【改寫自豆瓣書評(píng)】【參考書目】\x0d(1) 超越時(shí)空——通過平行宇宙、時(shí)間卷曲和第十維度的科學(xué)之旅\x0d(2) 優(yōu)雅的宇宙\x0d超空間理論宣稱,有超越人們普遍接受的四維時(shí)空的維度存在,宇宙可能確實(shí)存在于高維空間中.對(duì)此的認(rèn)識(shí),在世界范圍內(nèi)——包括好幾們諾貝爾獎(jiǎng)得主——中正在擴(kuò)大.用科學(xué)術(shù)語(yǔ)來講,超空間理論是以卡魯查-克萊茵理論和超引力的名稱出現(xiàn)的,它的最高級(jí)的表述形式被叫做超弦理論,這一理論甚至預(yù)言了精確的維度：10維.通常的4維即空間的3維（長(zhǎng)、寬和高）和時(shí)間的1維,現(xiàn)在被6個(gè)更加寬廣的維度所擴(kuò)展（當(dāng)然,有些物理學(xué)家似乎認(rèn)為26維更為合理,因?yàn)橄抑荒茉?0維和26維中自洽的振動(dòng)）.超弦理論所涉及到的高維空間概念極大的沖擊了我們現(xiàn)有的宇宙觀,但不可否認(rèn)的是,這一點(diǎn)已逐漸成為物理學(xué)界的主流認(rèn)識(shí)：宇宙可能確實(shí)存在于高維空間中.\x0d對(duì)我們世界的認(rèn)識(shí),最牢固的常識(shí)性觀念可能就是：世界是三維的.不言而喻,長(zhǎng)、寬和高已經(jīng)足以描述我們可見宇宙的所有物體.嬰兒和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,我們固有的觀念——世界是三維的——可謂與生俱來.如果我們把時(shí)間作為另一維包含進(jìn)來,那么四維足以記錄宇宙中的所有事件.不管我們的儀器探測(cè)到哪里,從原子內(nèi)部直到最遙遠(yuǎn)的星系團(tuán),我們所發(fā)現(xiàn)的都是這四維的蹤跡.在這樣根深蒂固觀念的影響下,理解宇宙可能確實(shí)存在于高維空間中,這一點(diǎn)變得異常困難.\x0d通過觀察二維世界中的現(xiàn)象,我們或許能對(duì)這一問題有更加直觀的認(rèn)識(shí).\x0d——————————————————————————————————————\x0d假設(shè)有一個(gè)二維世界,它是一個(gè)巨大的平面.在這個(gè)世界里,生活著二維生物,我們稱之為“平面人”.平面人只能感知二維平面中的方向（東南西北）,但無(wú)法想象二維之外的概念,例如上和下,也就是說,他們只會(huì)爬行,不會(huì)跳躍.\x0d首先,平面人很順利的發(fā)展了他們的經(jīng)典物理學(xué),它建立在堅(jiān)實(shí)的平面幾何學(xué)基礎(chǔ)上,并且經(jīng)典物理學(xué)能夠很好的解釋平面人的世界.\x0d平面人發(fā)現(xiàn),他們居住的“地球”在圍繞“太陽(yáng)”旋轉(zhuǎn).在他們看來,“地球”似乎是自己在運(yùn)動(dòng),沒有任何物體牽引它.平面人為“地球”能夠自己運(yùn)動(dòng)而困惑不解.\x0d起先,平面人聰明地杜撰了一種虛構(gòu)的東西——它被稱為“力”——來掩蓋自己的無(wú)知.他們得出這樣一個(gè)結(jié)論：“地球”之所以能夠不被其他物體直接牽引而運(yùn)動(dòng),是因?yàn)橛幸环N看不見的神秘力在起作用.他們給這種錯(cuò)覺起了一個(gè)高深莫測(cè)的名字——引力.很快,他們發(fā)現(xiàn)這種力和“地球”與“太陽(yáng)”的質(zhì)量以及它們之間的距離有關(guān),于是他們發(fā)展出了一個(gè)很好的模型來計(jì)算引力.但問題隨之而來：這種擁有超距作用（即沒有任何接觸而使物體運(yùn)動(dòng)的作用）的神秘“引力”是如何產(chǎn)生和傳遞的.這個(gè)問題困惑著許多平面人,他們決定去解決這個(gè)問題.\x0d不久,一個(gè)聰明的平面人提出,這個(gè)問題可以這樣解決：我們的世界雖然看上去是一個(gè)平面,但并不平坦,在一個(gè)比較大的尺度上,這個(gè)平面是有“扭曲”的；引力只是平面扭曲的結(jié)果,同時(shí)引力的傳遞問題也迎刃而解.\x0d事實(shí)上,從三維的角度,我們可以更直觀的理解這種扭曲的本質(zhì).首先,我們將這個(gè)二維世界理解為一張巨大的、拉緊的床單,設(shè)想將一塊石塊放在這個(gè)床單上.