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高维世界的“导游”

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给你三秒钟,能说出三个著名物理学家的名字吗?很简单吧,伽利略、牛顿、爱因斯坦……现在,我要给这个问题加一个条件:请说出还在世的著名物理学家的名字。怎么样?有没有被难住?华裔杨振宁教授?《时间简史》的作者霍金?Yes,Yes!他们的确是答案之一,但却不是我这篇文章的主人公。好了,不嗦了,今天我要介绍一位注定会被奉为爱因斯坦接班人的现代前沿物理界的大人物――加来道雄!关于他怎么走上科学家这条路,童年的两件小事是不可不谈的。

鱼儿眼里的高维世界

加来道雄小时候被父母带去日本茶园,他最喜欢蹲在一个小池旁边,观察池水中的鲤鱼,也会问一些只有孩子才会问的傻乎乎的问题:“鲤鱼怎么观察它们周围的世界?”他时常会乱想,人类和鲤鱼啊,被那薄薄的一层水面所分开,一个离不开空气,另一个离不开水,这完全就像生活在截然不同的两个宇宙中一样。假设鲤鱼社会中也像人类一样有所谓的“科学家”,那么它们会不会像人类研究地球宇宙一样,也研究那虽然巴掌大地盘但却是鲤鱼们的全世界的水底呢?又假设此时伸手将一个鲤鱼“科学家”拽出水面,在放回池水之前,它一定会感觉到恐惧、窒息,但同时它一定会为自己见到另一个世界而惊诧,它一定会发现在水里辛苦所习得的一切知识到了这个空间里完全不适用了!

通过以上一系列的联想,加来道雄越来越认为我们人类自己也就像这些自鸣得意地在池中游动的鲤鱼一样,我们的一生也在所谓的“池子中”度过,大部分也从未思考过,或许也有这样一层水面将我们同另外一个空间完全隔开。而这个空间,也是后来加来道雄理论的最核心,他为之取名“高维空间”,像水面上的空间对金鱼来说,就是一个高维空间。你不要指望看见它,就像不要指望盲人能看见颜色一般。高维的概念很复杂,相信我,即使你读到博士,也未必可以领悟。

高维总共有十个维度,先从最简单的四维入手来小小窥探一下奇妙的宇宙吧!一、二、三维很好理解,一维表示点,二维表示长和宽,推之三维就代表长宽高或者说立体空间。假设现在你用吸管去喝可乐,你在吸可乐的过程中,管子里的可乐正是三维,同时你有没有发现,可乐不是静止不动的,它正在吸管里汩汩流动着,它流动的过程叫做时间。你可以理解时间就是第四维,我们这些三维动物之所以有意义,就是因为被第四维时间在推动着。最后再假设你的吸管是一个空间,很显然这样的吸管成千上万,而它们也有一个好听的名字叫做――平行空间。

难住爱因斯坦后半生的绝世难题

加来道雄从老师那里听来的一个故事,说的是某个已故科学家的发现改变了整个世界和我们周围的一切,很少人可以理解这个科学家的思想。如此了不起的人也被一个难题给击败了,直到他去世,有关这个问题的论文还摆放在他的桌子上。这个科学家就是爱因斯坦,而他生命中的最后30年,苦苦追求却依然没有找到答案的问题就是――让宇宙四种力(包括电磁力、强核力、弱核力和引力)统一成一种力。很神秘吧?完全不知所云吧?没关系,正是凭借着对这个前端问题的好奇心,才让加来道雄立志成为一名理论物理学家。他认为将思考模式置身于更高维度,就如同将鲤鱼拉出水面一样,是解决这个难题的最佳途径。这两个看上去毫无关系的事件,在加来道雄的眼里却有了不一样的诠释。到底是怎么诠释的,你很好奇吗?就跟小时候的加来道雄一样?哈哈,那恭喜你了,也许这个文章便是你通往科学道路的转折点!

加来道雄档案

加来道雄,美籍日裔物理学家,毕业于哈佛大学,然后又获得了加州大学伯克利分校哲学博士学位。他是当今高能物理和理论物理学中“超弦理论”的发明者之一。他也是一位科学畅销书作者,出版过《超越时空》《平行宇宙》和《超越爱因斯坦》。他还担任过很多科普节目,比如《不可能的物理学》的主持人。他提出的很多构想也被好莱坞导演和美剧编剧参考来构思科幻情节,比如隐形术、移相器和死星、心灵感应、意志力、机器人、不明飞行物和外星人、星级飞船、反物质和反宇宙、DNA定序、比光速更快的旅行、时间旅行和平行宇宙。

加来道雄经典语录

我们的好奇心是自然秩序的一部分。

科学革命,顾名思义,是向常识挑战。如果我们关于宇宙的寻常观念都是正确的,那么科学早在数千年前就已经揭开了宇宙的奥秘。

四百年前布鲁诺(捍卫和发展了哥白尼的“日心说”,最后被判烧死)说在外太空还有其他行星,现在我们每周都可以发现一个新的行星围绕一个新的恒星旋转,我把这个叫做布鲁诺的复仇。