一群人比賽爬山，你費盡千辛萬苦，終于甩開眾人，第一個登上了山頂——卻發(fā)現(xiàn)，這里根本沒有終點線，反而要面對更多條岔路，通往數(shù)座更高的山峰。要是這樣的情況再多反復(fù)幾次，你會如何表達你的心情？

上面是普通人的版本，換做是物理學(xué)家呢？情況也好不到哪去。試想一下，從上學(xué)到工作，你埋頭苦讀，一切都在朝著順利的方向發(fā)展：你的理論經(jīng)過多年研究發(fā)展，解決了艱難的數(shù)學(xué)問題，完美地符合事實，但是……它也帶來了更多的未知與不確定。

愛因斯坦的廣義相對論是個很好的例子。廣義相對論是現(xiàn)在關(guān)于引力最好的理論，不僅如此，它還預(yù)測了黑洞的存在——引力極強以至于壓縮一切物質(zhì)的天體。但是，關(guān)于黑洞的問題至今也仍然使物理學(xué)家們感到困惑。當然，讓物理學(xué)家們撓頭的概念不止這一個。

▲很多觀點難以消化

（一）

量子多重宇宙

現(xiàn)在坐在這里閱讀這篇文章一頭霧水的你，可能在另個平行世界中是一位出色的物理學(xué)家，已經(jīng)破解了量子世界的奧秘。

“現(xiàn)實”看起來是很確定的，對吧？你站在這，球也在這，你去踢球它會在另一處停下來。如果解釋這種物質(zhì)實體如何運動的理論描述的是完全不同的畫面，你會感到智商受到侮辱。

然而，量子理論的核心是，所有物質(zhì)只存在于在“陰影”，是不確切的，直到我們測量它。舉個例子，事物可以同時在很多地方，只有我們觀察它們的時候才能把它們固定下來。

愛因斯坦對此反對，曾尖銳地指出這個理論是否意味著月亮不存在，直到我們看到它為止。物理學(xué)家David Mermin創(chuàng)造了一個令人難忘的短語來總結(jié)他和同行們的感受——閉嘴，算吧?。╯hut up and calculate! ）

各種不同且古怪的解釋填補了概念上的空白，最著名的就是量子多重世界的假設(shè)。它的意思是說每次我們測量的時候，每個之前存在的量子態(tài)仍然存在——只是它在另一個我們看不到的平行世界。

譯者注：薛定諤的貓，測量后才知道貓是死是活。對于其原因物理學(xué)家提出了多個不同的解釋。很長時間以來，正統(tǒng)的解釋是“哥本哈根詮釋”，但量子多重宇宙解釋也得到了一些物理學(xué)家的支持。愛因斯坦曾說“上帝不擲骰子”，就是反對哥本哈根解釋的不完備性。為了避免背后的哲學(xué)問題，物理學(xué)家們選擇“閉嘴，算吧”。

（二）

時間

你想為你的女朋友在鐵軌旁拍一組文藝照片,然而天氣有變。忽然你發(fā)現(xiàn)遠處兩道閃電同時擊中了快速行進中的列車頭部和尾部，頗為震驚。這件事幾天后被報道出來，火車里的乘客說閃電先擊中了車頭，后擊中了車尾。不懂相對論的你當然不知道為什么不是同時。你認為的相對論，就是有時與女朋友在一起覺得時間過得太快，也有時感覺過得太慢……

你或許相信時間是從過去到未來，帶你穿過一個永無止境的旅行至“當前”，但這可能只是大腦中構(gòu)建的錯覺。這早就在20世紀初愛因斯坦提出相對論時就明確了。時間不流動，客觀上定義過去和未來也是不存在的——時間只是時間。

但是，這也掩蓋了一些事實，相對論和量子力學(xué)正以不同的方式悄悄地探討時間。但對大多數(shù)物理學(xué)家談這個，可能會讓他們再次經(jīng)歷另一個“閉嘴算吧”時刻。

然而，對于包括加拿大滑鐵盧圓周理論物理研究所（Perimeter Institute）的Lee Smolin在內(nèi)的一小群物理學(xué)家來說，這樣根本不行。他們說，我們只需要對過去、現(xiàn)在和未來構(gòu)成更好的物理定義——他們會不會成功，只有“時間”能告訴我們。

譯者注：時間是什么，是否有長短？這種哲學(xué)問題一直是物理學(xué)上未解的前沿問題。愛因斯坦的相對論中，時間是相對的，時間和空間結(jié)合在一起，成為了可通過引力彎曲的時空。時間會取決于測量時的位置而發(fā)生變化。比如在太空站的宇航員比地球人年輕一點點，在《星際穿越》中表現(xiàn)的更明顯。

（三）

宇宙常數(shù)

宇宙常數(shù)只是愛因斯坦場方程中的一個參數(shù)，而它對應(yīng)的實際意義給了物理學(xué)家們很多煩惱。

進，出，進，出，搖一搖——宇宙學(xué)常數(shù)的歷史就是名副其實的霍基-科基舞（譯者注：西方傳統(tǒng)的快節(jié)奏舞蹈，寓意為反復(fù)變化）。

愛因斯坦將宇宙常數(shù)添加到他的廣義相對論方程中以穩(wěn)定宇宙，并確保它在自身的引力下不擴大也不縮小。不過在20世紀20年代，愛德文·哈勃等物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙實際上是在膨脹的——這促使愛因斯坦將他的發(fā)明解釋為他一生中犯過的“最大的錯誤”。

