文/夏爾·安東尼

量子力學(xué)的歷史告訴我們，科學(xué)并不是萬古不變的真理，科學(xué)也在不斷地變化，將來的定理很有可能推翻或至少動(dòng)搖現(xiàn)在的定理，而且科學(xué)的發(fā)展方向和方式也會(huì)受到人群的觀念的影響。所以把當(dāng)前的科學(xué)定理當(dāng)成永不動(dòng)搖的真理，并試圖以科學(xué)定理來抹殺人文學(xué)科的特性的做法，就成了一種把科學(xué)當(dāng)作宗教的科學(xué)教式的狂妄。在歷史學(xué)方面，這樣做的客觀主義、實(shí)證主義等學(xué)派，因此而產(chǎn)生了許多瑕疵。

無論是從理論上還是從實(shí)驗(yàn)角度上說，量子物理依然存在許多局限，很多問題尚未得到解決。當(dāng)然，不要忘了，還有那些揭示量子世界怪異性的哲學(xué)問題。如果說問題讓我們清醒，答案讓我們沉睡，那么量子物理提供的每一個(gè)新答案似乎都會(huì)制造出許多讓我們清醒過來的機(jī)會(huì)。

要想得到完備的量子理論，第一個(gè)障礙就是量子物理與引力理論的關(guān)系。盡管科學(xué)家已經(jīng)可以在標(biāo)準(zhǔn)量子物理學(xué)中闡釋引力（很簡單，在薛定諤方程里加一項(xiàng)即可），關(guān)于引力場的量子理論也已經(jīng)出爐（該理論預(yù)言了引力子的存在，假想的引力子負(fù)責(zé)傳遞兩個(gè)物體間的引力作用），但至今還是沒有一個(gè)理論能將量子理論和引力理論徹底統(tǒng)一起來。

量子力學(xué)非常具有哲理意味

不得不說，引力給科學(xué)家們帶來了大量的問題。然而，它卻是最自然、最普遍的力。它就在我們的周圍，顯現(xiàn)在我們的日常生活中，從墜落的叉子到舞動(dòng)的星星，無不如此。

此外，自愛因斯坦 1907 — 1916 年所做的研究以來，我們對(duì)引力有了一個(gè)深層次的幾何解釋：物體的質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致時(shí)空的彎曲和變形。盡管愛因斯坦將引力理論和運(yùn)動(dòng)相對(duì)性結(jié)合在一起所得到的廣義相對(duì)論因近幾年發(fā)現(xiàn)了引力波而再次得到充分證實(shí)，但它似乎始終無法與量子力學(xué)原理成功地統(tǒng)一到一起。

相對(duì)論與量子力學(xué)無法統(tǒng)一

這兩大理論之間有著許多明顯不相容的地方，其中有兩點(diǎn)看起來是無法逾越的。

首先，廣義相對(duì)論認(rèn)為時(shí)空是連續(xù)的，這一時(shí)空連續(xù)性概念與海森伯不確定性原理相沖突，也因量子理論中沒有量子軌道的概念而與其沖突。第二，也是兩者最明顯的差別，量子真空概念與廣義相對(duì)論里的真空概念完全相反。廣義相對(duì)論認(rèn)為真空的能量幾近于零，而量子物理學(xué)認(rèn)為真空中的能量是無限的。

二者關(guān)于能量的觀點(diǎn)相去甚遠(yuǎn)，在科學(xué)觀上可謂前所未見。然而，這兩個(gè)理論在今天都被認(rèn)為是經(jīng)實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)的理論，各自有各自的適用領(lǐng)域：廣義相對(duì)論更適用于廣闊的宇宙空間，量子物理則更適用于亞微觀世界。

為了解決量子引力問題，科學(xué)家們進(jìn)行了許多擴(kuò)展性的研究，也提出了一些新的理論。有的理論嘗試著在量子理論中引入引力，如超弦理論，該理論認(rèn)為宇宙的最小組成單位不是夸克和電子，而是處于 10 維或 11 維時(shí)空的微小而抽象的弦。

反過來，我們也可以從引力出發(fā)，即從廣義相對(duì)論出發(fā)，試著引入量子原理。圈量子引力理論遵循的就是這種思路，在這一理論中，空間失去了連續(xù)性，由微小的環(huán)形空間粒子組成。

