高德(de)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)完備定(ding)(ding)(ding)理更像是(shi)(shi)一(yi)組非常有趣的(de)(de)(de)關于邏(luo)輯(ji)和(he)哲學(xue)的(de)(de)(de)數學(xue)定(ding)(ding)(ding)理,而不(bu)(bu)是(shi)(shi)嚴格意義上的(de)(de)(de)科學(xue)。但是(shi)(shi)整體(ti)上,這(zhe)(zhe)些邏(luo)輯(ji)和(he)哲學(xue)與科學(xue)密切相關。1931年,科特-高德(de)證(zheng)明(ming)了(le)該(gai)定(ding)(ding)(ding)理:因為任何稍微復雜(za)一(yi)點的(de)(de)(de)邏(luo)輯(ji)體(ti)系都不(bu)(bu)可避免自(zi)我(wo)(wo)引用;所(suo)以(yi)對于給定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)任意一(yi)組邏(luo)輯(ji)規則,除(chu)了(le)最簡單的(de)(de)(de)之外,總(zong)會(hui)存(cun)在(zai)無(wu)法(fa)(fa)判定(ding)(ding)(ding)(證(zheng)明(ming)或證(zheng)偽)的(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)。這(zhe)(zhe)表明(ming)了(le)世界上不(bu)(bu)存(cun)在(zai)能夠證(zheng)明(ming)或證(zheng)偽所(suo)有命(ming)(ming)題(ti)(ti)的(de)(de)(de)終極數學(xue)體(ti)系。一(yi)個無(wu)法(fa)(fa)判定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)可以(yi)被當成是(shi)(shi)“我(wo)(wo)總(zong)是(shi)(shi)說(shuo)謊(huang)”的(de)(de)(de)數學(xue)形式。由于該(gai)命(ming)(ming)題(ti)(ti)引用了(le)描述它的(de)(de)(de)語言(yan)本身(譯者注(zhu):“我(wo)(wo)總(zong)是(shi)(shi)說(shuo)謊(huang)”有兩方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)意思,一(yi)方(fang)面(mian)(mian)是(shi)(shi)指命(ming)(ming)題(ti)(ti)要表達的(de)(de)(de)內容“我(wo)(wo)是(shi)(shi)一(yi)個愛說(shuo)謊(huang)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)”,另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)也可以(yi)指描述它的(de)(de)(de)語言(yan)“我(wo)(wo)說(shuo)‘我(wo)(wo)總(zong)是(shi)(shi)說(shuo)謊(huang)’是(shi)(shi)說(shuo)謊(huang),其實我(wo)(wo)不(bu)(bu)是(shi)(shi)一(yi)個愛說(shuo)謊(huang)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)”),所(suo)以(yi)永遠無(wu)法(fa)(fa)知道(dao)這(zhe)(zhe)個命(ming)(ming)題(ti)(ti)的(de)(de)(de)真假(jia)。盡管如此,并不(bu)(bu)是(shi)(shi)只(zhi)有自(zi)我(wo)(wo)引用的(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)才是(shi)(shi)無(wu)法(fa)(fa)判定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)。高德(de)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)完備定(ding)(ding)(ding)理的(de)(de)(de)主要結論是(shi)(shi),所(suo)有的(de)(de)(de)邏(luo)輯(ji)體(ti)系都會(hui)存(cun)在(zai)無(wu)法(fa)(fa)證(zheng)明(ming)或證(zheng)偽的(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)。因此,所(suo)有的(de)(de)(de)邏(luo)輯(ji)體(ti)系都不(bu)(bu)“完備”。
不完(wan)(wan)備(bei)定(ding)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)哲學含意(yi)(yi)廣為(wei)(wei)(wei)傳播。由(you)(you)于(yu)沒(mei)有一(yi)(yi)(yi)(yi)組規則(ze)能夠(gou)解釋所有可能的(de)(de)(de)(de)(de)事件或結(jie)果(guo),所以(yi)(yi)(yi)物理(li)(li)學上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)“終極理(li)(li)論”是(shi)(shi)(shi)不存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)。