顯然,石塊將陷入床單中,形成一個(gè)光滑的凹坑——這個(gè)凹坑的曲率與石塊的質(zhì)量有關(guān).我們?cè)诖矄紊涎杆偕涑鲆粋€(gè)大理石小球,當(dāng)小球經(jīng)過這個(gè)凹坑的時(shí)候,自然的,它會(huì)被凹坑改變行進(jìn)軌跡.大理石小球?qū)⒃谶@塊石塊周圍沿圓形或橢圓形的路徑運(yùn)動(dòng).因此從遠(yuǎn)處看到大理石小球繞石塊運(yùn)動(dòng)的平面人可能會(huì)說,有一個(gè)發(fā)自石塊的“引力”改變了小球的路徑.然而,從近處察看的話,就很容易看到真正發(fā)生的事情：石塊使床單卷曲,從而形成了小球的路徑. 盡管平面人不能形象的理解這個(gè)扭曲的床單,但這不妨礙他們發(fā)展出一套模型來解釋這種現(xiàn)象,這個(gè)模型的核心就是“場(chǎng)”.同時(shí),他們發(fā)展了三維的數(shù)學(xué)（立體幾何學(xué)）來描述這種場(chǎng).\x0d接下來的問題就是如何驗(yàn)證平面的這種扭曲了.這個(gè)聰明的平面人設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：如果平面是扭曲的,那么這個(gè)平面內(nèi)三角形的內(nèi)角和就不是180度——當(dāng)然,要在巨大的尺度下這種差異才能被測(cè)量出來.因此,可以測(cè)量遠(yuǎn)處“星球”的光線.事實(shí)證明,這個(gè)平面人是正確的,平面扭曲的理論成功了.平面人把這個(gè)新的理論稱為“相對(duì)論”.\x0d“相對(duì)論”提出后不久,平面人就發(fā)現(xiàn),這種新理論預(yù)言了一種特殊物質(zhì)的存在（他們稱之為“黑洞”）.如果平面某點(diǎn)處存在一個(gè)質(zhì)量很大、而尺寸很小的物體,那么在這個(gè)點(diǎn)處平面會(huì)發(fā)生巨大的扭曲,形成一個(gè)非常陡峭的坑,類似于漏斗.任何經(jīng)過這個(gè)坑的物體都會(huì)直接掉進(jìn)其中,甚至連光也未能幸免.\x0d“黑洞”概念出現(xiàn)之后,平面人驚喜地發(fā)現(xiàn),黑洞或許可以成為星際旅行的通道.因?yàn)樵趲缀螌W(xué)上存在一種可能,這個(gè)黑洞會(huì)和另外一個(gè)黑洞相連,就如同兩個(gè)漏斗的底端被拼接在了一起.這樣,在平面上相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)地方會(huì)因?yàn)閮蓚€(gè)“漏斗”的連接而相距很近.這兩個(gè)連在一起的漏斗就形成了一個(gè)隧道,他們稱之為“蛀洞”.通過“蛀洞”,平面人可以瞬間到達(dá)非常遠(yuǎn)的地方,完成所謂的星際旅行.\x0d但通過進(jìn)一步的研究,平面人就沮喪地宣布：所謂的星際旅行很可能無(wú)法實(shí)現(xiàn),因?yàn)槿魏卧噲D靠近黑洞的物體都會(huì)被它俘獲,送到黑洞中心.在那里物體將遇到無(wú)窮大的曲率,也就是引力場(chǎng)變得無(wú)窮大,任何物體都會(huì)被壓碎.電子將被從原子中剝離,甚至原子核中的質(zhì)子和中子本身也會(huì)被撕開；此外,要穿越這個(gè)“蛀洞”,需要超光速的存在.\x0d對(duì)于第二個(gè)問題,他們的猜測(cè)來源一個(gè)發(fā)現(xiàn),就是所有的星球都在彼此遠(yuǎn)離.為了說明這個(gè)現(xiàn)象,他們假定,宇宙這個(gè)巨大的球體在膨脹,就像吹氣球一樣,隨著“氣球”的膨脹,宇宙（平面）中任何兩點(diǎn)之間的距離自然越來越大.甚至,平面人還根據(jù)這個(gè)氣球的膨脹速度預(yù)測(cè)了膨脹開始的時(shí)間,他們認(rèn)為這個(gè)時(shí)間就是宇宙的年齡.平面人把這個(gè)理論稱為“大爆炸”理論.大爆炸理論說明了宇宙的起源,它來自一個(gè)奇點(diǎn).在這個(gè)奇點(diǎn)之前,世界是不存在的.\x0d到此為止,平面人認(rèn)為他們建立了比較完善的“平面宇宙學(xué)”,他們對(duì)此感到滿意.\x0d接下來,他們進(jìn)入微觀世界了.\x0d平面人在探尋物質(zhì)構(gòu)成時(shí)發(fā)現(xiàn),在非常小的尺度上,宏觀世界的物理定律似乎不起作用了.