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《诗意的宇宙》
(奥)斯特凡·克莱因
中信出版集团
这不仅仅是一本书,更仿佛是一艘能够破解宇宙密码的智慧飞船,通过十个章节,为我们打开了十扇通往宇宙世界的窗户,引领我们通向宇宙大爆炸、宇宙微波、宇宙起源和希格斯场的深䆳领域,到达视界之外的未知。
我已经乘坐着这艘满载想象和灵感的飞船,怀惴着诗意盎然的好奇心,向多重宇宙出发。在浩瀚无垠的宇宙中,穿梭于层层叠叠的氢云和星尘之间,掠过幽深的“暗物质”,追着神秘莫测的光子,穿越138亿年的宇宙时空,看到了蔷薇枯萎的花底正悄然孕育着新生命。而那束穿越了一百多亿年的闪烁不定的星光,恰好与我们同乘一艘时空飞船,这束星光来自宇宙的起源吧。
在十几亿年前的时间站台上,与孕育这些生命的氧气泡、蓝细菌相遇,看到了濡湿蔷薇花瓣的那颗露珠,来自浩瀚宇宙的馈赠,领略到理查德·费曼思考的蔷薇之美,看到了熄灭的恒星坍缩成黑洞,继而吞噬光与物质,引力波则使宇宙荡起涟漪。通过爱因斯坦对光子刨根究底的探索,对宇宙是弯曲的假设,又灵光乍现地推导出广义相对论,感受到想象和好奇心是科学家的翅膀,爱思考和会提问是科学发现的双轮。在彭齐亚斯和威尔逊通过寻找干扰卫星天线的鸟粪而联想到宇宙大爆炸理论,发现要想获得对自身处境更深层次的洞见,就必须放下惯常的视角。
因为突破了常规思维,作者斯特凡·柯莱因从黑胡子变成白胡子的惊异瞬间,探索到宇宙的开端。在神秘的原子运动中,玻尔兹曼找到了促使时间消逝的原子运动,从而发现了熵增定律。熵越大,宇宙越老。
我们的世界正在被扫描、采集、转译成机器可以读取的信息,拉普拉斯幻想智慧生命足够广博,能够解析一切数据。可是天气预报为什么总是失灵?那是拉普拉斯妖的落败。自然的内在世界充满惊喜和意外,充满了不可预测性,即使是宇宙计算机业难以胜任DNA基因密码的破解,而这正是生与死的边缘。
世界各处均为一处。量子纠缠的本质在于,携带着两个粒子历史的信息是不可摧毁的。无论距离多远,这种信息都不会丢失。量子力学讨论的是自然向观察者传递的信息。一则侦探故事体现了量子纠缠的真实。格洛克探员利用量子力学破解了发生在伦敦和纽约SoHo区的珠宝盗窃案并不是团伙作案,只是源于量子纠缠的心电感应。这是不是听起来天马行空?那么请到这座“飞船”的第五扇窗户去探究其中奥妙吧。1982年,法国物理学家阿兰·阿斯派克特做出一个20世纪最重要的物理实验之一,证明了不同地点的事件之间没有事前约订和交换信号也会存在内在联系。两个光子只要同时由同一个原子发出,它们就会组成一对命运相连的“共同体”。2022年诺贝尔物理学奖授予了法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)等三人。
维斯瓦娃·辛波丝卡在诗歌《三个最奇怪的词》的末尾写道:当我说“无”的时候,我在无中生有。一把锤子砸到大拇指,让我们疼痛难忍。但你会想到锤子和其他所有物质一样,是由虚空组成的吗?为什么这虚空的东西能带来如此强烈的疼痛?这种虚空是真实的吗?希格斯场就像一片巨大无比的雪原,漫无边际地均匀地包围着我们。质量小的电子就像滑雪者,质量大的夸克就像徒步者,而完全没有质量的光子就像天空中的鸟儿,它们都在希格斯场以各自的速度运动,因而世界上才可能产生稳定的物质。这种奇怪的希格斯场,是在宇宙大爆炸后的宇宙膨胀和冷却阶段形成的。各自独立的物质粒子没有质量,以光速在希格斯场飞行,在产生于真空的希格斯玻色子的黏滞作用下出现了阻力,从而让粒子看起来有了质量,可见这种通过真空产生的阻力就是质量。这项耗资超过100亿欧元的实验告诉了我们:我们人类的存在得益于那虚空中的微妙变化。我们确实是生活在一个“矩阵”之中。汉诺威公爵管理图书馆的天才哲学家莱布尼茨设想的无所不包的“无”,并不是绝对真空的状态,而是一种无形的状态。我们所经历的一切都是这个舞台上的一出戏——无中有序,一闪而过。这些有序的事物,我们称之为铁锤、大拇指、地球、天空、男人和女人。
