世界什么样(2)

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宇宙什么样之二:物质的起源

我们所处的空间是一个连续的整体,而任何的量都是离散的,我们怎么才能把这个整体割裂开来、定量地加以描述呢? 在远古时期,人们认为世界是由空气、土、水、火四种元素组成的;但实验表明,空气还是由别的东西组成的。Parmenides(古希腊哲学家)认为运动、变化是不可能的,也不可能无中生有(something come from nothing);Zeno提出了一系列悖论来支持他,而Democritus则提出了原子的概念来反驳。

现代原子理论是Dalton于1803年提出的,它足够解释化学反应的规律了;Mendeleev的元素周期表则揭示了原子量的排列规律; 1889年J.J. Thomson发现了电子; 1911年Rutherford发现了原子核;在此基础上,Bohr 提出了原子的行星模型;而Millikan 的滴油实验测出了一个电子的带电量。

粒子加速器的建成,让人们发现了几百种亚原子粒子。基于此,物理学家们提出了一个标准模型,认为世界由12种基本粒子(装在一个袋子里,不可取出)和4种力组成;世界不是无限可分的:最小的时间间隔为10的负43次方秒,最小的空间间隔为10的负35次方米(一个光子每次跳过的距离)。

人们把粒子想像为点状的,没有大小;而弦又是什么样的呢?没有粗细、长度约为10的负34次方米的、一维的、虚拟(不可见)的物体。这就是当今弦论中的基本概念。弦,扫过时间,形成“世界面”(World Sheet);弦,相互碰撞、缠结、分裂,形成一至九维的不同形体。

弦是不是无中生有的“无”呢?我思考了很久。从无意中拍到的照片里,我看到光线像游丝一般向前迂动,方向与照射方向垂直。在冥思苦想的某天夜里,在梦中,我站在银河系的侧下方,看见星光点点;又有一夜,眼前满是五颜六色的丝带,伸向四面八方。

这就是了:弦便是世界的最小组成单位,那五颜六色即是不同的温度。所有物体的基本特征是派生与终结,只有弦才能解释这一切。把一条弦的一次基本振动的间隔,定义为一个基本时间,所有变化的间隔都是可计算的;一个形态存在的时间既是确定的,也是可以改变的。

弦及其温度又是从哪里来的?大爆炸。一次大爆炸形成一个物质宇宙,等到爆炸的冲力消失殆尽时,各星系的发动机—黑洞–将归而为一,这个宇宙坍塌成为一个点。点是弦的终结,也是开始;由于受到其它宇宙运动的影响,一个坍塌的宇宙还会爆炸,如此往复。 但是,重生的宇宙抹去了前世的信息,生不同时,不可交流。人的生命历程就是这一过程的例证。

整个空间就是各宇宙的集合;空间只因为有其存在的物体,才显得有意义。这些存在,包括物质的与主观的;空间描述的是物体之间的距离。我们通过描述物体的运动和变化,来推导空间的性质。这些内容,就是我们接下来要做的。

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    5 条评论

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