同時,這(zhe)(zhe)也說明了(le)“證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)據(ju)”是(shi)(shi)(shi)比“真(zhen)相(xiang)”更不靠譜(pu)的(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)念。這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)想法(fa)令科(ke)學家(jia)們(men)(men)惴惴不安。因為(wei)(wei)(wei)這(zhe)(zhe)意(yi)(yi)味(wei)著(zhu)世(shi)界上(shang)總會存(cun)在(zai)無法(fa)被(bei)“證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)據(ju)”證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)明的(de)(de)(de)(de)(de)“真(zhen)相(xiang)”。由(you)(you)于(yu)不完(wan)(wan)備(bei)定(ding)理(li)(li)對計算機也一(yi)(yi)(yi)(yi)樣適用,這(zhe)(zhe)也意(yi)(yi)味(wei)著(zhu)我們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)想法(fa)是(shi)(shi)(shi)不完(wan)(wan)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)。世(shi)界上(shang)有些想法(fa)我們(men)(men)永(yong)遠(yuan)無法(fa)明了(le),這(zhe)(zhe)包(bao)括我們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)想法(fa)是(shi)(shi)(shi)否(fou)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(比如(ru)說,我們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)性是(shi)(shi)(shi)否(fou)包(bao)含錯(cuo)誤,自(zi)(zi)相(xiang)矛(mao)盾)。這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)(shi)因為(wei)(wei)(wei)高德的(de)(de)(de)(de)(de)不完(wan)(wan)備(bei)第二(er)定(ding)理(li)(li)表(biao)示,沒(mei)有一(yi)(yi)(yi)(yi)種一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論能夠(gou)證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)明自(zi)(zi)己(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)(zhi)性。這(zhe)(zhe)意(yi)(yi)味(wei)著(zhu),沒(mei)有任何理(li)(li)智的(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)能證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)明自(zi)(zi)己(ji)(ji)沒(mei)有精神病(bing)。同樣,如(ru)果(guo)一(yi)(yi)(yi)(yi)個體(ti)系(xi)證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)明自(zi)(zi)己(ji)(ji)是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de),那么這(zhe)(zhe)就不是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)個一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)系(xi)。任何自(zi)(zi)以(yi)(yi)(yi)為(wei)(wei)(wei)能證(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)明自(zi)(zi)己(ji)(ji)沒(mei)精神病(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)都是(shi)(shi)(shi)瘋子。(譯(yi)者注:有點像喝醉(zui)的(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)總是(shi)(shi)(shi)說自(zi)(zi)己(ji)(ji)沒(mei)醉(zui),自(zi)(zi)以(yi)(yi)(yi)為(wei)(wei)(wei)“舉(ju)世(shi)皆濁(zhuo)我獨醒”的(de)(de)(de)(de)(de)屈原情何以(yi)(yi)(yi)堪,無奈只能投江自(zi)(zi)盡了(le)。自(zi)(zi)以(yi)(yi)(yi)為(wei)(wei)(wei)“才(cai)高八斗(dou)遇人(ren)不淑”的(de)(de)(de)(de)(de)賈生(sheng)多么落寞,不得不抱(bao)憾而終。)
