這是關(guān)于物理學(xué)的最強科普

1、這是關(guān)于物理學(xué)的最強科普（完整版）2016-10-07哲學(xué)園STUD備注：本文由“中科院物理所”（ID：cas-iop）整理采編，由“撕蛋”完成學(xué)術(shù)文獻、原理模型、視頻資料、動態(tài)展示等信息整理。我所擔(dān)任COO一職的千年隼科技公司，一直以來都是中科院計算技術(shù)研究院、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院在“產(chǎn)學(xué)研”、“技轉(zhuǎn)資轉(zhuǎn)”方面的戰(zhàn)略合作伙伴。在此，特別鳴謝?！拔ㄓ杏钪婧腿祟惖挠薮朗怯篮愕摹边@是關(guān)于物理學(xué)的最強科普（完整版）本文素材主要摘錄自加來道雄的Hypersapce和丘成桐的The Shape of Inner Space。憑籍本文，回顧一下兩百年來的科學(xué)史，看看那些代表著人類最高心智的數(shù)學(xué)家

2、、物理學(xué)家們前仆后繼探究宇宙本源的奇妙歷程，并向他們致以最崇高的敬意！Hypersapce和The Shape of Inner Space這是一部壯麗的物理史詩，這是一串光耀后世的姓名。他們是：牛頓，高斯，黎曼，麥克斯韋爾，愛因斯坦，楊振寧，羅摩奴詹，霍金，維藤（且慢，最近十年，我們只能在娛樂版看到的楊老師，居然可以和那些大師比肩嗎？可以的！以楊老師和他的學(xué)生命名的楊米場，即所謂標(biāo)準(zhǔn)模型，成功地解釋、整合了四種自然力中的三種）第五屆索爾維會議合影后排左起：A.皮卡爾德，E.亨利厄特，P.埃倫費斯特，Ed.赫爾岑， Th.頓德爾（德康德），E.薛定諤，E.費爾夏費爾德，W.泡利，W.海森堡，R

3、.H.否勒，L.布里淵中排左起：P.德拜， M.克努森，W.L.布拉格， H.A.克萊默，P.A.M狄拉克， A.H.康普頓，L.德布羅意，M.波恩，N.玻爾前排左起：I.朗繆爾，M.普朗克，居里夫人，H.A.洛倫茲，A.愛因斯坦，P.朗之萬，Ch.E.古伊，C.T.R.威爾遜，O.W.里查遜上世紀(jì)初，一位比利時的實業(yè)家歐內(nèi)斯特索爾維創(chuàng)立了索爾維會議。1911年，第一屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開，以后每3年舉行一屆。1927年10月，第五屆索爾維會議召開，因為發(fā)軔于這次會議的A.愛因斯坦與N.玻爾兩人的大辯論，這次索爾維會議被冠之以“最著名”的稱號。那么，這些智慧的頭腦到底有多智慧？我們普

4、遍接受這樣一個結(jié)論，即我們現(xiàn)存的這個宇宙起源于一次大爆炸，英文叫做“Big Bang！”1STUD備注1：STUD備注1在當(dāng)今的科學(xué)界，支持大爆炸理論是壓倒性的共識, 然而在二十世紀(jì)二十至三十年代，幾乎每一個主流宇宙學(xué)家都更喜歡穩(wěn)恒態(tài)理論，還有很多人指責(zé)說大爆炸理論提出的宇宙在時間上的開端是將宗教概念引入了物理學(xué)中。穩(wěn)態(tài)理論是物理宇宙學(xué)中的一個宇宙模型假說，與大爆炸理論同時出現(xiàn)。穩(wěn)態(tài)理論假設(shè)，隨著宇宙擴張，新的物質(zhì)會不斷產(chǎn)生，使宇宙符合完美宇宙學(xué)原理（Perfect Cosmological Principle）。隨著越來越多的天文學(xué)與物理學(xué)證據(jù)支持大爆炸理論，穩(wěn)態(tài)理論目前已經(jīng)被視為是過時的假

5、說。但是，原子物理學(xué)家絕不可以止步在如此初級的常識上。他會告訴你，創(chuàng)世的剎那，是如下的演化階段：話說：一切，開始于10E- 43 秒（10的負(fù)43次方秒，也稱為普朗克時間2，人類已知的最小時間存在。普朗克時間=普朗克長度/光速。光速定義值：c=299792458m/s=299792.458km/s。請注意了，這是一個定義值，而不是一個測量值。普朗克備注2：STUD備注2馬克斯普朗克是德國著名的物理學(xué)家和量子力學(xué)的重要創(chuàng)始人，和愛因斯坦并稱為二十世紀(jì)最重要的兩大物理學(xué)家。普朗克十分具有音樂天賦，他會鋼琴、管風(fēng)琴和大提琴，還上過演唱課，曾在慕尼黑學(xué)生學(xué)者歌唱協(xié)會（Akademischer Gesa

6、ngverein Munchen）為多首歌曲和一部輕歌?。?876年）作曲。但是普朗克并沒有選擇音樂作為他的大學(xué)專業(yè)，而是決定學(xué)習(xí)物理。普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)記為h，是一個物理常數(shù)，用以描述量子大小。在量子力學(xué)中占有重要的角色，馬克斯普朗克在1900年研究物體熱輻射的規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，只有假定電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份地進行的，計算的結(jié)果才能和試驗結(jié)果是相符。這樣的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于普朗克常數(shù)乘以輻射電磁波的頻率。普朗克常量-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖言歸正傳，創(chuàng)世的剎那：1創(chuàng)世時間表# 10E43秒，十維宇宙分裂成一個四維宇宙和一個六維宇宙。六維宇宙崩潰，縮成10E32公尺。四

7、維宇宙（我們今天所在的宇宙）則迅速爆炸，此時的溫度高達10E32（10的32次方）度；# 10E35秒，大一統(tǒng)作用力3崩解；STUD備注3大一統(tǒng)理論，即統(tǒng)一理論（GrandUnification Theory，縮寫GUT）是關(guān)于強相互作用和電弱相互作用統(tǒng)一的理論，希望能借由單個理論來解釋強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用導(dǎo)致的物理現(xiàn)象。根據(jù)近一個世紀(jì)的科學(xué)探索與觀測，理論物理學(xué)家們由此得出了一些關(guān)于力的統(tǒng)一的幾種假說，如標(biāo)準(zhǔn)模型說，網(wǎng)格說，超弦說，等等。而且，標(biāo)準(zhǔn)模型可以正確地描述基本粒子之間的相互作用。大一統(tǒng)理論# 10E9秒，電弱對稱崩解，此時的溫度是10E15度；# 10E3秒，夸克4

