从一个前所未有的角度来看待这个世界,正是站在这些巨人的肩膀上,人类才逐渐拨开混沌的黑雾,进一步看清宇宙的实质。无一例外,新生事物诞生之初总是不能被世人轻易接受,弦理论也正在经受来自各方面的质疑和考验。与以往不同,任何重大理论的发展和完善仅靠一两位伟大的科学家的努力远远不够,正如量子力学的发展,数十名年轻的物理学家经过长期不懈的努力才使得理论初具体系,弦理论背后默默付出的科学家们正在构造一个比以往任何东西都深刻的理论,理论的最终形式将以何种方式出现谁都难以预测。
  大道至简。质能方程告诉我们,世间万物只不过是一种能量,而生命是宇宙能量的一种表现形式。人与其他能量的区别是什么?可能是我们学会了控制生命能量以外的能量,或许这就是智慧。智慧恐怕是目前最复杂的能量形式,生命是这种能量形式的第一阶段载体,它正继续向更复杂的形式发展下 去……
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