宇宙的结构
[特立尼达和多巴哥共和国] 斯蒂芬·亚历山大
前言 以爵士之眼,透视物理学之奥秘
正是直觉告诉我,音乐是直觉的原动力。我的这项发现源自乐感。
——爱因斯坦
(当他被问到有关相对论的问题时)
我最为珍视类比法,它是我最信赖的导师。它们洞悉了自然界中的一切奥秘,但在几何学等领域中被忽视了。
——开普勒
人类是独一无二的存在。在宇宙诞生110亿年之后,在被我们称为“地球”的这颗行星上,富含矿物质的海洋充满生机,这种条件刚好适合孕育生命——不断发展、进化的艰难求存者。在宇宙演化的最后一段时期,人类已经成长起来,一边辛勤地耕作,一边大胆地仰视天穹,以探究“我们从哪里来”的大问题。
每一文化背景下的人都曾沉思:人类是如何诞生的?宇宙又是如何形成的?我们周围的空间是什么?人类来自哪里?无疑,这些我们在孩提时代就问过的问题,在科学界依然是最难回答的。这类问题既出于我们与生俱来的对自我起源的好奇,又出于我们自身知识的局限性。几千年来,我们只能用神话来作答。而从科学革命开始,我们一直在试图抛开神话,让科学家及其所应用的唯实的方法论来回答人类与宇宙的起源问题。虽然现代宇宙学家用复杂的方程和高科技的实验来佐证自己的理论,但他们可以说是我们这个时代的“神话制造者”。虽然我们进行了精确的数学计算与实验,但现代物理学和宇宙学中还是不断出现新的问题,这迫使一些杰出的物理学家制造出某些神话,以解释人类在探索宇宙本质的过程中所发现的令人费解的现象。
科学家曾竭尽全力向普通读者解释那些构成现代宇宙学基础的概念,但在书中解释这些概念并非易事,因为用通俗的语言来阐释广义相对论、量子力学这些通常用数学语言来描述的学科,实在是困难重重。那些复杂的方程甚至会蒙蔽物理学家的眼睛,以至于想完全理解或是设想出这些公式到底意味着什么,于他们自身而言都是一项艰巨的挑战。这一事实表明,我们需要另辟蹊径,以清晰的物理图像或类比法来呈现宇宙的结构。我发现,在思想交流方面,最成功的…