8、開始凝聚，中子與質(zhì)子出現(xiàn)，此時的溫度是10E14度；STUD備注4STUD備注4：夸克（英語：quark，又譯“層子”）是一種基本粒子，也是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元。夸克互相結(jié)合，形成一種復(fù)合粒子，叫強子，強子中最穩(wěn)定的是質(zhì)子和中子，它們是構(gòu)成原子核的單元?？淇艘辉~是蓋爾曼取自詹姆斯喬伊斯的小說芬尼根的守靈夜的詞句“向麥克老人三呼夸克（Three quarks for Muster Mark）”。無非是指一個質(zhì)子中有三個夸克。另外夸克在該書中具有多種含義，其中之一是一種海鳥的叫聲。他認(rèn)為，這適合他最初認(rèn)為“基本粒子不基本、基本電荷非整數(shù)”的奇特想法，同時他也指出這只是一個笑話，這是對矯飾的科學(xué)語言的

9、反抗。另外，也可能是出于他對鳥類的喜愛。詹姆斯喬伊斯和芬尼根的守靈夜芬尼根的守靈夜的手稿# 3分鐘，質(zhì)子與中子5開始凝聚成穩(wěn)定的原子核；STUD備注5：STUD備注5歐內(nèi)斯特盧瑟福，新西蘭著名物理學(xué)家，知名為原子核物理學(xué)之父，提出了中子和質(zhì)子的概念。學(xué)術(shù)界公認(rèn)他為繼法拉第之后最偉大的實驗物理學(xué)家。因為“對元素蛻變以及放射化學(xué)的研究”，他榮獲1908年諾貝爾化學(xué)獎。盧瑟福屬于那種“性格極為外露”的人，他總是給那些見過他的人留下深刻的印象。當(dāng)他的同事評論他有不可思議的能力并總是處在科學(xué)研究的“浪尖”上時，他迅速回答道：“說的很對，為什么不這樣？不管怎么說，是我制造了波浪，難道不是嗎？”幾乎所有的科

10、學(xué)家都同意這一評價。在盧瑟福培養(yǎng)下，他學(xué)生和助手有多人獲得了諾貝爾獎。盧瑟福的實驗室被后人稱為“諾貝爾獎得主的幼兒園”。他的頭像出現(xiàn)在新西蘭貨幣的最大面值100元上面，作為國家對他最崇高的敬意和紀(jì)念。新西蘭貨幣：我制造了波浪# 30萬年，電子開始凝聚在原子核周圍，第一個原子出現(xiàn)；# 30億年，第一個似星體(quasar)出現(xiàn);# 50億年，第一個星系出現(xiàn)；# 100150億年，太陽系誕生，又經(jīng)過數(shù)十億年，地球上出現(xiàn)了第一個生命。這個時間表，是哪位大神寫的科幻小說吧？NO！這是目前已經(jīng)成為眾多科學(xué)家普遍共識的創(chuàng)世時間表。的確，表中所述的那個數(shù)量級上的時間、長度、溫度等等所有的數(shù)值，沒有任何一個是

11、可以直接測量的，因為目前咱們?nèi)祟惖募夹g(shù)和工具水平，還遠遠不能企及到那個數(shù)量級。但是，人類的心智卻做到了。這個時間表里面的每一個數(shù)字的背后，都是一堆嚴(yán)密的公式和演算，都有一群知名或者不知名的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家，他們是我們?nèi)祟愖钪腔鄣拇竽X?；氐綍r間表的第一個事件，“十維宇宙分裂”6，這就是我們今天的主題了：超維度空間。讓我們一起看看，兩百年來，科學(xué)家們是如何探究世界的本源的。STUD備注6：STUD備注6科學(xué)家發(fā)現(xiàn)時空是10維的，減去我們看見的3維時空還有7個維度，這些額外的空間必須進行緊致化處理，將其卷曲成普朗克尺度，因此我們看不到這樣的維度，加上1維的時間，正是我們現(xiàn)在看到的時空。10維超弦理論

12、避免了量子力學(xué)與廣義相對論合并時遇到的重整化問題，還在一定程度上連接了強力、弱力、電磁力以及引力四種基本力。有人認(rèn)為宏觀世界空間是三維的；微觀世界空間是三維空心球體，也可稱微觀世界空間是三維的，時間是四維的，空間總計十維。從一維空間到十維空間的說明： 零維：點的維度； 一維：線的維度； 二維：面的維度； 三維：立體的維度； 四維：時間的維度； 五維：翹曲時間的維度； 六維：可能性的維度； 七維：單一宇宙全部可能性的維度； 八維：多重宇宙的維度； 九維：翹曲多重宇宙的維度； 十維：全部世界的維度（同時也是點的維度）；讓我們先厘清一個重要概念：2維度和多維宇宙一只在直線上行走的毛毛蟲只能前后移動，

13、所以，我們把直線或曲線叫做：一維空間；一只阿米巴扁平蟲可以在球面上前后左右移動，所以，我們把平面或曲面叫做：二維空間；一只鳥在我們的空間可以上下前后左右移動，所以，我們的空間叫做是：三維空間；（加上時間一維，我們的世界是四維的，合稱時空。在這個時空中你要準(zhǔn)確標(biāo)定一個點，需要四個數(shù)字，比如：淮海路、馬當(dāng)路交界，二樓，下午四點。）依此類推如果，有人告訴你，多維空間（四維以上）的人，看著我們的保險柜或房子時根本就是內(nèi)外一目了然，就像我們看著二維平面上的圓圈一樣，你會不會大惑不解、無法想象、或者毛骨悚然？當(dāng)然，對于眼見為憑來說，這其實涉入了一個哲學(xué)難題。如果眼見才是真實的，那么高維度的對象就不是真實的

14、。但從另一個角度來看，人不過是動物中的一種，阿米巴扁平蟲只能感知二維的世界，我們?nèi)绾巫C明我們所能感知的所謂真實，豈不是也受限于我們自己的認(rèn)知條件？必須承認(rèn)的事實是：人類的大腦和眼睛，只是為了應(yīng)付三維空間和四維時空的各種情況演化出來的，因此它們不具備辨識和解析高維度空間物體的能力。十維空間入門級視頻（無法插入）超弦理論認(rèn)為：宇宙真正的時空，其實是一個十維的空間，其中四維是愛因斯坦的時空流形（也就是我們的日常生活空間），另外一個和它垂直的還有一個很小很小的六維流形。在這個十維空間中，有一種最小單位的弦縱橫其中。以類比的說法，十維空間是宇宙這座大琴的音箱，撥動這些弦造成不同的音高與音色，于是產(chǎn)生不同

