|
在德谟克利特的时代，他相信世间的一切，就是无限的空间和在空间中运动的原子。  这个观念一直延续了将近两千年，到了牛顿的时代，人们虽然对于物质和运动的理解都有了天翻地覆的变化，但是对于空间的认识还是一直不变。 空间就像是一个剧场，只是提供了一个舞台，各种物质在这个剧场里粉墨登场。而且这个剧场特别结实，不论这些物质怎样演变，都不会对空间产生任何影响。 但是突然有一天，这个剧场突然闯进了一个新的演员，开始颠覆人们的想法。这个新的演员叫作「场」，就是我们常说的电场、磁场那个「场」。 场的发现太重要了，可以说给人类开启了全新的时代，从20世纪到今天的那些神奇科技，像是收音机、电视、电话、电脑、卫星、互联网、WiFi，如果人类没有发现电磁场，这些改变我们生活的发明都不可能出现。 不过，电磁场也给科学家们出了难题。 科学家们发现，场、空间、力、原子，这几样东西之间的关系越想越乱，怎么捋都捋不清楚。尤其后来，科学家们提出了「引力场」的概念，那引力到底是原子和原子之间的相互作用，还是一种场呢？原子在空间里的运动，和引力场的活动，这中间又是怎么样的一种关系呢？ 科学家们发现，没法找到一个统一的理论，把这些事儿一股脑说清楚。这个时候，又有一位天才科学家找到了答案，这个人还是爱因斯坦。 今天我们回头看，只能感慨爱因斯坦的天才，因为他只靠一个答案，就解决了这个问题，这也是人类思想史上最闪亮的时刻之一。 爱因斯坦问，如果说空间和引力场实际上就是一回事儿呢？这个极其简单而又优美的想法，就是广义相对论的基础。 用广义相对论的角度看世界，世界又变得简单了，什么空间、粒子、电磁场、引力场之间的糊涂账没有了，世界变成了只有粒子和场。 而所谓的空间，其实就是引力场。 而且，空间不再是一种没法改变的神秘存在。因为引力场是一种场，它会运动与起伏。用爱因斯坦的比喻来说，我们并非被容纳在一个无形固定的脚手架里，我们是活在一个巨大的、活动的软体动物内部。 太阳使其周围的空间弯曲，地球并不是因为什么神秘力量才围着太阳转，而是在倾斜的空间中沿直线运动。行星环绕太阳运动、物体下落，都是因为它们周围的空间是弯曲的。就像在漏斗中转动的珠子：不存在什么漏斗中心产生的神秘的力，是漏斗壁那个弯曲的特点使珠子旋转。 这是对世界的极大简化。空间不再与物质有分别，空间成了物质产生的一种效应，就像是一枚吸铁石摆在那里，周围就有磁场一样，任何一个物质的旁边就会产生引力场，空间成了物质自带的一种属性。 广义相对论的诞生，终于把物质和空间的关系捋清楚了。但是还有另一笔糊涂账，让爱因斯坦和之后的几代物理学家都头疼不已。这就是广义相对论和量子力学之间的巨大矛盾。 如果一名大学生上午听了相对论的课，下午又听了量子力学的课，然后这个学生得出结论，说教授们都是糊涂蛋，他这么想是可以原谅的。因为广义相对论和量子力学之间有太多不一致，或者是互相矛盾的内容。更诡异的是，两个理论都非常好用，从各种实验来看，大自然就像是个两面派，一边对着广义相对论说，你是正确的，一边又对着量子力学说，你也是正确的。可是这两个理论有很多地方都是相反的。 前边咱们说到，科学家们一直想找到一个可以解释一切的万有理论，目前来看，万有理论最大的障碍，就是怎么把广义相对论和量子力学糅合到一起去。 比如在空间的问题上，广义相对论和量子力学两种理论就打起来了。 广义相对论说，空间是一种场，就像是一个巨大的软体动物，可以弯曲伸展。这个场是连续不断的。 但是量子力学告诉我们，连长度都有最小的、不可分割的单位，所以根本就没有连续不断的东西。 你看，这就是矛盾，那这种矛盾怎么调和呢？ 这就要说到咱们一开始提到了「量子引力理论」了。虽然量子引力理论还只是一种猜想，但却是目前最能解决矛盾的理论。 实话实说，量子引力理论很深，而且很多地方确实是反常识的，但是罗韦利找到了一种比喻，用一种极简的方式，帮助我们更好地理解这个理论的核心。 引力场更像是一块布料，乍一看，它是一大片，连绵不断的，但是如果你更细致地观察，你会发现这一片布料是由无数根线编织出来的。空间也是如此，它看起来是连续的，只不过是因为我们无法感知更细小的尺度，看不到那些细小的线。而那些细小的线，其实就是微小的粒子形成的微小的场，叠加在一起，就成了大的引力场。 这就是空间的本质。 说到这，咱们往回倒一倒，你还记得第一个问题，物质的本质是什么吗？物质的本质是微小粒子相互作用的过程。 你看，物质的本质是微小粒子相互作用的过程，空间的本质是微小粒子形成的微小的场。于是，从量子引力理论，也能导出那个结论：空间和物质没有区别，都是微小粒子的产生出来的。 于是，量子引力理论就说，其实无论是光、能量、空间、物质，世间的万事万物，其实都只不过是一种实体的不同表现形式，物理学家给这种实体起了个名字，叫「协变量子场」。 这个结论看起来很奇特，非常反常识，但是却有严密的物理学和数学可以支持。有越来越多的证据在支持量子引力理论。虽然它仍然是一种猜想，但是已经是当下最能揭示物质和空间本质的猜想了。 |
|
|
