為了解決本領(lǐng)域那些難以對付的矛盾，物理學(xué)家煞費苦心地提出各種解釋現(xiàn)實的模型。然而，這些模型越來越令人驚異……

理論物理學(xué)正遭遇一種矛盾的困擾。100年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在亞原子層面，物體既是粒子又是波。這個問題在當(dāng)時很神秘，而且這種神秘性經(jīng)久不衰。正像波蘭裔美國心理學(xué)家約瑟芬·賈斯特羅于1899年繪制的鴨兔幻覺圖一樣，亞原子世界對我們來說就是兩種不同范疇的存在。

但是，還有一個矛盾在作怪：物理學(xué)本身被量子力學(xué)和廣義相對論分裂開來。這兩個對立的體系關(guān)于我們世界的描述不同，卻神奇地反映著波與粒子之間的這種張力。在物理學(xué)界，說到非常巨大和極其微小時，似乎不是一個事情，而是兩個：一方面是量子力學(xué)，它將亞原子世界描述為狂蹦亂跳的個體量子的領(lǐng)域；另一方面則是廣義相對論，它將宇宙尺度的事件描繪成時空宏偉莊嚴(yán)的舞蹈，平滑流動。廣義相對論就像施特勞斯，深沉、莊重、典雅；量子理論則像爵士樂，不連貫、不完整，摩登得讓人頭暈?zāi)垦！?/p>

物理學(xué)家對物理學(xué)這種分裂的性質(zhì)非常清楚，并且渴望能夠?qū)⑵淙诤匣蚪y(tǒng)一，這就是所謂“萬物理論”的目標(biāo)。不過，對非物理學(xué)學(xué)者來說，這些觀點碰撞的歷史及其產(chǎn)生的種種矛盾，看上去既撲朔迷離，又荒謬可笑。我是一名科學(xué)作家，在我的經(jīng)歷中還沒有見過其他哪門學(xué)科會引發(fā)如此矛盾的反應(yīng)。

在弦宇宙學(xué)里，目前宇宙的總數(shù)超過我們宇宙中粒子總數(shù)400多個數(shù)量級。

幾個月前，我才搞明白這種分裂性。當(dāng)時我花了兩個星期的時間，參加了兩場公開討論，一場是和帕薩迪納加州理工學(xué)院的一名宇宙學(xué)家討論，另一場則是和南卡羅來納大學(xué)的一名文學(xué)研究員討論。我很欣賞這位宇宙學(xué)家的研究，那場討論的話題是“時間”，他剛完成了一本這方面的很精彩的書。物理學(xué)家和哲學(xué)家一樣，幾個世紀(jì)以來一直在拼命研究“時間”這個概念，目前他們已經(jīng)將時間在數(shù)學(xué)上鎖定，到了最終理解的邊緣。在他看來，物理學(xué)通向無所不包的真理，而且越來越精密。

但那位文學(xué)理論家不這么想。他是研究劉易斯·卡羅爾的專家，和我討論的是數(shù)學(xué)與文學(xué)、藝術(shù)與科學(xué)的關(guān)系問題。對他來說，數(shù)學(xué)是一種令人愉悅的娛樂，是一種值得贊賞和享用的游戲形式，而物理學(xué)家有關(guān)真理的任何觀點在他眼里都是“胡說八道”。他說，以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)只不過是“講故事的另一種方式”。

在一些人眼中，物理學(xué)是理解現(xiàn)實的終極途徑，另一些人卻認(rèn)為在對現(xiàn)實的理解上，物理學(xué)的重要性與神話、宗教，甚至文學(xué)沒有什么差異。因為我在文科和理科領(lǐng)域花費的時間相當(dāng)，所以遇到了許多這樣的雙重性。我發(fā)現(xiàn)自己能夠參與這兩種截然不同的對話，和文科專家在一起就是文科的觀點，與理科專家在一起就是理科的那一套。我們談?wù)摰木烤故遣皇窍嗤脑掝}呢？