15、的基本粒子，進而發(fā)展出所有的物質(zhì)與作用力。（最新的M理論7，有別于超弦理論，認(rèn)為宇宙是從十一維開始演進的。）STUD備注7：STUD備注7M理論：作為“物理的終極理論”而提議的理論，M理論希望能藉由單一個理論來解釋所有物質(zhì)與能源的本質(zhì)與交互關(guān)系。其結(jié)合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。為了充分了解它，愛德華威滕博士認(rèn)為需要發(fā)明新的數(shù)學(xué)工具。1984至1985年，弦理論發(fā)生第一次革命，其核心是發(fā)現(xiàn)“反常自由”的統(tǒng)一理論；1994至1995年，弦理論又發(fā)生既外向又內(nèi)在的第二次革命，弦理論演變成M理論。由于弦革命的巨大影響力，其主要研究者愛德華威滕(Edward Witten)被美國生活周刊評

16、為二戰(zhàn)后排名第六的“最有影響的人物”。M理論結(jié)構(gòu)圖3只有四種自然力STUD備注8：STUD備注8四種自然力與大一統(tǒng)：錢德拉塞卡的開創(chuàng)性工作以及霍金的深入研究表明，坍縮的恒星內(nèi)部密度增加變成宇宙黑洞后，星體對外部物體的引力增大。雖然我們尚不清楚被黑洞吞噬的光，是否在這種情形下已經(jīng)具有了質(zhì)量，但宇宙黑洞能夠吞噬一切物體的特性，卻讓科學(xué)家感到迷惑：是不是宇宙萬物統(tǒng)一于能量？由此，科學(xué)家提出了有關(guān)大一統(tǒng)的一種猜測：即，能量賦予物體內(nèi)在的和外在的運動能力，四種基本力是同源的，引力只是物體表現(xiàn)出來的其所蘊含的其他三種基本力的余力。兩千年來，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)我們宇宙的所有現(xiàn)象，都可以簡化成四個作用力：1、電磁

17、力（electromagneticforce)：包括電力、磁力和光本身，合稱為電磁力。電荷（磁級）正負(fù)相同為排斥力，相反為吸引力。由光子傳遞，與電量成正比，距離成反比。長程力，在四種力中第2強。2、強核力9 (strong nuclearforce)：是夸克之間的吸引力，由膠子傳遞（束縛質(zhì)子和中子于原子核中的是其附加效果由介子傳遞）。在有效距離內(nèi)，距離越大，力約大。短程力，在四種力中最強，也是恒星燃燒能量的自然力，氫彈的爆炸正是運用強核力的原理。STUD備注9：強核力的強度與距離成反比。當(dāng)兩個粒子貼近時，強核力幾乎消失。這種現(xiàn)象稱作“漸進自由”。3、弱核力 (weak nuclearforce

18、)：弱核力左右了部分放射性物質(zhì)的衰變形態(tài)，是造成衰變一類的衰變的力。由希格斯粒子(W+、W-、Z0)傳遞，較弱，短程力，作用在夸克級的粒子。是四種力中第3強的。4、重力10 (gravitational force，或稱引力）：由引力子傳遞，與質(zhì)量成正比，距離成反比。長程力，在四種力中最弱。STUD備注10：在16世紀(jì)末,人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落得快，因為偉大的亞里士多德是這么說的。伽利略，當(dāng)時在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽挑戰(zhàn)公眾的觀點，從斜塔上同時扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時落地，該實驗被評為最美物理實驗之一。伽利略，當(dāng)時在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職4為何要統(tǒng)一自然力？

19、一旦人類將所有的作用力整合成一個超作用力，這時會有什么突破？關(guān)于這一點，物理學(xué)家Paul Davies11寫到： “我們能夠改變時空的結(jié)構(gòu)，了解宇宙萬物的來龍去脈，讓物質(zhì)變得井然有序。控制超作用力后，我們便能任意地組合與改變粒子，制造出前所未有的物質(zhì)形態(tài)。我們甚至能左右空間的維度數(shù)，制造出具有不可思議屬性的人工世界。我們將成為宇宙的主宰?！盨TUD備注11：保羅戴維斯,知名理論物理學(xué)家、宇宙學(xué)家和天體生物學(xué)家，先后在劍橋大學(xué)、倫敦大學(xué)等著名高校從事研究，現(xiàn)在美國亞利桑那州立大學(xué)任教，并擔(dān)任“尋找外星智慧組織”（SETI）“偵測后任務(wù)小組”任主席。該小組由世界上最著名的科學(xué)家組成，任務(wù)是在浩瀚宇

20、宙里尋找外星智慧生物。幾十年如一日毫無斬獲，SETI的科學(xué)家們?nèi)绾味冗^每一天？每天早晨上班打卡，無所事事過完一天然后下班回家吃晚飯？戴維斯說，SETI科學(xué)家們的工作確實和普通人的沒什么區(qū)別?！鞍l(fā)發(fā)郵件，拉拉贊助，教教學(xué)生，想想怎么才能和外星人接上頭?！薄拔覀儚氖碌氖且豁椛衿妗O具挑戰(zhàn)的任務(wù)。它促使我們?nèi)タ紤]什么是生命，什么是智慧?！贝骶S斯說，“即使我們什么也找不到，這事兒還是很有趣?！北Ａ_戴維斯的上帝和新物理學(xué)回看一下人類掌握“力”的歷史：人類誕生的歷史超過數(shù)千萬年，在99.99%時間里，人類能夠掌握的能量只是雙手和肌肉的力量，大概只有八分之一馬力；十萬年前，隨著手持工具的發(fā)明，人類的能量輸出

21、倍增，達到一又四分之一馬力； 牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力12和運動定律，讓力學(xué)被簡化成條理分明的方程組?，F(xiàn)代機械原理催生出蒸汽機，人類掌握的能量達到數(shù)十到數(shù)百馬力；STUD備注12：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來，對以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠的影響。它第一次解釋了（自然界中四種相互作用之一）一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑。麥克斯韋爾13方程式，啟迪了愛迪生等發(fā)明家，人類進入電力時代，能量級數(shù)獲得飛躍，極大地改變了人們的生活。麥克斯韋爾13方程組STUD備注13：詹姆斯克拉克麥克斯韋爾，英國物