宇宙中超过80%的物质都是暗物质。而暗物质算得上是21世纪人类认知过程中最大的挑战之一。目前,人类对于决定着宇宙的命运的奇异能量的属性一无所知。天体物理学家探测到宇宙膨胀的速度没有减缓或者收缩并毁灭,相反其正在变快,美国宇宙学家迈克尔·特纳将这种加速膨胀的力量命名为“暗物质”。我们熟知的物理学中的四种基本力——强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力,这些力的作用都是吸引(也可以排斥)。暗能量的作用却是驱散所有物质。与其他四个已知的自然力比起来,这种暗能量看起来非常稀薄——就像是一滴滴入汪洋中的墨水。暗能量虽然微弱,但恰好足以形成稳定的宇宙结构,而且充斥在整个宇宙之中。
这艘飞船载着我们到达最后一站,是《我们为何存在——生命的诞生和暴胀理论》。我们遨游在浩瀚宇宙中,探索到人类的出现并不是宇宙运行的偶然。智慧生命的出现不仅仅是可能的事件,而且是大概率事件。我们的存在并非无足轻重。宇宙是具有多样性的,就像云中漂落的雪花。各类宇宙的集合被称为“多重宇宙”。黑色的夜空告诉我们,肉眼所见的宇宙是有尽头的,抑或两者皆有尽头。尽头之外是什么?宇宙在开端之前发生了什么呢?由此可见,我们探索宇宙奥秘的旅程才刚刚开始。人类最大的荣光是我们不会因此停止探索世界的脚步。
这是一部能够给我们带来多巴胺的科普读物。它以生动、诗意的语言,深入浅出地向物理学的小白们科普了许多有趣的物理知识,让我们感受到深邃的物理学和宇宙知识,与我们的日常生活是如此贴近。我们每一个人都埋头在自己的时间和琐事中,日复一日,年复一年,逐渐衰老、消逝。如果我们能够常常抬头仰望星空,能够不那么习以为常地看待四季的变化、生老病死,能够时常保持孩童般的好奇,坚持阅读广博的书籍,并且经常思考和提问,那么我们将能够突破认识的局限,攀爬在真知这架螺旋梯上,穷尽智慧到达一个更为广阔的真实世界,这就是我们启程的目的。
这是一本值得我们阅读的有意思的书,如果你跟我一样,也是名资深的文学阅读者,一定要来读读这本耳目一新的书;如果你正在为千篇一律的生活感到乏味,为如何教育孩子的问题而苦恼,为金黄的银杏树叶飘落满地而惆怅,为枯燥的物理学而发愁,那么请跟随我一起搭乘这艘满载人类智慧和宇宙知识的飞船,向宇宙之外遨游吧。
斯特凡·克莱因是物理学家中的诗人,诗人中的物理学家。我们跟着他,既可以感受到诗意的浪漫,还可以领略到科学的魅力。《诗意的宇宙》这册小书,如同写给宇宙的情书,以太空银为封面颜色,两个相连接的漏斗,像多重宇宙,中间插着一束似乎余香缭绕的玫瑰,玫瑰之下是一个充满能量和暗物质的地球,每一章节的第一页都是一张无限延伸的宇宙图片。如此精美的装帧,让我们在愉快的阅读中,不但可以看到最近20年间的物理学的新进展,还可以沿着历代大师的足迹,看到未来的新地图,改变我们对世界与自身的看法。还可以针对书中提到的每一位物理学家,进行延伸阅读。比如,理查德·费曼的《别闹了,费曼先生》和法国天文学家、作家卡米伊·弗拉马利翁《大众天文学》,都值得我们去阅读。
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