时间简史②：构成宇宙的不确定粒子，上帝的秘密

在19世纪，科学理论尤其是牛顿力学取得了相当大的成功。当时的人们认为，不管是什么物体，大到一架飞机，小到一只蚊子，只要能掌握它当下的位置和速度，就可以预测它在未来某个时刻的位置和速度。这不难理解，可是如果把这个说法推广到由粒子构成的宇宙里，问题就来了：既然能预测每一个粒子的情况，那就应该能预测整个宇宙的发展才对，但事实证明不行，你看，两百多年过去了，我们不还是没法预知未来嘛。

为什么会这样呢？上世纪初，一位叫海森堡的德国物理学家找到了答案原因是，我们没法同时知道某个粒子的位置和速度。也就是说，你要知道它在哪，就不知道它跑多快；反之，如果你知道它跑多快，你就不知道它在哪儿。这就是量子力学的一个基本原理不确定性原理。

正是因为这个原理的存在，我们的世界没法确定，换句话说，就是万事皆有可能。在量子力学的世界里，任何看似不可能的事件，都有可能发生，只是概率非常低，比如你打台球，球往天上飞、下雨雨点不是直线下坠，而是在空中拐弯等等。同样道理，那些被看作必然的事件，比如玻璃杯从高处摔下来会碎，也仅仅是量子世界中的高概率事件而已。

那么，量子世界究竟是什么样呢？在这里，一切都由基本粒子组成。其中，一些有质量的粒子组成了我们看得见摸得着的物质，比如，质子和中子组成原子，原子又拉上其他原子组成分子，分子最终以各种各样的形式联系在一起组成物体。这些粒子可以被探测到，被称为'实粒子”。还有一些粒子可以携带巨大的能量，从而形成宇宙中的四种基本作用力：引力、电磁力、弱核力和强核力。这些粒子是被假想出来的，作为力的载体，它们被称为'虚粒子”。

尽管这些作用力和粒子各不相同，但物理学家认为，在宇宙中的某个时刻，空间里存在着大量的能量，此时，所有的物质几乎全都以能量的形式存在，也没有电磁力、强核力和弱核力的区别，所有粒子都一样。由于这个理论预测的能量场把我们已知的作用力统一起来，所以我们管它叫'统一场论'。

不过，有一个例外，它就是传递引力的“引力子”。为什么要把引力子排除在外呢？因为它有点特殊，首先，大家知道引力和质量有关，由于基本粒子的质量太小，所以它们之’目的引力也非常弱。这样一来，在有关量子的数学计算中，跟其他的基本力相比，引力就成了可以忽略的部分。而另一个原因在于，引力总是会把物质拉在一起。这样一来，当大量引力子聚在在一起时，就会吸引物质，物质聚集产生更大的质量，又形成更大的引力，如此不断叠加，最终导致引力趋向于无穷大。但问题是，物理学家们认为宇宙里不应该有这样的区域，但目前又没有办法解决无穷大的问题，所以在此之前，引力就只能在外面“孤身一人'了。

在空间中，引力干的叠加效应会导致种特殊的结构黑洞。看起来，楚引力聚集的地方到底什么样，去那个“漆黑一片”的地方走一想要弄清我们还得走。

下一篇详细描写黑洞，敬请期待！

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