物理学进入黄金时期

2019-11-01 19:46:48

  我们汽车里安装的每个自动导航系统都依靠着人造卫星,这些人造卫星中都装有一个原子钟,才能保证监测到的移动中物体的准确速度和位置。可是这里有一些问题。根据爱因斯坦的相对论,按照人造卫星的移动速度,上面的原子钟会比地球上的钟稍微慢一点,一般是一天慢7000毫微秒;同样根据相对论,远离巨大天体(地球)的原子钟,速度又会比地球上的钟稍微快一点,一般是一天快45000毫微秒。如果我们使用的G PS不能调整这38000毫微秒的差异,那么全球定位系统就会出现移位,每天移动10公里,这样23天以后,我在华盛顿的办公室就会被定位到费城去了。

  这个例子就是现代物理学每天要解决的众多问题之一。就算这样,今天的物理学还是迎来历史上的黄金时期。无论是在宏观还是微观层面,全新的理论不断出现,挑战或者印证我们以前所知的事情。一个革命性的推论接着另一个革命性的实验,科学家的研究平台逐渐完善。从宏观的角度说,到上个世纪90年代末期我们才清楚,和之前的所有推理完全相反,宇宙的三重扩张速度不是越来越慢,而是在加速中。宇航员们也发现,在银河系边缘的一些星星,运动的速度比之前根据万有引力理论推断的要更快。由此引出推论,一种难以追查的黑物质正在使整个银河系快速离心转动,最终或许会分裂。物理学家也提出,在宇宙中有95%的物质,其中包括黑物质和黑能量,是完全看不见的。

  在微观层面就更加离奇了,量子物理学的时代已经来临,但是能明白其远离的人寥寥无几。这个宇宙中最小微粒的存在不是处于某个位置,而很可能是以一种物理波的形式存在,能穿越整个宇宙。物理学家们因此提出“量子宇宙”的概念,在这个宇宙中,最小的微粒能在同一时间存在于不同的位置,甚至能在同一瞬间交换位置并进行对宇宙的探索。

  在所有层面,从上到下,新的发现正切断我们之前的所有常识,最大的东西———黑物质———我们还不曾看见,而最小的东西———量子———正挑战我们的理性。结果是,似乎所有东西都变得奇怪了。

  在牛顿的时代,所有粒子、人或者星球,他们的动作、位置、历史或者是未来都是可预测的,是可以决定的。在今天的物理时代,这些都是难以确定的。科学技术的进步以及理论上的大胆推测把我们的宇宙推进了“数学宇宙”时代,物理学家们相信可能存在一种物理波,让我们的宇宙最终不是崩溃,而是跳生出两个平行的宇宙。我们外部的存在不仅能用数学规律解释,甚至本身就是个数学模型,这个世界以后将是不擅长数学的人难以理解的。

  之所以说物理学正进入黄金时代,不是说上述理论已经被广泛接受,而是说这种理论已经不再被斥为荒谬。物理学又回到2000多年前那种“看不见摸不着”的时代,充满着崭新的创造力。

  Michael Gerson/《》专栏作家

  点评:当美丽新世界出现在眼前,唯一要做的就是打开心胸。

  稿源:[南方都市报]