爱因斯坦有一次说
,一项理论所做的物理学描述如果不能做到连小孩子都 能懂,那它可能就是个没用的理论。侥幸的是,弦理论背后就是个简单的物理学 描述,它的基础是音乐。
根据弦理论,如果你有一架超级显微镜,可以用来窥探到电子的中心去,那 你所看到的不会是一个点状的粒子
,而是一根振动着的弦。
,比质子要小十亿个十亿倍,由于这样 小,所以所有的亚原子粒子看起来都像个点。)如果我们弹拨这根弦,它的振动 就会发生变化;其电子说不定会变成一个中微子。
再弹拨一下,它说不定会变成 一个夸克。事实上,如果你用合适的力度来弹拨它,它会变成任何一种已知的亚 原子粒子。就是以这种方式,弦理论可以毫不费力地解释为什么有如此多的亚 原子粒子。在超弦上没有别的,只有可以弹拨出来的各种不同的“音符”。做一 个类比来说,在小提琴上,
A调、B调或升C调都不是本质所在。只要简单地用 不同的方式弹拨这根弦,就可以发出音阶中所有的音。比如,降B调并不比G 调更具什么本质性。它们都只不过是小提琴弦发出的音符而巳,别的什么都不 是。同样,电子和夸克都不是具有本质性的东西,弦才是本质性的东西。事实 上,宇宙中所有的亚粒子都可以被视为弦的各种不同振动,别的什么都不是。弦上所发出的各种“和弦”就构成各种物理学定律。
弦可以通过拆分和再对接的方式进行相互作用,
由此产生我们在原子中所 看到的电子和质子之间的相互作用。就这样,通过弦理论,我们可以再现所有的 原子和核物理定律。可以写在弦上的“旋律”相当于化学定律。现在,我们就可 以把整个宇宙看成一首气势恢弘的弦乐交响曲了。
弦理论不仅可以把量子理论中的粒子解释为宇宙的音符,它也同样可以解 释爱因斯坦的相对论——它是弦的最低振动,零质量的自旋_2粒子可以被解释 为引力子(gmviton),也就是引力的粒子或量子。如果我们计算一下这些引力子 的相互作用,我们发现它正是以量子形式表达的爱因斯坦的旧的引力论。随着 弦的移动、拆解和重组,它会对空间-时间造成巨大的约束力。当我们对这些约 束因素进行分析时,我们又一次发现了爱因斯坦原来的广义相对论。
这样,弦理 论可以严丝合缝地解释爱因斯坦的理论,没有额外的工作要做。爱德华•威腾 (Edward Witten)说过,
即使爱因斯坦没有发现相对论,他的这个理论也还是有可 能被作为弦理论的一个副产品而被发现出来。广义相对论从某种意义上来说可 以随手捡来。
弦理论的美,在于它可以比喻成音乐。音乐提供了一种比喻,我们既可以从 亚原子层面上,也可以从宏观宇宙层面上用它来理解宇宙的性质。正如著名小 提琴家耶胡迪•梅纽因(Yelnuli Menuhin) —次写道的那样:“音乐是乱中求序 的,因为节奏在各行其是中加进了步调一致;旋律使相互脱节的东西前后贯穿; 而和弦则从本不相同的东西中找出匹配。”
爱因斯坦也许会写道,他对统一场论的探索最终会使他得以“解读上帝的 心思”。如果弦理论是正确的,那么我们现在已经看到,上帝的心思就是在10个 维度的超空间回响着的宇宙音乐。
正如戈特弗里德•莱布尼茨(Gottfried Leibniz)有一次说的:“音乐是灵魂所做的变相数学练习,连它自己都不知道正在 进行演算。”
历史上,音乐与科学之间的联系早在公元前5世纪就已经铸就了,当时希腊 的毕达哥拉斯派(Pythagoreans)发现了和声定律,
并把这些定律简化为数学。他 们发现,拨动七弦琴的琴弦所发出的音调与其长度相对应。如果把琴弦加长一 倍,则音调就会降低整整一个八度。如果把琴弦缩短三分之二,则音调就会改变 五度。这样,音乐与和弦的定理可以简化为精确的数字关系。难怪毕达哥拉斯 派的座右铭是“万物皆是数字”。起初,他们对这项结果非常满意,以至于大胆 地将这些和声定理应用到整个宇宙。但由于物质是极其复杂的,他们的这种努 力失败了。然而,从某种意义上,有了弦理论以后,物理学家们就圆了毕达哥拉 斯派的梦。
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