22、理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。經(jīng)典電動力學(xué)的創(chuàng)始人，統(tǒng)計物理學(xué)的奠基人之一。1856年，詹姆斯克拉克麥克斯韋爾被任命為阿伯丁的馬里沙爾學(xué)院自然哲學(xué)講座教授。在阿伯丁，麥克斯韋爾認(rèn)識了馬沙爾學(xué)院院長的女兒凱瑟琳瑪麗迪尤爾，凱瑟琳年長麥克斯韋爾七歲，美麗，身材比他略高，明朗坦率。1858年，麥克斯韋爾寫信給珍妮姨媽，把訂婚的事情通知她，還用詩句抒發(fā)了自己對凱瑟琳的感情（同年，兩人成婚）： 你和我將長相廝守在生機盎然的春潮里我的神靈已經(jīng)穿越如此廣闊的寰宇？我這就將我的整個生命導(dǎo)入這生機盎然的春潮將真正使三個自我穿越這世界的廣袤愛因斯坦的相對論為人類打開了核能利用的時代，人類掌握的能量提升到足夠摧毀自己所居住的行星

23、的程度。歷史地看，每當(dāng)人類控制一項自然力，都能大幅提升人類所能掌握的能量，讓整個社會改頭換面。（那么，未來的人類需要多大的能量？10E 20億電子伏特起步，超過了現(xiàn)在的一千億倍。否則，我們將無法使空間彎曲，解決航行到遙遠星際的難題；或者，在宇宙崩潰的瞬間，有足夠的能量打開六維宇宙，逃離滅亡的劫難。）下面，就讓我們按照時間順序，回顧一下人類整合四種自然力的歷程：（本文雖然涉及諸多專有詞匯，但我們盡量直白描述。理解這些前輩的偉大思想其實不難，并不需要多少艱深的專業(yè)知識，只要：一點常識一點邏輯一點耐心。）第一個走進這段物理史詩的，是一位數(shù)學(xué)家：黎曼。5黎曼，支持愛因斯坦的巨人牛頓曾經(jīng)說：“如果說我比

24、別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上”。按照牛頓的這種說法，黎曼毫無疑問正是支撐起愛因斯坦的那個巨人。一八五四年六月十日，一套新的幾何學(xué)誕生了。黎曼在德國哥廷根大學(xué)發(fā)表了著名的演說，徹底撼動了兩千年來從未被動搖過的歐幾里德幾何學(xué)。黎曼是位數(shù)學(xué)奇才，高中時期只用區(qū)區(qū)六天時間完全吸收了數(shù)論（Theory ofNumber)，那是一部八百五十九頁的艱澀巨著。黎曼挑戰(zhàn)希臘幾何學(xué)，認(rèn)為縱然歐幾里德的數(shù)學(xué)運算極為精確，它的根基卻只是常識與直覺的流沙，而不是扎實的邏輯推演結(jié)果。比如，歐式幾何說三角形三個內(nèi)角之和等于一百八十度，但這個看似簡單的問題，在數(shù)學(xué)史上卻從來沒有被嚴(yán)密證明過！而且，假如我們身處彎

25、曲表面的世界，這個公式就不成立了。（行文至此，我們必須向歐幾里德先生表達誠摯的敬意！每次想到他老人家兩千多年前寫就的幾何原本至今仍然是全世界的中學(xué)課本，我就不寒而栗！那些至今未被嚴(yán)密證明過的公理，一個生活于公元前300年的希臘人是如何發(fā)現(xiàn)的吶？如果這個世界有“神跡”，歐先生當(dāng)之無愧是其中之一?。┱f回到黎曼，他的研究領(lǐng)域甚至延伸到電學(xué)，他認(rèn)為電力與磁力實際上是同一種作用力的不同表象。據(jù)此他發(fā)展出作用力新解，作出了牛頓兩百年以降的首次劃時代重大突破，徹底推翻了牛頓的超距作用原則，他認(rèn)為：作用力源自于幾何學(xué)，作用力只是由于幾何結(jié)構(gòu)扭曲所造成的必然現(xiàn)象。（牛頓以降，科學(xué)界認(rèn)為作用力是一種兩個遙距物體的

26、即時交互作用，一個物體可以即時影響間隔一段距離的其他物體的運動。我們總結(jié)一下黎曼的偉大之處：1、他以多維空間理論簡化了所有自然作用力；認(rèn)為電力與磁力和重力一樣，只是高維空間彎曲產(chǎn)生的結(jié)果。2、他提出了蟲洞（warmholes）的概念，黎曼切口是多重連結(jié)空間的一個最簡單范例。3、他以“場”來描述重力，以“度量張量”（Riemannmetric tensor）描述空間里每一個點的重力場。（所謂“度量張量”，其實就是一組數(shù)字，類似坐標(biāo)。）黎曼英年早逝，并未找出電力與磁力的場方程式，也沒有計算出空間要褶皺到什么程度才足以描述不同的作用力，這幾項重要發(fā)展留給了麥克斯韋爾和愛因斯坦。STUD備注14：黎曼

27、留給后人的難題之一就是當(dāng)今著名的黎曼猜想，是希爾伯特(Hilbert)在1900年提出的二十三個問題的第八問題，現(xiàn)在又被列為千禧年七大難題之一。它要求解決的是黎曼zeta函數(shù)(s)的非平凡零點都位于復(fù)平面Re(s)=1/2直線上。數(shù)學(xué)家們把這條直線稱為臨界線。運用這一術(shù)語，黎曼猜想可以表述為：黎曼(s)函數(shù)的所有非平凡零點都位于臨界線上。黎曼猜想6狹義相對論，光速恒定 Emc我們贊美陽光！它不僅孕育了的生命，同時也照亮了人類的思想。愛因斯坦，是那個御光飛行、穿越時空的人。愛因斯坦小時候，常以簡單問題自問自答：“如果你追上一束光線，它看起來是什么樣子？你會不會看到一束靜止的光波，凍結(jié)在時間中？”

28、這個問題，讓他在后五十年里，帶領(lǐng)人類走進了時空神秘之旅。十六歲時，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)世界上似乎并沒有能夠追上光速的東西。二十六歲時，他用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)證明了這一發(fā)現(xiàn)。在瑞士專利局擔(dān)任低階職員的他，用麥克斯韋爾的場方程式推導(dǎo)出狹義相對論（special relativity）。用一句話概括狹義相對論，那就是：光速在任何恒動架構(gòu)里恒為常數(shù)。這個定理表面上看并不顯眼，但確是人類心靈的最偉大成就之一！愛因斯坦指出，無論我們怎樣加速，無論我們自身的速度如何，人們所能測量的光速是一樣的。對于這一結(jié)論，愛因斯坦給出了超脫凡俗的解釋，他認(rèn)為：導(dǎo)致這個結(jié)果的原因是：時間變慢了?。ㄟ@是石破天驚的一句）也就是說，我們移動的越