他們做了一個(gè)衍射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)呈“波”的性質(zhì),而非簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng).粒子出現(xiàn)的位置幾乎是任意的,只能用概率來描述.更令平面人感到驚訝的是,這些粒子似乎能夠穿過前面的障礙物,出現(xiàn)在障礙物的后面——這一系列奇特的現(xiàn)象極大的困擾了平面人.\x0d好在平面人有足夠聰明的頭腦,他們發(fā)展了一套量子力學(xué)來解釋這些現(xiàn)象,提出了很多和實(shí)驗(yàn)吻合但卻匪夷所思的觀點(diǎn).\x0d事實(shí)上,從三維的角度,我們可以更好的理解這些現(xiàn)象的本質(zhì).首先,平面人的世界雖然是平面,但實(shí)際上他們擁有第三維,只是額外這一維度非常小——它在空間中卷曲了.形象的說,平面人的世界更像一張極薄的平面膜.這個(gè)膜的厚度只有在亞原子微粒這一尺度才有意義,而在亞原子微粒層面,物理定律是三維的：粒子不再沿平面運(yùn)動(dòng),而是在三維空間中運(yùn)動(dòng).當(dāng)然,平面人無(wú)法直觀的理解三維的概念,他們只能觀測(cè)到在三維空間中運(yùn)動(dòng)的粒子偶然運(yùn)動(dòng)到他們所在的二維平面時(shí)留下的軌跡.這樣,就很容易解釋平面人發(fā)現(xiàn)的“量子”現(xiàn)象了：因?yàn)槠矫媸菑澢?所以在三維空間中運(yùn)動(dòng)的粒子在二維平面上留下的軌跡是不規(guī)則的.這樣,粒子在二維平面中隨機(jī)出現(xiàn)這一行為就變得非常顯然了.同時(shí)也理解了,粒子為什么能夠穿過障礙物而出現(xiàn)在它們的后面：因?yàn)樵谄矫嫔显O(shè)置的障礙物是不可能阻擋粒子在三維空間中的運(yùn)動(dòng)的.但是平面人無(wú)法在三維空間中測(cè)量粒子的具體軌跡,而只能用概率來描述它們出現(xiàn)在二維平面中的可能性. 在量子力學(xué)取得顯著進(jìn)展后,平面人重新研究了“創(chuàng)世”的問題.他們提出,在大爆炸開始時(shí),宇宙是三維的,它的尺度很小.大爆炸產(chǎn)生的“氣球”在創(chuàng)世之初,把平面人的世界吹成了一個(gè)無(wú)限薄的薄膜,因此,二維的平面人無(wú)法感知第三維,也就是說第三維被卷曲了.\x0d在發(fā)現(xiàn)世界的三維性質(zhì)之前,量子力學(xué)是詭異的、概率的,和宏觀世界毫無(wú)共同之處.然而,當(dāng)平面人最終把三維的概念應(yīng)用到量子世界中,他們發(fā)現(xiàn),在三維空間中運(yùn)動(dòng)的粒子所遵循的物理定律,可以和宏觀世界的物理定律統(tǒng)一起來.因此,盡管平面人無(wú)法觀測(cè)和想象“三維空間”,但是他們有理由相信,世界真的是三維的.為此,平面人發(fā)展了他們的“三維統(tǒng)一理論”.\x0d但是,“三維統(tǒng)一理論”留下了幾個(gè)沒有得到回答的問題.一些平面國(guó)的人想到得到這一理論的實(shí)驗(yàn)證明,而不僅僅是理論上的推導(dǎo)與解釋.但遺憾的是,他們發(fā)現(xiàn),驗(yàn)證這個(gè)理論所需要的能量大約是平面國(guó)人可供最大能量的10^15倍.對(duì)于某些人而言,理論計(jì)算就足夠了.即使缺乏實(shí)驗(yàn)證明,他們這個(gè)理論在數(shù)學(xué)上是如此的成功和完美,他們覺得“美”對(duì)于解決統(tǒng)一問題是綽綽有余的.他們指出,歷史一再表明,對(duì)世界上最難問題的解乃是最美的解.他們還正確地指出,三維理論無(wú)敵手.\x0d然而,其他一些平面國(guó)人發(fā)出了怒吼,他們憤怒地說,不能被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的理論不是理論,而是哲學(xué).他們聲稱,檢驗(yàn)這個(gè)理論將徒勞無(wú)益地耗費(fèi)最好的頭腦,浪費(fèi)最有價(jià)值的資源.\x0d平面國(guó)以及真實(shí)世界的這場(chǎng)爭(zhēng)論,將持續(xù)一段時(shí)間表,這是一件好事.”