一群人比賽爬山，你費(fèi)盡千辛萬(wàn)苦，終于甩開(kāi)眾人，第一個(gè)登上了山頂——卻發(fā)現(xiàn)，這里根本沒(méi)有終點(diǎn)線，反而要面對(duì)更多條岔路，通往數(shù)座更高的山峰。要是這樣的情況再多反復(fù)幾次，你會(huì)如何表達(dá)你的心情？

上面是普通人的版本，換做是物理學(xué)家呢？情況也好不到哪去。試想一下，從上學(xué)到工作，你埋頭苦讀，一切都在朝著順利的方向發(fā)展：你的理論經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)展，解決了艱難的數(shù)學(xué)問(wèn)題，完美地符合事實(shí)，但是……它也帶來(lái)了更多的未知與不確定。

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是個(gè)很好的例子。廣義相對(duì)論是現(xiàn)在關(guān)于引力最好的理論，不僅如此，它還預(yù)測(cè)了黑洞的存在——引力極強(qiáng)以至于壓縮一切物質(zhì)的天體。但是，關(guān)于黑洞的問(wèn)題至今也仍然使物理學(xué)家們感到困惑。當(dāng)然，讓物理學(xué)家們撓頭的概念不止這一個(gè)。

▲很多觀點(diǎn)難以消化

（一）

量子多重宇宙

現(xiàn)在坐在這里閱讀這篇文章一頭霧水的你，可能在另個(gè)平行世界中是一位出色的物理學(xué)家，已經(jīng)破解了量子世界的奧秘。

“現(xiàn)實(shí)”看起來(lái)是很確定的，對(duì)吧？你站在這，球也在這，你去踢球它會(huì)在另一處停下來(lái)。如果解釋這種物質(zhì)實(shí)體如何運(yùn)動(dòng)的理論描述的是完全不同的畫(huà)面，你會(huì)感到智商受到侮辱。

然而，量子理論的核心是，所有物質(zhì)只存在于在“陰影”，是不確切的，直到我們測(cè)量它。舉個(gè)例子，事物可以同時(shí)在很多地方，只有我們觀察它們的時(shí)候才能把它們固定下來(lái)。

愛(ài)因斯坦對(duì)此反對(duì)，曾尖銳地指出這個(gè)理論是否意味著月亮不存在，直到我們看到它為止。物理學(xué)家David Mermin創(chuàng)造了一個(gè)令人難忘的短語(yǔ)來(lái)總結(jié)他和同行們的感受——閉嘴，算吧！（shut up and calculate! ）

各種不同且古怪的解釋填補(bǔ)了概念上的空白，最著名的就是量子多重世界的假設(shè)。它的意思是說(shuō)每次我們測(cè)量的時(shí)候，每個(gè)之前存在的量子態(tài)仍然存在——只是它在另一個(gè)我們看不到的平行世界。

譯者注：薛定諤的貓，測(cè)量后才知道貓是死是活。對(duì)于其原因物理學(xué)家提出了多個(gè)不同的解釋。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，正統(tǒng)的解釋是“哥本哈根詮釋”，但量子多重宇宙解釋也得到了一些物理學(xué)家的支持。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)“上帝不擲骰子”，就是反對(duì)哥本哈根解釋的不完備性。為了避免背后的哲學(xué)問(wèn)題，物理學(xué)家們選擇“閉嘴，算吧”。

（二）

時(shí)間

你想為你的女朋友在鐵軌旁拍一組文藝照片,然而天氣有變。忽然你發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處兩道閃電同時(shí)擊中了快速行進(jìn)中的列車頭部和尾部，頗為震驚。這件事幾天后被報(bào)道出來(lái)，火車?yán)锏某丝驼f(shuō)閃電先擊中了車頭，后擊中了車尾。不懂相對(duì)論的你當(dāng)然不知道為什么不是同時(shí)。你認(rèn)為的相對(duì)論，就是有時(shí)與女朋友在一起覺(jué)得時(shí)間過(guò)得太快，也有時(shí)感覺(jué)過(guò)得太慢……

你或許相信時(shí)間是從過(guò)去到未來(lái)，帶你穿過(guò)一個(gè)永無(wú)止境的旅行至“當(dāng)前”，但這可能只是大腦中構(gòu)建的錯(cuò)覺(jué)。這早就在20世紀(jì)初愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論時(shí)就明確了。時(shí)間不流動(dòng)，客觀上定義過(guò)去和未來(lái)也是不存在的——時(shí)間只是時(shí)間。