目前，關(guān)于量子引力的理論有 20 多個(gè)，其中大多數(shù)理論認(rèn)為時(shí)空還具有其他屬性（如不可對(duì)易性、分形特性），時(shí)空本身并不存在，而是由粒子的群體相互作用或者抽象數(shù)學(xué)空間里的相互作用決定并產(chǎn)生的。愛因斯坦和薛定諤一直試圖將已知的四種相互作用力統(tǒng)一在一個(gè)理論中，但始終未果。

總而言之，引力和量子原理統(tǒng)一的難題主要在接近無窮小的領(lǐng)域，具體地說，在普朗克長度這一尺度的領(lǐng)域。這一長度相當(dāng)于一個(gè)原子的直徑的十億的幾十億倍的幾十億倍分之一！

相互競爭的理論如此之多，您可能會(huì)對(duì)此持反對(duì)態(tài)度：這樣不會(huì)過于分散精力嗎？為什么不集中精力只研究一到兩個(gè)理論？然而，我們并不能這么肯定。

在過去的 15 年中，科學(xué)家提出了很多新的問題，實(shí)驗(yàn)觀測也得到了很多結(jié)果，我們?cè)?jīng)的那份確信被撼動(dòng)了。這就是法國數(shù)學(xué)家迪迪埃·諾頓所謂的“確信之事中的小石塊”，也是現(xiàn)代物理學(xué)宏偉大廈的裂紋。這裂紋有一天會(huì)變成裂縫，但同時(shí)也提供了一股活力：裂縫讓陽光可以照進(jìn)來，使大廈完成蛻變。

事實(shí)上，我們之所以曾經(jīng)那么確信，是因?yàn)槲覀円呀?jīng)習(xí)慣了宣稱量子力學(xué)和廣義相對(duì)論從來都沒有出過差錯(cuò)。這使我篤信這些理論，并將其奉為永恒不變的神圣真理。

但其實(shí)，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)的離經(jīng)叛道、一反常理的東西可謂多如牛毛！

排在最前面的是那些看不見的物質(zhì)和能量。它們雖然肉眼不可見，但通過遙遠(yuǎn)空間里的間接作用，我們卻能知曉它們的存在。然而，我們對(duì)它們幾乎一無所知，完全不知道它們本質(zhì)上是什么，它們也尚未被納入現(xiàn)今占主導(dǎo)地位的理論框架中。

從我們給它們起的名字就足以看出這一點(diǎn)：我們把它們稱為暗物質(zhì)和暗能量，就好像是為了掩蓋我們的無知和不安一樣。

觀測結(jié)果告訴我們不可以妄自尊大，因?yàn)楦鶕?jù)最新的預(yù)測（基于 2009~2012 年普朗克衛(wèi)星收集到的數(shù)據(jù)），暗物質(zhì)與暗能量分別占宇宙總能量的 26.8% 和 68.3% 。普通物質(zhì)，即我們用最完備的理論可以解釋并深入了解的那一部分物質(zhì)，其占比卻不到5%！

從尼古拉·哥白尼（ 1473 — 1543 ）開始，我們就知道地球并不是宇宙的中心，甚至連銀河系的中心都不是。現(xiàn)在，現(xiàn)代科學(xué)又告訴我們，地球上的物質(zhì)也不同于宇宙中的大部分物質(zhì)！

即使科學(xué)如此發(fā)達(dá)

不明物質(zhì)還很多

我們這些地球的臨時(shí)租客，看起來好像生活在某個(gè)星球上，這個(gè)星球圍繞著某個(gè)恒星沿軌道運(yùn)行，該恒星屬于某個(gè)星系，這個(gè)星系又處于可觀測宇宙的某一塊區(qū)域……這里的“某”指的是許多個(gè)中的任意一個(gè)，這么多“某”，著實(shí)讓人頭暈?zāi)垦！?/span>

在過去的數(shù)百年中，我們發(fā)現(xiàn)了更多的行星、更多的恒星、更多的星系、更多的宇宙區(qū)域，這種眩暈之感也從未消減。

愛因斯坦、薛定諤、玻爾、海森伯以及許多其他科學(xué)家的研究，使我們?cè)诟黝I(lǐng)域中對(duì)絕對(duì)、永恒和真實(shí)的那份確信逐漸消散。或許，我們的宇宙也不是唯一的？它可能只是眾多宇宙中的一個(gè)？誰知道呢？