顧名(ming)思義,反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)與物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)正(zheng)好相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)。反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)攜帶的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量與物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)(yi)(yi)樣(yang)但是電(dian)荷恰好相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)。約(yue)翰-惠(hui)勒和諾(nuo)貝爾獎得主理查德-弗(fu)雷曼,他們基于(yu)物(wu)(wu)理體系中時(shi)(shi)(shi)間應(ying)該可(ke)以倒(dao)(dao)(dao)流的(de)(de)想法,提(ti)出了(le)一(yi)(yi)(yi)種反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)理論。例如(ru),我們的(de)(de)太(tai)陽(yang)系軌道向(xiang)后(hou)退應(ying)該和向(xiang)前進遵守一(yi)(yi)(yi)樣(yang)的(de)(de)規律(lv)。有(you)人因(yin)此(ci)(ci)提(ti)出,反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)只是時(shi)(shi)(shi)光(guang)倒(dao)(dao)(dao)流的(de)(de)普通物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)。這(zhe)(zhe)解(jie)釋了(le)為什么反(fan)(fan)(fan)(fan)粒(li)(li)子會(hui)(hui)攜帶相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)的(de)(de)電(dian)荷。因(yin)為如(ru)果電(dian)子在(zai)時(shi)(shi)(shi)光(guang)前進的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)候被(bei)排斥,那么在(zai)時(shi)(shi)(shi)光(guang)倒(dao)(dao)(dao)流的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)候應(ying)該被(bei)吸引。這(zhe)(zhe)也解(jie)釋了(le)為什么物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)與反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)會(hui)(hui)消(xiao)失。這(zhe)(zhe)不(bu)(bu)是因(yin)為正(zheng)方粒(li)(li)子對(dui)沖(chong)同歸于(yu)盡;其實(shi)是同一(yi)(yi)(yi)個粒(li)(li)子停(ting)止后(hou)在(zai)時(shi)(shi)(shi)間維(wei)度(du)上(shang)往(wang)回走。在(zai)真空中一(yi)(yi)(yi)對(dui)粒(li)(li)子產生并消(xiao)失,其實(shi)不(bu)(bu)過是同一(yi)(yi)(yi)個粒(li)(li)子在(zai)時(shi)(shi)(shi)間維(wei)度(du)上(shang)一(yi)(yi)(yi)會(hui)(hui)兒往(wang)前進,一(yi)(yi)(yi)會(hui)(hui)兒往(wang)后(hou)倒(dao)(dao)(dao),如(ru)此(ci)(ci)不(bu)(bu)停(ting)反(fan)(fan)(fan)(fan)復,不(bu)(bu)死不(bu)(bu)休。
雖然這個理(li)(li)論的(de)準確性(xing)有待商榷,它(ta)的(de)數(shu)學方案(an)與(yu)其(qi)它(ta)更傳統的(de)理(li)(li)論一樣。約翰(han)-惠(hui)勒起初提出(chu)該理(li)(li)論時說,這也許回(hui)答了(le)為什么(me)宇宙中所有電(dian)子(zi)屬(shu)性(xing)相同(tong)的(de)問題(ti)。這個問題(ti)之(zhi)(zhi)前常為人所忽略。他表示,這是(shi)由于(yu)電(dian)子(zi)經常從(cong)(cong)宇宙大爆炸(zha)與(yu)宇宙末日之(zhi)(zhi)間飛來(lai)(lai)飛去(qu)(qu)。雖然包(bao)含時光倒流,但是(shi)該理(li)(li)論的(de)數(shu)學模型并不允(yun)許把信息帶回(hui)到過(guo)去(qu)(qu)。因(yin)為你無法(fa)通(tong)過(guo)移動(dong)反(fan)(fan)(fan)物(wu)質(zhi)來(lai)(lai)影(ying)響(xiang)(xiang)過(guo)去(qu)(qu),移動(dong)它(ta)只(zhi)會(hui)影(ying)響(xiang)(xiang)反(fan)(fan)(fan)物(wu)質(zhi)本身,即你的(de)未來(lai)(lai)。(譯(yi)者注:這里實(shi)際上蘊含了(le)一個雙(shuang)重(zhong)否(fou)定(ding),因(yin)為反(fan)(fan)(fan)物(wu)質(zhi)其(qi)實(shi)是(shi)時間軸(zhou)上的(de)反(fan)(fan)(fan)向物(wu)質(zhi),它(ta)的(de)過(guo)去(qu)(qu)就是(shi)你的(de)未來(lai)(lai)。從(cong)(cong)某(mou)種(zhong)程(cheng)度上來(lai)(lai)說,這解釋了(le)為什么(me)歷史會(hui)重(zhong)復自己的(de)原因(yin)。這就好比回(hui)旋鏢,扔出(chu)去(qu)(qu)(普通(tong)物(wu)質(zhi))又轉回(hui)來(lai)(lai)(變成反(fan)(fan)(fan)物(wu)質(zhi))。)