29、快，我們的時鐘就走得越慢，我們的量尺也越短，所以，我們測量的光速是不變的。愛因斯坦進一步思考：那么，幾乎所有的物體都必須使用時鐘與量尺來測量，既然時間和量尺都是變化的，所以我們必須校正所有的物理量（quantity），于是他導(dǎo)出了下一個重大的結(jié)論：質(zhì)量是從能量來的。這個結(jié)論，一舉推翻了十九世紀(jì)的兩大物理發(fā)現(xiàn)：質(zhì)量守恒和能量守恒。自此以后，質(zhì)量與能量被視為單一單位：質(zhì)-能（matter-energy）。二十六歲的愛因斯坦同時給出了質(zhì)能變動的方程式，那就是著名的 Emc。讓我們再來追尋一下狹義相對論的推導(dǎo)過程：光速恒定時間變慢質(zhì)量不恒定“質(zhì)量-能量”相互轉(zhuǎn)換 Emc 俠義相對論，統(tǒng)一了“時-空”，

30、也統(tǒng)一了“質(zhì)-能”。統(tǒng)一了“時-空”以及“質(zhì)-能”之后的愛因斯坦，進一步思考“時空”與“質(zhì)能”之間的關(guān)系，也就是狹義相對論所忽略的加速度，還有重力。 這導(dǎo)致了他的下一個巨大成就：廣義相對論。7廣義相對論，空間彎曲力學(xué)幾何學(xué)再次，愛因斯坦由一個簡單問題開始：“如果一個人處于自由落體狀態(tài)，他就不會感覺到自己的體重？”愛因斯坦透過這個簡單問題掌握了重力的基本特性：在加速度架構(gòu)下的自然律和重力場的定律是一樣的。這就是所謂等效原理（equivalence principle）。透過等效原理，愛因斯坦重新思考關(guān)于光速的問題：光速會受重力影響嗎？答案是肯定的，重力場會扭曲光線的行進路線。但是！但是，根據(jù)費瑪

31、最短時間原理，光線會采取兩點之間的最短時間路徑，愛因斯坦再次得出一個令人震懾的結(jié)論：如果我們可以觀測到光線以曲線前進，那就意味著空間本身是彎曲的?。ü庖郧€前進這一預(yù)測，已經(jīng)被后人的無數(shù)次實驗反復(fù)證明。）廣義相對論廣義相對論說明圖廣義相對論動態(tài)圖（外圍球圍繞中心做橢圓運動）偉大的愛因斯坦進一步得出結(jié)論：質(zhì)能的存在造成周圍時空的彎曲。我們前面講過，數(shù)學(xué)家黎曼早在一八五四年就提出了作用力與空間彎曲的關(guān)系，并提出了重力場論。愛因斯坦利用黎曼的研究成果，用數(shù)學(xué)形式表達了他自己的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)，這就是廣義相對論（general relativity）。讓我們再來追尋一下廣義相對論的推導(dǎo)過程：光線以曲線前進

32、光線走兩點間最短時間路徑空間是彎曲的“質(zhì)-能”造成“時-空”彎曲力學(xué)幾何學(xué)愛因斯坦的偉大，止步于他的第三次嘗試。在狹義和廣義相對論之后，他終其一生研究統(tǒng)一場論（unifiedfield theory ），簡單說，就是試圖尋找一個公式，能夠同時描述光與重力?？上?，他最終沒有成功。對這一問題給出答案的，是Theodor Kaluza和Oskar Klein兩位科學(xué)家，他們的理論我們稱之為“克魯查-克萊因理論”，簡單說，這個理論就是：在五維空間里，將光與重力的理論統(tǒng)一了起來。可是，第五維到底在哪里？克魯查說：第五維已經(jīng)崩解成一個圓圈，它的體積實在太小了，連原子都裝不下，因而也無法測量。一九二六年，克

33、萊因甚至計算出第五維的尺寸只有10E33公分（10的負(fù)33次方），而探測如此微小距離所需要的能量也就是是所謂蒲朗克能量（Planckenergy），相當(dāng)于10E 20億電子伏特，百萬兆倍于質(zhì)子蘊藏的能量。克魯查-克萊因理論在當(dāng)時并未收到廣泛關(guān)注和普遍認(rèn)同，領(lǐng)一時風(fēng)氣之先的是另一套全新的理論：量子力學(xué)（quantum mechanics）（碼了這么多字，原子物理學(xué)家終于登場了！）8量子力學(xué)，整合三種自然相互作用力一九二五年，以薛丁格15（ErwinSchrdinger）和海森堡16（WernerHeisenberg）為代表的一組科學(xué)家，已經(jīng)對原子運動給出了幾近完整的數(shù)學(xué)描述，我們稱之為量子力學(xué)。

34、STUD備注15：薛丁格，即薛定諤，量子力學(xué)奠基人之一，發(fā)展了分子生物學(xué)。大家熟知的量子力學(xué)思維實驗“薛定諤的貓”就是他提出的。這個實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質(zhì)在人的意識參與觀測的情況下是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯(lián)系起來，以此求證觀測介入時量子的存在形式。TED TALK：薛定諤的貓STUD備注16：維爾納卡爾海森堡，德國著名物理學(xué)家，量子力學(xué)的主要創(chuàng)始人，哥本哈根學(xué)派的代表人物，1932年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。量子力學(xué)是整個科學(xué)史上最重要的成就之一，他的量子論的物理學(xué)基礎(chǔ)是量子力學(xué)領(lǐng)域的一部經(jīng)典著作。鑒于他的重要影響，在美國學(xué)者麥克哈特所著的影響

35、人類歷史進程的100名人排行榜，海森堡名列第43位。這是一套與黎曼、愛因斯坦學(xué)說迥異的解釋自然力的理論，它的主要理論觀點包括：1、作用力是由于不連續(xù)的能量包交換而產(chǎn)生（也就是量子：quanta）；2、不同的作用力的產(chǎn)生來自于不同量子的交換；3、我們永遠無法同時知道次原子粒子的速度及其位置；這就是著名的海森堡測不準(zhǔn)定理，這個聽起來不怎么靠譜的定理，卻是半個世紀(jì)以來最經(jīng)得起任何實驗挑戰(zhàn)的一個定理，至今，還沒有任何一個實驗結(jié)果違背了這一條定理。所謂次原子粒子：就是比原子還要微小的粒子。海森堡測不準(zhǔn)定律在哲學(xué)上的意義在于，它從物質(zhì)構(gòu)成的最底層，將所有事物的產(chǎn)生和構(gòu)成，都解釋為機率的一個表現(xiàn)，而不是一個