然而，到了90年代，超新星等天體的觀測使天文學(xué)家確信宇宙的膨脹在加速。導(dǎo)致的結(jié)果是，宇宙學(xué)常數(shù)又回來了，這次的罪魁禍首是“暗能量”，它的存在似乎在對抗引力，把宇宙分開。

唯一不變的是，二十年來所有人仍在“黑暗”中，不明白宇宙學(xué)常數(shù)和暗能量究竟源于何處。我們最好的猜測是他們起源于似乎填滿真空的短暫的量子能量振動。但是，計算它們能提供多少能量導(dǎo)致了一個10120數(shù)量級的混亂。物理學(xué)家可不愿意干連會計都不想碰的活兒。

譯者注：在愛因斯坦提出廣義相對論的時代，人們普遍認為宇宙是靜止不同的，愛因斯坦提出宇宙常數(shù)是為了符合當時的觀測結(jié)果。后來的新發(fā)現(xiàn)又導(dǎo)致宇宙常數(shù)回歸，理論上計算表明暗物質(zhì)和暗能量的存在，物理學(xué)家們認為宇宙學(xué)常數(shù)與它們有著深刻的關(guān)系。

（四）

無窮大

你應(yīng)該能理解總有一個數(shù)比你想象中最大的數(shù)還大，比如正無窮 ∞，沒有比它更大的數(shù)。數(shù)學(xué)家喜歡無窮大，但物理學(xué)家十分討厭。

數(shù)學(xué)家堅信無窮大的存在。事實上，不僅有無窮大，還有無窮多不同量級的無窮大。沒有什么比創(chuàng)造一個新的無窮等級塞在研究題目的邏輯漏洞中更讓數(shù)學(xué)家喜歡的了。

但對于物理學(xué)家來說，無窮大是公認的痛。無窮就是難以駕馭的量，往往會摧毀他們窮盡思路推導(dǎo)出的任何一個理論。無窮大曾把能解釋大多數(shù)比原子核水平更深層次問題的“弱電統(tǒng)一”理論推遲了幾十年?，F(xiàn)在，它們以在宇宙大爆炸的不可估計的“奇點”和黑洞等形式，阻礙著量子引力理論的統(tǒng)一。

一些物理學(xué)家說，已經(jīng)足夠大了。宇宙并不是無窮的——它只是非常、非常大。無論多大，在一個有限的宇宙中，不需要無窮。問題是，至今還沒有人研究出如何在數(shù)學(xué)上讓無窮消失。

譯者注：物理學(xué)中的公式計算得出的結(jié)果總要對于現(xiàn)實，所以物理學(xué)家們不遺余力的尋找預(yù)言中的粒子以證明理論的正確。四種相互作用中，電磁相互作用和弱相互作用通過弱電統(tǒng)一理論結(jié)合的很好，量子色動力學(xué)也很好的闡述了強相互作用，這三者的結(jié)合誕生了標準模型。物理學(xué)家們一直在尋找把引力作用融入進去的方法，但理論中的無窮大一直沒有解決。

（五）

宇宙的熱寂

你想過宇宙的最終會變成啥樣嗎？物理學(xué)家給出了凍死這個答案。雖然它叫熱寂，但其實最終的命運是冷到再無生機?；蛟S為了更為貼切它也叫冷寂（Big frezze）。

如果給出一種末日的選擇，大多數(shù)人可能選擇在熾熱的夏天陷入愛河，再最后感受愛的溫暖與激情。不過這個時候，千萬不要想著求助于物理學(xué)，它給出的答案可能不會如你所愿，甚至?xí)酱倌隳艽┒嗪窬痛┒嗪瘛?/p>

宇宙的這種終結(jié)要歸咎于熱力學(xué)，熱寂理論表達的是，有效能量和一切有趣的變化都會隨著時間融入一個統(tǒng)一、無味的“湯”中。再加上暗能量使宇宙的膨脹越來越快，我們的世界越來越?jīng)?，未來實際一片暗淡。相鄰的星系最終會從可觀測宇宙的地平線上消失，留給我們的是寒冷、黑暗和孤獨。

當然，我們不會看到這時候，太陽的死亡早已把我們的星球毀滅殆盡。

不過，我們現(xiàn)在有一個可能讓宇宙動力學(xué)出錯的機會，或者說一些意想不到的扭曲使它的最終命運變得撲朔迷離。物理學(xué)家已經(jīng)考慮到了大裂縫（big rip），大擠壓（big crunch）甚至是“大吃貨”（big slurp）——量子波動導(dǎo)致宇宙變得不穩(wěn)定，并因此超光速地把自己由內(nèi)到外吃掉的場景。其所導(dǎo)致的結(jié)果與冷寂（Big freeze）可能完全不同。

譯者注：宇宙的終極命運也是令物理學(xué)家頭痛的問題。熱寂是最初從熱力學(xué)第二定律得出的結(jié)論，指宇宙的熵達到最大值時，所有物質(zhì)達到了熱平衡，再也沒有任何可以維持運動或生命的能量存在。后來物理學(xué)家們提出了多個模型，“上帝粒子”希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)后也暗示它與宇宙命運的關(guān)系，但所有結(jié)果都預(yù)示宇宙最終會走向毀滅。