在大爆炸之(zhi)后不久,整個(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)處(chu)于一(yi)(yi)片雜亂無章的混沌(dun)狀態之(zhi)中。這意味著(zhu)細微的變(bian)化和瑕疵并不會改變(bian)整個(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)結(jie)構。但是隨著(zhu)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)不斷膨脹冷卻,從無序變(bian)得有序,一(yi)(yi)個(ge)(ge)小小的波動就足以造成巨大的變(bian)化。
這就像是在(zai)地板上均(jun)勻地貼上瓷磚。如果有(you)(you)一(yi)塊瓷磚放歪了,其它(ta)瓷磚會(hui)跟著(zhu)一(yi)起歪;這樣(yang)一(yi)來,整條(tiao)線(xian)上的(de)(de)(de)瓷磚都(dou)沒(mei)放好。宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian)與(yu)此(ci)類(lei)似,它(ta)是時空(kong)上狹長的(de)(de)(de)瑕疵帶。大部分宇(yu)(yu)宙模型都(dou)有(you)(you)預測宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian),比(bi)如弦(xian)(xian)(xian)理論(lun)里(li)兩種互(hu)不(bu)相干的(de)(de)(de)“弦(xian)(xian)(xian)”。如果宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian)存在(zai),每根弦(xian)(xian)(xian)都(dou)像質(zhi)子一(yi)樣(yang)小,密(mi)度卻極大。因此(ci),一(yi)英(ying)里(li)長的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian)可以(yi)和地球一(yi)樣(yang)重;但是它(ta)實(shi)際上沒(mei)有(you)(you)重力,且僅(jin)在(zai)改(gai)變時空(kong)形態時才會(hui)影響四周的(de)(de)(de)物體(ti)。因此(ci),宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian)本質(zhi)上不(bu)過是時空(kong)形態上的(de)(de)(de)“皺紋(wrinkle)”。(譯者注,宇(yu)(yu)宙弦(xian)(xian)(xian)其實(shi)不(bu)是物質(zhi),而是物質(zhi)所(suo)處的(de)(de)(de)時空(kong)中(zhong)(zhong)有(you)(you)瑕疵的(de)(de)(de)部分。也就是說(shuo),我們所(suo)處的(de)(de)(de)時空(kong)本身(shen)并非(fei)完(wan)美。這是不(bu)是說(shuo)像北緯30度,以(yi)及生活(huo)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)靈(ling)異(yi)事件并非(fei)完(wan)全是無稽之談。)
有(you)人認為宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)弦(xian)長得離譜(pu),最長可與上千銀河(he)比(bi)肩。事實(shi)上,最近的(de)(de)(de)觀察和模擬顯(xian)示宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)弦(xian)之網絡(luo)貫穿整個宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)。曾經有(you)人以為這是(shi)(shi)造成銀河(he)組成超(chao)星(xing)系(xi)團的(de)(de)(de)原因,不(bu)過后來這種想(xiang)法被拋棄。超(chao)星(xing)系(xi)團由最長可達(da)10億光年(nian)的(de)(de)(de)銀河(he)“絲帶(dai)”(filament)組成。如(ru)果把兩根宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)弦(xian)靠攏(long)在一起,就(jiu)(jiu)會產生獨特的(de)(de)(de)時空(kong)效(xiao)應。有(you)人曾經展示它們可以用來穿越時空(kong)。宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)弦(xian)還會產生無與倫(lun)比(bi)的(de)(de)(de)至強引(yin)力(li)波(bo)(bo)。現有(you)的(de)(de)(de)和待造的(de)(de)(de)引(yin)力(li)波(bo)(bo)探測器就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)為它們準備(bei)的(de)(de)(de)。