36、必然的結(jié)果！換句話說，就是沒有所謂客觀存在，也沒有所謂必然結(jié)果。這一條，徹底撼動了唯物主義的基石。4、粒子有可能以有限機率進行穿隧或量子跳躍，并穿越不可浸透的障礙物。聽起來各種不靠譜是嗎？但是！這個理論不僅反復(fù)被實驗證明，而且人們甚至根據(jù)該理論制造出了隧道二極管（tunnel diode，或稱江崎二極管）。量子力學(xué)以光子（也就是光的量子）為例，認(rèn)為弱作用力和強作用力是源于能量量子的交換，并稱之為“楊米場”，這是楊振寧和他的學(xué)生米爾斯于一九五四年發(fā)現(xiàn)的理論。你造嗎？楊老師年輕的時候有多牛逼！到一九七O年代，楊米場已經(jīng)可以解開所有核子物質(zhì)的秘密，可以解釋有關(guān)于次原子粒子的任何實驗數(shù)據(jù)。在解釋電子與

37、光的交互作用時，其精確度達到千萬分之一，號稱是有史以來最精確的理論。科學(xué)界對這個理論如此有信心，以至于稱之為“標(biāo)準(zhǔn)模型”（Standard Model）。量子力學(xué)經(jīng)過五十年的發(fā)展，成功地整合了四種自然作用力的三種：強作用力弱作用力電磁力。但是，包括楊振寧本人在內(nèi)的許多科學(xué)家都認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)模型一定不是最終的大一統(tǒng)理論，主要原因是該模型并不包括重力！歷史地看，可以這么說：量子力學(xué)只是根據(jù)次原子粒子的部分外表特性做了整理，卻未對它們的來源做出任何說明。9超重力論，十一維空間統(tǒng)合四種作用力統(tǒng)合量子理論和重力，以創(chuàng)造出一個“萬有理論”17（Theoryof Everything），這個問題挫折了二十世紀(jì)最

38、聰明的心智，包括愛因斯坦、海森堡等等一眾科學(xué)界的巨擎和大碗，但均不可得。STUD備注17：萬有理論即愛因斯坦晚年追求的大統(tǒng)一理論或著說統(tǒng)一場論，是指在一個數(shù)學(xué)框架內(nèi)包容已知的四種基本自然力，統(tǒng)一現(xiàn)代物理的兩大根基量子力學(xué)和相對論，以闡明自然界更深層次本質(zhì)的物理理論，目前M理論是最有希望的萬有理論候選。一九七六年，紐約州立大學(xué)石溪分校的三位物理學(xué)家寫下了超重力理論。簡單說，這個理論對黎曼的“度量張量”模型進行研究，幾乎實現(xiàn)了愛因斯坦統(tǒng)合已知作用力的夢想。他們發(fā)現(xiàn)，在一個十一維的度量張量模型里，包含了自然界里幾乎所有的粒子與作用力：愛因斯坦的重力理論、楊米場與麥克斯韋爾場、還有夸克與輕子。如圖所示

39、： （圖中的括弧，代表一個十一維的黎曼度量張量場。如果把它簡化成四維，就是愛因斯坦的重力場；提高它的維度數(shù)，我們就可以推導(dǎo)出麥克斯韋爾方程組和標(biāo)準(zhǔn)化模型；最終，在十一維度，統(tǒng)合了代表四種作用力的所有方程組。）超重力理論雖然在模型上統(tǒng)合了四種作用力，但它的缺陷在于在很多關(guān)鍵節(jié)點上沒有具體量化的數(shù)學(xué)模型和公式。所以只能成為邁向宇宙統(tǒng)一理論慢慢征途上的一塊鋪路石。新的，也是最強大有力的物理學(xué)計劃已經(jīng)登場，它就是：超弦理論（Superstring Theory）10超弦，統(tǒng)合所有作用力和自然律一九六八年，超弦理論被意外發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時，兩位年輕的理論物理學(xué)家在歐洲核子研究中心（CERN）意外發(fā)現(xiàn)十九世紀(jì)數(shù)學(xué)

40、家尤拉完成的尤拉貝塔函數(shù)（Euler betafuncation）竟然符合幾乎所有描述基本粒子強交互作用所需的全部特質(zhì)。超弦理論圖示什么是弦論呢？愛因斯坦在后半生中，一直在尋找統(tǒng)一場論，即一個能在單獨的包羅萬象的數(shù)學(xué)框架下描寫自然界所有力的理論。他渴望以前人從未成功達到過的清晰來揭示宇宙活動的奧秘，由此而展示的自然界的動人美麗和優(yōu)雅。如今，相當(dāng)一部分物理學(xué)家相信他們終于發(fā)現(xiàn)了一個框架，有可能把這些知識縫合成一個無縫的整體：一個單一的理論，一個能描述一切現(xiàn)象的理論，這就是弦論。它正在實現(xiàn)當(dāng)年愛因斯坦?jié)M懷熱情追求的統(tǒng)一理論的理想。弦論可以用來描述引力和所有基本粒子。它的一個基本觀點就是自然界的基本

41、單元, 如電子、光子、中微子和夸克等等, 看起來像粒子，實際上都是很小很小的一維弦的不同振動模式，正如小提琴上的弦。弦理論中的宇宙弦(我們把弦論中的弦稱作超弦,以免與普通的弦混淆)可以作某些模式的振動。每種振動模式都對應(yīng)有特殊的共振頻率和波長。所有的基本粒子, 如電子、光子、中微子和夸克等等，都是宇宙弦的不同振動模式或振動激發(fā)態(tài)。每條宇宙弦的典型尺度約為長度的基本單位，即普朗克長度（10E -33厘米）。弦實在是太細(xì)微了，從遠處觀察，我們實在無法區(qū)分它究竟是弦的共振還是粒子。只有當(dāng)我們把粒子放大，我們才能看出那根本不是一個點狀粒子，而是一種振動弦。按照超弦理論，粒子并非是宇宙的基本元素，物理定

42、律就相當(dāng)于琴弦的合音定律。弦論博大精深，可以解釋所有的自然基本定律。簡言之, 如果把宇宙看作是由宇宙弦組成的大海，那末基本粒子就像是水中的泡沫, 它們不斷在產(chǎn)生, 也不斷在湮滅。我們現(xiàn)實的物質(zhì)世界, 其實是宇宙弦演奏的一曲壯麗的交響樂 !甚至包含生命復(fù)雜信息和編碼的去氧核糖核酸（DNA）分子，也是類似弦的結(jié)構(gòu)。弦，是能夠儲存大量數(shù)據(jù)的最精簡的方式之一。超弦理論，以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的弦場理論，統(tǒng)合了所有的自然律和作用力，菲爾茲獎?wù)拢ㄖZ貝爾獎沒有設(shè)立數(shù)學(xué)獎，菲爾茲是數(shù)學(xué)界的最高獎項）獲得者維藤說：“所有物理學(xué)上的偉大思想，都是超弦理論的副產(chǎn)品。”11羅摩奴詹，確立十維宇宙超弦理論似乎包含了所有

