北京時間2014年4月27日消息,據(jù)英國每日電訊報道,不無調(diào)侃地說,理論物理學家的工作或許就是顛覆長久以來形成的人們對物質(zhì)世界的認識,這對人類的未來有著重要的意義。
宇宙是由什么構(gòu)成的?古希臘人構(gòu)想出不可分割的“原子”,認為它是構(gòu)成世界的最小單位。今天,現(xiàn)代物理學家認為最基本單位是夸克、電子、中微子、希格斯玻色子和光子。理解這些粒子,并弄清楚是什么力量把它們聚攏在一起,將幫助我們理解萬物的本質(zhì)。
但問題也隨之而來,我們越深入亞原子世界,就越發(fā)現(xiàn)事實比我們想象還要復(fù)雜。或許,正如一位著名物理學家所講,我們所生活的世界并不是粒子和能量的世界,而是純數(shù)學的世界。
麻省理工學院物理學教授馬克斯·泰格馬克(Max Tegmark)表示,萬物的核心都是數(shù)字。從某種角度來說,這種觀點是毫無爭議的。整個物理學的宗旨就是使用數(shù)學描述我們所存在的世界。
但泰格馬克更進一步。他的數(shù)學宇宙假說(Mathematical Universe Hypothesis ,MUH )指出,數(shù)學不光描述了我們生活的世界,它構(gòu)成了世界本身。“如果認為宇宙空間和一切都是數(shù)學的, ”他說,“那么,萬物的本質(zhì)都是數(shù),聽起來也不那么瘋狂了。”
泰格馬克是個身材高大、和藹可親的瑞典人,他和我們印象當中的極客形象相去甚遠。像他這樣的精英思考者們,正使用數(shù)學的力量“肢解”我們有關(guān)宇宙的常識,帶給我們一個奇特、難以理解的宇宙。
一直以來,被學界視為瘋狂想法的論斷最后都被新發(fā)現(xiàn)所證實。就拿最近來說,上個月,有關(guān)引力波的研究成果發(fā)表。泰格馬克等人堅信,宇宙要比現(xiàn)有科學所認識的更加宏大,更加陌生。
21世紀的哲學家們并不懼對物理學的朦朧地帶進行猜測,正因為如此,他們招來了批評——這些瘋狂想法更像形而上學或是魔法,而不是科學。泰格馬克認為,他所關(guān)注的不是泛泛的宇宙概念,而是數(shù)學理論,用他的話來講就是“我的工作不是研究宇宙應(yīng)該是什么樣的”。
自哥白尼和伽利略的時代起,經(jīng)典宇宙學就已被顛覆,而數(shù)學宇宙說則是這一顛覆工作的最新成績。它定義了宇宙,是的,就是你仰望星空時所看到的。我們生活在一個直徑900億光年并且在不斷膨脹的空間里,這里或許存在著超過5000億個“銀河系”。
與多元宇宙概念(multiverse)相比,我們用天文望遠鏡所觀察到的宇宙,就如同大象背上的一只蚊子。宇宙中肯定擁有更多地“物質(zhì)”。
關(guān)于多元宇宙,有很多不同角度的學說,數(shù)學宇宙假說也是其中之一,或許這些學說都同時成立。事實上,很難找到一位不相信多元宇宙說的物理學家。泰格馬克提到:“我們不能因為不喜歡某個理論就避而不談,我們總是提出假設(shè),然后驗證。這才是科學。”
觀測中的發(fā)現(xiàn)為多元宇宙說提供了部分證據(jù)。138億年之前,大爆炸發(fā)生,宇宙空間的多個維度有很長時間看起來很不一樣。有的空間擠滿了星系,有的空間則空無一物。最好的解釋是,早期的宇宙經(jīng)歷了一段瘋狂的高速擴張,術(shù)語叫膨脹(inflation)。大爆炸發(fā)生后的最初的千萬億分之一秒時間中,宇宙以超越光速的速度極速擴張,曾經(jīng)相連的區(qū)域現(xiàn)在可能相距幾百億光年。
上個月,一隊科學家宣布,他們在南極使用天文望遠鏡Bicep 2發(fā)現(xiàn)了引力波。這一發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)備受爭議,一直未被證實。如今,新發(fā)現(xiàn)不僅有力地支撐了大爆炸理論,還為膨脹論和多元宇宙論提供了有力的證據(jù)。類似的發(fā)現(xiàn)說明,宇宙在大爆炸后膨脹到無限。物理學家認為,膨脹過程同時創(chuàng)造了無限的空間和物質(zhì)。
不能否認這樣的可能性存在——如果走得足夠遠,可能會遇到另外一個地球和另外的一群“我們”;蛟S在那里,希特勒打贏了二戰(zhàn),喬布斯還在世。泰格馬克表示:“如果想否定這個假設(shè),就需要證明膨脹論是錯誤的,宇宙并不是無限延伸的。”
泰格馬克的眾多理論多數(shù)在關(guān)注人類角色和人類意識。他認為,人類或許是唯一讓宇宙具有意義的存在。如果人類沒有自我毀滅,或許將移民宇宙。這取決于人類有沒有克制自己,避免核武器、氣候巨變或其他威脅。如果教授是正確的,那么人類就成為宇宙近140億年歷史中最有意義的存在,我們賦予了生命、宇宙萬物的意義。