(譯者(zhe)注:1. classical physics: climbing the hill,經典物(wu)理爬山坡;2. quantum physics: "tunneling"static limit,量子物(wu)理穿(chuan)隧道(dao)。)
量(liang)子(zi)隧穿效(xiao)應是指(zhi)粒(li)子(zi)能夠穿過正(zheng)常來說它的(de)(de)能量(liang)不足以通過的(de)(de)障礙(ai)。它能讓(rang)粒(li)子(zi)通過不可逾越的(de)(de)物理障礙(ai),或讓(rang)電子(zi)不用動能就(jiu)脫(tuo)離(li)原子(zi)核的(de)(de)吸引力。根據(ju)量(liang)子(zi)力學,任(ren)何(he)粒(li)子(zi)都有(you)一定的(de)(de)可能出現在(zai)宇宙的(de)(de)任(ren)何(he)地方。雖然粒(li)子(zi)嚴重偏離(li)既定軌道(dao)的(de)(de)概率極(ji)低(di)。
盡管(guan)當粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)遇到一個足夠小的(de)(de)障(zhang)礙(約1-3納米寬)時,按常理(li)是(shi)(shi)無法逾越(yue)的(de)(de),但(dan)是(shi)(shi)實際上(shang)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)直(zhi)接穿過該障(zhang)礙的(de)(de)可能(neng)性卻相當顯(xian)著。海(hai)森堡(bao)的(de)(de)測不(bu)(bu)準(zhun)原理(li)可以解釋此(ci)現象。該原理(li)表(biao)明我們(men)能(neng)獲取(qu)的(de)(de)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)信息總是(shi)(shi)有(you)限(xian)的(de)(de)。(百度(du)百科:測不(bu)(bu)準(zhun)原理(li)表(biao)明一個微觀(guan)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)某些物理(li)量(liang)(如(ru)位置和(he)動量(liang),或(huo)方位角與動量(liang)矩,還有(you)時間和(he)能(neng)量(liang)等(deng)),不(bu)(bu)可能(neng)同(tong)時具有(you)確定(ding)的(de)(de)數值(zhi),其中(zhong)一個量(liang)越(yue)確定(ding),另一個量(liang)的(de)(de)不(bu)(bu)確定(ding)程度(du)就越(yue)大(da)。)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)可以先從它(ta)所活(huo)動的(de)(de)系統里“借來(lai)”能(neng)量(liang)穿過障(zhang)礙,之(zhi)后(hou)便失去“借來(lai)”的(de)(de)能(neng)量(liang)。
量子(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)許多的(de)物(wu)理過程中,比如說放射性(xing)衰變(bian)和(he)太陽上(shang)發生(sheng)的(de)核(he)聚變(bian)。它(ta)還(huan)被用于某(mou)些電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)元件,甚至生(sheng)物(wu)系統的(de)酶身上(shang)。例(li)如,葡萄糖(tang)氧化(hua)(hua)酶是(shi)(shi)(shi)葡萄糖(tang)變(bian)成(cheng)過氧化(hua)(hua)氫的(de)催(cui)化(hua)(hua)劑,在(zai)(zai)(zai)催(cui)化(hua)(hua)過程中包括一(yi)個完(wan)整氧原(yuan)子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿。量子(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿還(huan)是(shi)(shi)(shi)掃描(miao)隧(sui)(sui)道(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)顯微(wei)(wei)鏡的(de)一(yi)大特色。這是(shi)(shi)(shi)第一(yi)種能夠拍攝(she)和(he)操作(zuo)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)顯微(wei)(wei)鏡。它(ta)通(tong)過測量精細探(tan)針(zhen)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓變(bian)化(hua)(hua)而(er)工作(zuo)。這是(shi)(shi)(shi)由于電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)穿越原(yuan)子(zi)(zi)間的(de)真空時(shi)(稱為“禁(jin)區”)會產生(sheng)量子(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿效應,促使探(tan)針(zhen)在(zai)(zai)(zai)接(jie)近物(wu)體(ti)表(biao)面時(shi)發生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓變(bian)化(hua)(hua)。這保(bao)證設備足夠靈(ling)敏,能夠生(sheng)成(cheng)分辨率極高的(de)圖(tu)像。同時(shi)還(huan)可以通(tong)過在(zai)(zai)(zai)設備的(de)探(tan)針(zhen)上(shang)緩緩導入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)流來移(yi)動原(yuan)子(zi)(zi)。