許多物理學(xué)家都屬于柏拉圖學(xué)派，至少在與外行人談話時總是這樣表白。他們相信自己發(fā)現(xiàn)的有關(guān)我們這個世界的那些數(shù)學(xué)關(guān)系是某種超級真理，獨立于物理世界而存在，也許還可以說先于物理世界而存在。如果這樣看問題，宇宙是按照數(shù)學(xué)方式產(chǎn)生的，這個方式就是英國物理學(xué)家保羅·戴維斯所說的“宇宙藍(lán)圖”。發(fā)現(xiàn)這個“方案”是很多理論物理學(xué)家的目標(biāo)，因此，理論框架基礎(chǔ)上的分裂性讓他們感到極其懊惱，就好像宇宙工程師設(shè)計了一個惡魔似的謎題，一定要把兩個水火不容的東西套在一起。兩部分都是必需的，缺一不可，因為二者所做出的預(yù)測都被證明可以精確到小數(shù)點后十幾位。而且，正是因為有了這些理論基礎(chǔ)，我們才能創(chuàng)造出微芯片、激光器和全球定位衛(wèi)星等奇跡。

除了廣義相對論和量子力學(xué)之間的物理張力外，二者還各自提出了一些哲學(xué)問題?？臻g和時間是廣義相對論認(rèn)為的宇宙基本性質(zhì)，還是某個更基本的、產(chǎn)生于量子過程的副產(chǎn)品？看看量子力學(xué)，最簡單的問題周圍都會有激烈的爭論。是不是每當(dāng)電子改變在原子內(nèi)的軌道，或者每當(dāng)光子穿過一條狹縫時，宇宙就會裂變出幾個副本？有些人說會，有些人則說絕對不會。

理論物理學(xué)家對量子理論中著名的波的含義，至今都不能統(tǒng)一意見。是什么在“波動”？這些波是物理現(xiàn)實還是概率分布的數(shù)學(xué)算式？是“波”引導(dǎo)“粒子”嗎？如果是，如何引導(dǎo)？波粒二象性造成的兩難境地是認(rèn)識論冰山露出的一個角，已經(jīng)有許多船只在這里撞沉了。

有些理論物理學(xué)家并未因此停步不前，借助于越來越大膽的方法，他們試圖掙脫這些枷鎖。量子理論的“多世界”觀點認(rèn)為，亞原子層面每發(fā)生一次事件，宇宙就會分裂成多個稍微不同的副本，而每一個新的“世界”代表一個可能的結(jié)果。

美國物理學(xué)家休·埃弗里特1957年首次提出這個想法時，同行們認(rèn)為它幾近瘋狂。即使20年過后，在我讀物理專業(yè)的時候，我的好些教授依舊認(rèn)為走這條路是有些瘋狂的。然而，近些年來“多世界”觀點已經(jīng)成為主流。準(zhǔn)無限、永增殖的宇宙鏈觀念一旦被弦論家接受，這些觀念就變得更為可信。弦論家認(rèn)為，弦論方程中每一種可能的數(shù)學(xué)形式，都對應(yīng)真實存在的宇宙。他們估計，有10⁵⁰⁰種不同可能。相比之下，物理學(xué)家認(rèn)為我們的宇宙中大約共有10⁸⁰個亞原子粒子。而在弦宇宙學(xué)中，現(xiàn)有宇宙的總數(shù)超過我們宇宙中粒子總數(shù)400多個數(shù)量級。

在我們的經(jīng)驗中，沒有什么能與這個超乎想象的巨大數(shù)字相比。理論家認(rèn)為，在弦論參數(shù)范圍內(nèi)，數(shù)學(xué)上可描述的每個宇宙，包括像美國弦論家布里安·格林所說的、能抓住自己尾巴的那種宇宙，都會出現(xiàn)在一個巨大的超空間宇宙鏈中。這個鏈超越了我們宇宙的時空泡沫而存在。

這個在認(rèn)識論上極其大膽的觀點，就是把方程當(dāng)作基本現(xiàn)實。數(shù)學(xué)上考慮到極大量的變化，就是極大量現(xiàn)實世界存在的證據(jù)。

在這里，我們遭遇的也許不是現(xiàn)實的邊緣，而是物理學(xué)家范疇體系的極限。

把方程這樣具體化，在有些人文學(xué)者看來就是天真無邪。不過，這樣做至少在現(xiàn)實的數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)實本身之間的關(guān)系上引出嚴(yán)肅的問題。雖然說物理學(xué)史上的很多重要發(fā)現(xiàn)是因受到方程的啟發(fā)而得到的，像保羅·狄拉克關(guān)于反物質(zhì)的公式就是最著名的例子之一，但是，就算我們不是相對論者，也會對這種觀點表示懷疑：認(rèn)為現(xiàn)在前進(jìn)的唯一方式就是接受一望無際的宇宙圖景，里面有各種各樣能夠想象得到的世界歷史，包括中世紀(jì)永遠(yuǎn)不會結(jié)束以及希特勒獲得勝利的世界歷史。endprint