43、的物理學(xué)知識，極其廣博精深。許多科學(xué)家認(rèn)為，這是二十一世紀(jì)的物理學(xué)，意外落入二十世紀(jì)，但是人類還沒有發(fā)明二十一世紀(jì)的數(shù)學(xué)，來精確描述它。有一個重大秘密：我們只能在二十六維與十維中定義弦論，否則就無法用弦論整合已知的物理定律。解開這個秘密的，是堪比當(dāng)年黎曼的另一位數(shù)學(xué)天才羅摩奴詹（Srinivasa Ramanujan）。羅摩奴詹羅摩奴詹一八八七年出生于印度，少時坎坷，甚至沒有通過升高三的考試。二十六歲那年，他給著名數(shù)學(xué)家哈代寫了一封信，信中包含了一百二十個定理。這位貧窮孤立的印度哥們，完全不知道歐洲數(shù)學(xué)界的任何研究資訊，純粹憑個人才智、按照自己的方法，重新推導(dǎo)出歐洲百年數(shù)學(xué)史的所有重要定律。羅

44、摩奴詹的研究成果包含了三冊四百多頁的筆記，其中包含了四千多個公式。后人在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了羅摩奴詹模函數(shù)18（Ramanujan funcation），這是一個奇特的包含了高達二十四次乘冪的數(shù)學(xué)式。這些數(shù)學(xué)式證明：弦論只有在十維中才是自洽的。也就是說，產(chǎn)生我們現(xiàn)存宇宙的那個高維度宇宙，它的維度數(shù)一定是十?。?994年開始了弦論的第二次革命。此后誕生的“M理論”被認(rèn)為是最新的大一統(tǒng)理論模型，M理論認(rèn)為：歷史上五種不同的弦論在本質(zhì)上被證明是等價的，它們可以從11維時空的M理論導(dǎo)出。）STUD備注18：1920年，拉馬努金在臨終前給他的導(dǎo)師英國數(shù)學(xué)家G. H。哈代寫了一封信，概述幾個此前從未聽說過的新

45、數(shù)學(xué)函數(shù)。他自稱在夢中想出這些函數(shù)，對它們的特性存在強烈的直覺。幾十年后，美國研究人員證明了拉馬努金所提出數(shù)學(xué)函數(shù)的正確性，可用于解釋黑洞的行為。美國埃默里大學(xué)數(shù)學(xué)家肯-小野表示：“我們破解了他最后幾封神秘信件中的問題。對于數(shù)學(xué)領(lǐng)域的研究人員來說，這個問題存在了90多年?！绷_摩奴詹相關(guān)函數(shù) 羅摩奴詹基本等于神的一切寫到這兒，這一段物理詩史基本可以告一段落。從黎曼、愛因斯坦的重力場，到量子力學(xué)，到超重力論，到超弦理論，到M理論，人類歷史上這些偉大的智慧頭腦，前赴后繼探尋宇宙的真理，已經(jīng)為我們描述了宇宙誕生的全過程，也就是開始于10E34秒的創(chuàng)世時間表。讓我們一起看看，弦論以降，科學(xué)到底是怎樣解釋

46、我們所存在的這個宇宙的：12宇宙的生滅一、宇宙的誕生正如我們之前所介紹的那樣，創(chuàng)世的剎那，開始于“大爆炸”BigBang，自10E34秒開始，歷經(jīng)150億年形成我們今天的宇宙。宇宙“大爆炸”的實驗證據(jù)主要有以下四點：1、經(jīng)由測量恒星光線的扭曲的現(xiàn)象，一再證實恒星正以高速遠離我們而去，而且，離我們越遠的恒星或星系，會以越高的速度遠離我們而去；2、“大爆炸”理論預(yù)測宇宙中氦與氫的比例應(yīng)該接近25% : 75%，實際測量數(shù)據(jù)與該預(yù)測高度吻合；3、通過對放射性物質(zhì)衰變的測量，我們可以為地球上的巖石和隕石斷年，目前沒有發(fā)現(xiàn)任何物體可以追溯到“大爆炸”之前；4、“大爆炸”產(chǎn)生了宇宙回音，這種微波輻射至今仍

47、在宇宙回響，一九六五年，人類偵測到了這個微波背景輻射19（microwave backgroundradiation）。STUD備注19：宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性或者黑體形式和各向異性的微波輻射，也稱為微波背景輻射，特征是和絕對溫標(biāo)2.725K的黑體輻射相同，頻率屬于微波范圍。宇宙微波背景輻射產(chǎn)生于大爆炸后的三十萬年。大爆炸宇宙學(xué)說認(rèn)為，發(fā)生大爆炸時，宇宙的溫度是極高的，之后慢慢降溫，到現(xiàn)在（約150億年后）大約還殘留著3K左右的熱輻射。宇宙誕生時間軸二、宇宙的滅亡我們先看看每顆恒星的生命歷程： 恒星由大量氫氣聚合形成，氫元素融合形成氦，由于氫質(zhì)子的重量超過氦質(zhì)子的重量，因此

48、氫聚合成氦時就會有多余的質(zhì)量，這些質(zhì)量依據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能公式Emc成為能量，這個能量將原子核束縛在一起，并將部分能量釋放出來，使太陽發(fā)光發(fā)熱。之后，經(jīng)過數(shù)十億年光陰，氫氣逐漸耗盡，核熔爐逐漸熄滅，重力成為優(yōu)勢作用力使恒星兩次塌陷，恒星溫度此時會急劇升高，成為“紅巨星”，再然后成為“白矮星”20，“白矮星”爆炸成為“超新星”和“中子星”，中子星由于重力繼續(xù)塌陷，最后成為“黑洞”。宇宙的滅亡STUD備注20：白矮星超越錢德拉塞卡極限會爆炸。Chandrasekhar limit 錢德拉塞卡極限指白矮星的最高質(zhì)量，約為（3 10的30次方）公斤，是太陽質(zhì)量的1.44倍。這個極限是由錢德拉塞卡計算出的