(譯者注:1. Ergosphere,能層(ceng);2. static limit,靜(jing)態極限;3. outer horizon,外部(bu)(bu)視界(jie);4. inner horizon,內部(bu)(bu)視界(jie);5. singularity,奇點(dian)。)
大部分(fen)人(ren)熟(shu)悉的(de)(de)黑洞(dong)其實有一(yi)個更確切(qie)的(de)(de)名(ming)字:史(shi)(shi)瓦(wa)西黑洞(dong)(Schwarzschild black hole)。這種黑洞(dong)在外部有一(yi)個視界(event horizon)充當有去無回的(de)(de)“極(ji)限點(dian)” (“point of no return”),在內部則(ze)有一(yi)個密(mi)度無限大的(de)(de)奇點(dian)。它以(yi)卡爾(er)-史(shi)(shi)瓦(wa)西( Karl Schwarzschild)命名(ming)。1915年,在愛因(yin)斯坦(tan)廣義相(xiang)對論發布僅1個月(yue)后,史(shi)(shi)瓦(wa)西就為不(bu)旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)球(qiu)形(xing)體(ti)找到(dao)了愛因(yin)斯坦(tan)場(chang)方程的(de)(de)數學(xue)方案。盡(jin)管如此,直(zhi)到(dao)1963年,數學(xue)家羅伊(yi)-科(ke)爾(er)才發現(xian)了旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)球(qiu)形(xing)體(ti)的(de)(de)相(xiang)應方案。因(yin)此,一(yi)個旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)黑洞(dong)被稱為科(ke)爾(er)黑洞(dong)。它有一(yi)些不(bu)尋常的(de)(de)屬(shu)性。
科(ke)(ke)爾(er)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)中(zhong)(zhong)心(xin)是(shi)(shi)(shi)不是(shi)(shi)(shi)奇(qi)點(dian)(dian)而是(shi)(shi)(shi)奇(qi)環(huan)(huan) - 由自身動(dong)量維(wei)持的一(yi)(yi)維(wei)環(huan)(huan)形。它有(you)兩個(ge)(ge)視(shi)(shi)(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)(外(wai)(wai)部視(shi)(shi)(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)和內部視(shi)(shi)(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie))以及一(yi)(yi)個(ge)(ge)橢圓(yuan)形的能(neng)(neng)層(ergosphere)。由于慣性(xing)系(xi)拖拽效應(frame dragging),在能(neng)(neng)層里(li)面(mian)時空(kong)本(ben)(ben)身與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)一(yi)(yi)起以超光(guang)速旋轉(zhuan)。當通(tong)過外(wai)(wai)部視(shi)(shi)(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie)進入(ru)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong),空(kong)間路徑(jing)(jing)變成時間路徑(jing)(jing)。這意味(wei)著(zhu)像史(shi)瓦(wa)西(xi)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)一(yi)(yi)樣(yang),科(ke)(ke)爾(er)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)中(zhong)(zhong)心(xin)必然會產生(sheng)奇(qi)點(dian)(dian)。但(dan)是(shi)(shi)(shi)穿過內部視(shi)(shi)(shi)(shi)界(jie)(jie)(jie),時間路徑(jing)(jing)又變回空(kong)間路徑(jing)(jing)。唯一(yi)(yi)的區別是(shi)(shi)(shi)時空(kong)逆轉(zhuan)了。這意味(wei)著(zhu)奇(qi)環(huan)(huan)附近的重力(li)(li)(li)變成往外(wai)(wai)推的排斥力(li)(li)(li)。實際上(shang),除非恰(qia)巧從黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)中(zhong)(zhong)心(xin)線進入(ru),否則(ze)根本(ben)(ben)就不可能(neng)(neng)進入(ru)奇(qi)環(huan)(huan)。