愛因斯坦有一次說 ,一項(xiàng)理論所做的物理學(xué)描述如果不能做到連小孩子都 能懂,那它可能就是個沒用的理論。僥幸的是,弦理論背后就是個簡單的物理學(xué) 描述,它的基礎(chǔ)是音樂。 根據(jù)弦理論,如果你有一架超級顯微鏡,可以用來窺探到電子的中心去,那 你所看到的不會是一個點(diǎn)狀的粒子 ,而是一根振動著的弦。 (這根弦非常之微 小,只有10_33厘米這樣一個普朗克長度 ,比質(zhì)子要小十億個十億倍,由于這樣 小,所以所有的亞原子粒子看起來都像個點(diǎn)。)如果我們彈撥這根弦,它的振動 就會發(fā)生變化;其電子說不定會變成一個中微子。 再彈撥一下,它說不定會變成 一個夸克。事實(shí)上,如果你用合適的力度來彈撥它,它會變成任何一種已知的亞 原子粒子。就是以這種方式,弦理論可以毫不費(fèi)力地解釋為什么有如此多的亞 原子粒子。在超弦上沒有別的,只有可以彈撥出來的各種不同的“音符”。做一 個類比來說,在小提琴上, A調(diào)、B調(diào)或升C調(diào)都不是本質(zhì)所在。只要簡單地用 不同的方式彈撥這根弦,就可以發(fā)出音階中所有的音。比如,降B調(diào)并不比G 調(diào)更具什么本質(zhì)性。它們都只不過是小提琴弦發(fā)出的音符而巳,別的什么都不 是。同樣,電子和夸克都不是具有本質(zhì)性的東西,弦才是本質(zhì)性的東西。事實(shí) 上,宇宙中所有的亞粒子都可以被視為弦的各種不同振動,別的什么都不是。弦上所發(fā)出的各種“和弦”就構(gòu)成各種物理學(xué)定律。 弦可以通過拆分和再對接的方式進(jìn)行相互作用, 由此產(chǎn)生我們在原子中所 看到的電子和質(zhì)子之間的相互作用。就這樣,通過弦理論,我們可以再現(xiàn)所有的 原子和核物理定律??梢詫懺谙疑系摹靶伞毕喈?dāng)于化學(xué)定律?,F(xiàn)在,我們就可 以把整個宇宙看成一首氣勢恢弘的弦樂交響曲了。 弦理論不僅可以把量子理論中的粒子解釋為宇宙的音符,它也同樣可以解 釋愛因斯坦的相對論——它是弦的最低振動,零質(zhì)量的自旋_2粒子可以被解釋 為引力子(gmviton),也就是引力的粒子或量子。如果我們計(jì)算一下這些引力子 的相互作用,我們發(fā)現(xiàn)它正是以量子形式表達(dá)的愛因斯坦的舊的引力論。隨著 弦的移動、拆解和重組,它會對空間-時間造成巨大的約束力。當(dāng)我們對這些約 束因素進(jìn)行分析時,我們又一次發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦原來的廣義相對論。 這樣,弦理 論可以嚴(yán)絲合縫地解釋愛因斯坦的理論,沒有額外的工作要做。愛德華·威騰 (Edward Witten)說過, 即使愛因斯坦沒有發(fā)現(xiàn)相對論,他的這個理論也還是有可 能被作為弦理論的一個副產(chǎn)品而被發(fā)現(xiàn)出來。廣義相對論從某種意義上來說可 以隨手撿來。 弦理論的美,在于它可以比喻成音樂。音樂提供了一種比喻,我們既可以從 亞原子層面上,也可以從宏觀宇宙層面上用它來理解宇宙的性質(zhì)。正如著名小 提琴家耶胡迪·梅紐因(Yelnuli Menuhin) —次寫道的那樣:“音樂是亂中求序 的,因?yàn)楣?jié)奏在各行其是中加進(jìn)了步調(diào)一致;旋律使相互脫節(jié)的東西前后貫穿; 而和弦則從本不相同的東西中找出匹配?!?/p> 愛因斯坦也許會寫道,他對統(tǒng)一場論的探索最終會使他得以“解讀上帝的 心思”。如果弦理論是正確的,那么我們現(xiàn)在已經(jīng)看到,上帝的心思就是在10個 維度的超空間回響著的宇宙音樂。 正如戈特弗里德·萊布尼茨(Gottfried Leibniz)有一次說的:“音樂是靈魂所做的變相數(shù)學(xué)練習(xí),連它自己都不知道正在 進(jìn)行演算?!?br> 歷史上,音樂與科學(xué)之間的聯(lián)系早在公元前5世紀(jì)就已經(jīng)鑄就了,當(dāng)時希臘 的畢達(dá)哥拉斯派(Pythagoreans)發(fā)現(xiàn)了和聲定律, 并把這些定律簡化為數(shù)學(xué)。他 們發(fā)現(xiàn),撥動七弦琴的琴弦所發(fā)出的音調(diào)與其長度相對應(yīng)。如果把琴弦加長一 倍,則音調(diào)就會降低整整一個八度。如果把琴弦縮短三分之二,則音調(diào)就會改變 五度。這樣,音樂與和弦的定理可以簡化為精確的數(shù)字關(guān)系。難怪畢達(dá)哥拉斯 派的座右銘是“萬物皆是數(shù)字”。起初,他們對這項(xiàng)結(jié)果非常滿意,以至于大膽 地將這些和聲定理應(yīng)用到整個宇宙。但由于物質(zhì)是極其復(fù)雜的,他們的這種努 力失敗了。然而,從某種意義上,有了弦理論以后,物理學(xué)家們就圓了畢達(dá)哥拉 斯派的夢。 |
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