49、。在1935年皇家天文學(xué)會的會議上，24歲的錢德拉塞卡終于得到宣讀自己論文的機會。在當(dāng)時，恒星的白矮星階段被認(rèn)為是一切恒星演化過程的最終階段。但是錢德拉塞卡的計算表明，當(dāng)恒星質(zhì)量超過某一上限時，它的最終歸宿將不會是白矮星。當(dāng)錢德拉塞卡在會上宣讀完自己的論文后，當(dāng)時天體物理學(xué)界的權(quán)威愛丁頓走上講臺。他當(dāng)眾把錢德拉塞卡的講稿撕成兩半，宣稱其理論全盤皆錯，原因是它得出了一個“非常古怪的結(jié)論”。聽眾頓時爆發(fā)出笑聲。會議主席甚至沒有給這位年輕人答辯的機會。與愛丁頓的爭論持續(xù)了幾年，沒有一個權(quán)威科學(xué)家愿意站出來支持錢德拉塞卡。最后，他終于明白應(yīng)該完全放棄這個研究課題。在1937年到了芝加哥大學(xué)以后不久，他

50、把自己的理論寫進了一本書里，然后不再去理會它。差不多30年后，這個后來被稱為“錢德拉塞卡極限”的發(fā)現(xiàn)得到了天體物理學(xué)界的公認(rèn)。然后又過了20年，錢德拉塞卡獲得了諾貝爾獎。1983年，當(dāng)他從瑞典國王手中接過諾貝爾獎?wù)聲r，已是兩鬢斑白的垂垂老者。在這一歷程中，恒星內(nèi)部的元素按照“結(jié)合能量曲線“依次變化。恒星中的氫元素按照這個曲線一再融合成為更重元素之后便會到達鐵，而無法再制造出額外的能量，這時，恒星崩潰并釋放出大量熱量，超新星于焉誕生，這種劇烈爆炸將星體炸碎并將殘骸遍灑星際空間，成為孕育新恒星的種子。在描述完恒星的生命周期后，我們再看看包含無數(shù)顆恒星并見證無數(shù)次恒星生滅的宇宙本身，它將何去何從？根

51、據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，宇宙的結(jié)局無限悲泣。要么，就是不斷膨脹，直到溫度接近絕對零度；要么，就是大崩墜，收縮成一團火球。如果宇宙是一個無限邊界的開放宇宙，它就會被“冰”毀滅；如果宇宙是一個有邊界的封閉宇宙，它就會被火毀滅。物理學(xué)家通過平均密度來判斷宇宙到底是不斷膨脹還是會逆轉(zhuǎn)走向大崩墜，如果宇宙平均密度小于10E29 克/立方公分，宇宙就會不斷膨脹，否則，將會陷入大崩墜。量子力學(xué)還描述了另外一種宇宙消亡的情景，那就是質(zhì)子和中子衰變。根據(jù)大一統(tǒng)理論，我們所知道的一切物質(zhì)，包括太陽系和地球、也包括智慧生物身體內(nèi)的質(zhì)子和中子最終都會分解。13問題是：產(chǎn)生宇宙大爆炸之前是什么？在了解了恒星乃至整個宇宙

52、的生命歷程之后，必須要回答的問題是：在這個剎那之前吶？是否有那個第一推動力？或者說，是否有那個點燃Big Bang的上帝存在吶？數(shù)百年來，伴隨著科學(xué)發(fā)現(xiàn)的不斷積累，宗教界關(guān)于上帝存在的堅持已經(jīng)退守到這樣一個境地，那就是說：大霹靂之前到底發(fā)生了什么？牛頓生前并沒有能夠解答這個關(guān)于“第一推動”的問題，他把它歸功于“上帝之手”。但事實上，以超弦理論為集大成者，今天的科學(xué)家群體，不僅給出了BigBang創(chuàng)世之后的宇宙發(fā)展歷程（包括宇宙消亡的歷程），同時也給出了Big Bang之前的宇宙存在的假說，那就是關(guān)于平行宇宙、黑洞、蟲洞等相關(guān)理論。這些理論在解答了“第一推動”這個疑問的同時，再次撼動了上帝存在的

53、證明。昔日尼采有言“上帝已死”，現(xiàn)在霍金在大設(shè)計第一頁上就宣稱“哲學(xué)已死”，因為“哲學(xué)跟不上科學(xué)，特別是物理學(xué)現(xiàn)代發(fā)展的步伐”。這是一個極為傲慢的“宣言”。他的意思是，世界本源是所有哲學(xué)流派的終極思考，而現(xiàn)在科學(xué)界已經(jīng)給出了世界本源和宇宙發(fā)展的全部解釋，所以，哲學(xué)的使命已經(jīng)終結(jié)了。的確！“唯物”、“唯心”，甚至“客觀存在”，都已經(jīng)被量子理論、超弦理論徹底動搖！與此同時，上帝也被霍金“掃地出門”，他在大設(shè)計末尾宣稱：因為存在像引力這樣的法則，所以宇宙能夠“無中生有”，自發(fā)生成可以解釋宇宙為什么存在，我們?yōu)槭裁创嬖凇Ｋ浴安槐仄砬笊系廴c燃導(dǎo)火索使宇宙運行”。也就是說，上帝現(xiàn)在不再是必要的了。（請

54、參看霍金哲學(xué)已死，朱清時物理學(xué)步入禪境：緣起性空）14霍金，平行宇宙STUD備注21：平行宇宙（parallel universes）是指多元宇宙中所包含的各個宇宙。多元宇宙是一個理論上的無限可能存在的宇宙集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空間、時間、物質(zhì)、能量以及描述它們的物理法則和物理常數(shù)。物理學(xué)家休埃弗雷特提出了自己對量子測量問題的想法。他指出，在量子力學(xué)中，存在多個平行的世界，在每個世界中，每次量子力學(xué)測量的結(jié)果各自不同，因此不同的歷史發(fā)生在不同的平行宇宙中。黑洞是使霍金名滿天下的研究，在那之后，他創(chuàng)立了量子宇宙學(xué)（quantumcosmology），以愛因斯坦的古典宇宙學(xué)為

55、出發(fā)點，再將整個宇宙量子化，試圖完成那個前輩物理學(xué)家的未竟事業(yè)“統(tǒng)一場論”，統(tǒng)合小到夸克、大到銀河星際甚至整個宇宙的所有自然律。事實上，霍金的理論甚至遠遠超出了我們的宇宙！他的新構(gòu)想是將整個宇宙看成一個量子粒子，用宇宙波函數(shù)來描述多重宇宙（不止一個，是無數(shù)個宇宙）的無窮集合。按照霍金的理論，我們的宇宙，只是無數(shù)的平行宇宙之一，每個宇宙都透過復(fù)雜的蟲洞系統(tǒng)與其他宇宙相連結(jié)。如果霍金說的沒錯，世上就存在著無數(shù)的平行宇宙。其中很多宇宙具有不同的物理常數(shù)，大多數(shù)宇宙都是一片死寂，不具備孕育生命的物理定律。但是在某一個宇宙中，它的物理定律恰好符合生命的條件，這就是我們的宇宙。如果這種理論屬實，我們就不必