但是，這也掩蓋了一些事實(shí)，相對(duì)論和量子力學(xué)正以不同的方式悄悄地探討時(shí)間。但對(duì)大多數(shù)物理學(xué)家談這個(gè)，可能會(huì)讓他們?cè)俅谓?jīng)歷另一個(gè)“閉嘴算吧”時(shí)刻。

然而，對(duì)于包括加拿大滑鐵盧圓周理論物理研究所（Perimeter Institute）的Lee Smolin在內(nèi)的一小群物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，這樣根本不行。他們說(shuō)，我們只需要對(duì)過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)構(gòu)成更好的物理定義——他們會(huì)不會(huì)成功，只有“時(shí)間”能告訴我們。

譯者注：時(shí)間是什么，是否有長(zhǎng)短？這種哲學(xué)問(wèn)題一直是物理學(xué)上未解的前沿問(wèn)題。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中，時(shí)間是相對(duì)的，時(shí)間和空間結(jié)合在一起，成為了可通過(guò)引力彎曲的時(shí)空。時(shí)間會(huì)取決于測(cè)量時(shí)的位置而發(fā)生變化。比如在太空站的宇航員比地球人年輕一點(diǎn)點(diǎn)，在《星際穿越》中表現(xiàn)的更明顯。

（三）

宇宙常數(shù)

宇宙常數(shù)只是愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程中的一個(gè)參數(shù)，而它對(duì)應(yīng)的實(shí)際意義給了物理學(xué)家們很多煩惱。

進(jìn)，出，進(jìn)，出，搖一搖——宇宙學(xué)常數(shù)的歷史就是名副其實(shí)的霍基-科基舞（譯者注：西方傳統(tǒng)的快節(jié)奏舞蹈，寓意為反復(fù)變化）。

愛(ài)因斯坦將宇宙常數(shù)添加到他的廣義相對(duì)論方程中以穩(wěn)定宇宙，并確保它在自身的引力下不擴(kuò)大也不縮小。不過(guò)在20世紀(jì)20年代，愛(ài)德文·哈勃等物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙實(shí)際上是在膨脹的——這促使愛(ài)因斯坦將他的發(fā)明解釋為他一生中犯過(guò)的“最大的錯(cuò)誤”。

然而，到了90年代，超新星等天體的觀測(cè)使天文學(xué)家確信宇宙的膨脹在加速。導(dǎo)致的結(jié)果是，宇宙學(xué)常數(shù)又回來(lái)了，這次的罪魁禍?zhǔn)资恰鞍的芰俊?，它的存在似乎在?duì)抗引力，把宇宙分開(kāi)。

唯一不變的是，二十年來(lái)所有人仍在“黑暗”中，不明白宇宙學(xué)常數(shù)和暗能量究竟源于何處。我們最好的猜測(cè)是他們起源于似乎填滿真空的短暫的量子能量振動(dòng)。但是，計(jì)算它們能提供多少能量導(dǎo)致了一個(gè)10120數(shù)量級(jí)的混亂。物理學(xué)家可不愿意干連會(huì)計(jì)都不想碰的活兒。

譯者注：在愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論的時(shí)代，人們普遍認(rèn)為宇宙是靜止不同的，愛(ài)因斯坦提出宇宙常數(shù)是為了符合當(dāng)時(shí)的觀測(cè)結(jié)果。后來(lái)的新發(fā)現(xiàn)又導(dǎo)致宇宙常數(shù)回歸，理論上計(jì)算表明暗物質(zhì)和暗能量的存在，物理學(xué)家們認(rèn)為宇宙學(xué)常數(shù)與它們有著深刻的關(guān)系。

（四）

無(wú)窮大

你應(yīng)該能理解總有一個(gè)數(shù)比你想象中最大的數(shù)還大，比如正無(wú)窮 ∞，沒(méi)有比它更大的數(shù)。數(shù)學(xué)家喜歡無(wú)窮大，但物理學(xué)家十分討厭。

數(shù)學(xué)家堅(jiān)信無(wú)窮大的存在。事實(shí)上，不僅有無(wú)窮大，還有無(wú)窮多不同量級(jí)的無(wú)窮大。沒(méi)有什么比創(chuàng)造一個(gè)新的無(wú)窮等級(jí)塞在研究題目的邏輯漏洞中更讓數(shù)學(xué)家喜歡的了。

但對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，無(wú)窮大是公認(rèn)的痛。無(wú)窮就是難以駕馭的量，往往會(huì)摧毀他們窮盡思路推導(dǎo)出的任何一個(gè)理論。無(wú)窮大曾把能解釋大多數(shù)比原子核水平更深層次問(wèn)題的“弱電統(tǒng)一”理論推遲了幾十年?，F(xiàn)在，它們以在宇宙大爆炸的不可估計(jì)的“奇點(diǎn)”和黑洞等形式，阻礙著量子引力理論的統(tǒng)一。

一些物理學(xué)家說(shuō)，已經(jīng)足夠大了。宇宙并不是無(wú)窮的——它只是非常、非常大。無(wú)論多大，在一個(gè)有限的宇宙中，不需要無(wú)窮。問(wèn)題是，至今還沒(méi)有人研究出如何在數(shù)學(xué)上讓無(wú)窮消失。

譯者注：物理學(xué)中的公式計(jì)算得出的結(jié)果總要對(duì)于現(xiàn)實(shí)，所以物理學(xué)家們不遺余力的尋找預(yù)言中的粒子以證明理論的正確。四種相互作用中，電磁相互作用和弱相互作用通過(guò)弱電統(tǒng)一理論結(jié)合的很好，量子色動(dòng)力學(xué)也很好的闡述了強(qiáng)相互作用，這三者的結(jié)合誕生了標(biāo)準(zhǔn)模型。物理學(xué)家們一直在尋找把引力作用融入進(jìn)去的方法，但理論中的無(wú)窮大一直沒(méi)有解決。

（五）

宇宙的熱寂

你想過(guò)宇宙的最終會(huì)變成啥樣嗎？物理學(xué)家給出了凍死這個(gè)答案。雖然它叫熱寂，但其實(shí)最終的命運(yùn)是冷到再無(wú)生機(jī)?；蛟S為了更為貼切它也叫冷寂（Big frezze）。

如果給出一種末日的選擇，大多數(shù)人可能選擇在熾熱的夏天陷入愛(ài)河，再最后感受愛(ài)的溫暖與激情。不過(guò)這個(gè)時(shí)候，千萬(wàn)不要想著求助于物理學(xué)，它給出的答案可能不會(huì)如你所愿，甚至?xí)酱倌隳艽┒嗪窬痛┒嗪瘛?/p>

宇宙的這種終結(jié)要?dú)w咎于熱力學(xué)，熱寂理論表達(dá)的是，有效能量和一切有趣的變化都會(huì)隨著時(shí)間融入一個(gè)統(tǒng)一、無(wú)味的“湯”中。再加上暗能量使宇宙的膨脹越來(lái)越快，我們的世界越來(lái)越?jīng)?，未?lái)實(shí)際一片暗淡。相鄰的星系最終會(huì)從可觀測(cè)宇宙的地平線上消失，留給我們的是寒冷、黑暗和孤獨(dú)。

當(dāng)然，我們不會(huì)看到這時(shí)候，太陽(yáng)的死亡早已把我們的星球毀滅殆盡。

不過(guò)，我們現(xiàn)在有一個(gè)可能讓宇宙動(dòng)力學(xué)出錯(cuò)的機(jī)會(huì)，或者說(shuō)一些意想不到的扭曲使它的最終命運(yùn)變得撲朔迷離。物理學(xué)家已經(jīng)考慮到了大裂縫（big rip），大擠壓（big crunch）甚至是“大吃貨”（big slurp）——量子波動(dòng)導(dǎo)致宇宙變得不穩(wěn)定，并因此超光速地把自己由內(nèi)到外吃掉的場(chǎng)景。其所導(dǎo)致的結(jié)果與冷寂（Big freeze）可能完全不同。

譯者注：宇宙的終極命運(yùn)也是令物理學(xué)家頭痛的問(wèn)題。熱寂是最初從熱力學(xué)第二定律得出的結(jié)論，指宇宙的熵達(dá)到最大值時(shí)，所有物質(zhì)達(dá)到了熱平衡，再也沒(méi)有任何可以維持運(yùn)動(dòng)或生命的能量存在。后來(lái)物理學(xué)家們提出了多個(gè)模型，“上帝粒子”希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)后也暗示它與宇宙命運(yùn)的關(guān)系，但所有結(jié)果都預(yù)示宇宙最終會(huì)走向毀滅。