此外(wai)(wai),多個(ge)(ge)奇(qi)環(huan)(huan)還可以通(tong)過時空(kong)互相(xiang)(xiang)(xiang)連接(jie),因此奇(qi)環(huan)(huan)可以充(chong)當蟲洞(dong)。不過除非是(shi)(shi)(shi)奇(qi)環(huan)(huan)旋轉(zhuan)得足(zu)夠(gou)快產生(sheng)的裸奇(qi)點(dian)(dian),否則(ze)無(wu)法從另(ling)一(yi)(yi)邊的黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)出(chu)去。通(tong)過奇(qi)環(huan)(huan)可能(neng)(neng)進入(ru)另(ling)一(yi)(yi)個(ge)(ge)時空(kong),比(bi)如(ru)說另(ling)一(yi)(yi)個(ge)(ge)宇(yu)宙。在那里(li),你(ni)可以看到光(guang)從黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)外(wai)(wai)面(mian)進來,卻看不到光(guang)從里(li)面(mian)出(chu)去。你(ni)甚至有(you)可能(neng)(neng)被帶到一(yi)(yi)個(ge)(ge)負(fu)宇(yu)宙(negative universe)上(shang)的“白(bai)(bai)(bai)洞(dong)”(white hole)。不過沒(mei)人(ren)知道(dao)這到底意味(wei)著(zhu)什么。(百(bai)度百(bai)科(ke)(ke):白(bai)(bai)(bai)洞(dong)是(shi)(shi)(shi)廣義相(xiang)(xiang)(xiang)對論(lun)預言(yan)的一(yi)(yi)種與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)反的特殊天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti),是(shi)(shi)(shi)大引力(li)(li)(li)球對稱(cheng)天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)的史(shi)瓦(wa)西(xi)解的一(yi)(yi)部分。白(bai)(bai)(bai)洞(dong)僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)(shi)理(li)論(lun)預言(yan)的天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti),到現在還沒(mei)有(you)任何證(zheng)據表明白(bai)(bai)(bai)洞(dong)的存在。其性(xing)質與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)正相(xiang)(xiang)(xiang)反。白(bai)(bai)(bai)洞(dong)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)封閉的邊界(jie)(jie)(jie)。與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)不同(tong)的是(shi)(shi)(shi),白(bai)(bai)(bai)洞(dong)內部的物(wu)質(包(bao)括輻射)可以經過邊界(jie)(jie)(jie)發射到外(wai)(wai)面(mian)去,而邊界(jie)(jie)(jie)外(wai)(wai)的物(wu)質卻不能(neng)(neng)落(luo)到白(bai)(bai)(bai)洞(dong)里(li)面(mian)來。因此,白(bai)(bai)(bai)洞(dong)像一(yi)(yi)個(ge)(ge)噴(pen)泉,不斷向外(wai)(wai)噴(pen)射物(wu)質和能(neng)(neng)量。)
正如(ru)著名的(de)(de)(de)方程式(shi) E=MC2 所示,能(neng)量與物質(zhi)緊密相連。它(ta)們(men)的(de)(de)(de)聯動效(xiao)應(ying)會(hui)產(chan)生重(zhong)(zhong)(zhong)力場(chang)。真(zhen)子(zi)(zi)(zi)(zi)是(shi)一束電磁(ci)波(bo)(bo)或(huo)重(zhong)(zhong)(zhong)力波(bo)(bo),它(ta)的(de)(de)(de)能(neng)量會(hui)產(chan)生重(zhong)(zhong)(zhong)力場(chang);且產(chan)生的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)力場(chang)反過來又把電磁(ci)波(bo)(bo)或(huo)重(zhong)(zhong)(zhong)力波(bo)(bo)本身(shen)約(yue)束在(zai)一定的(de)(de)(de)空間內。1955年,約(yue)翰-惠(hui)勒第一個著手研究真(zhen)子(zi)(zi)(zi)(zi)。惠(hui)勒猜測(ce)微觀真(zhen)子(zi)(zi)(zi)(zi)和基(ji)本粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之(zhi)間可(ke)能(neng)存在(zai)連接(jie),甚至可(ke)能(neng)就是(shi)同一物體。“kugelblitz” (德語 “球形(xing)閃(shan)(shan)電”)是(shi)一個更極(ji)端的(de)(de)(de)例子(zi)(zi)(zi)(zi)。當強光(guang)聚攏中(zhong)在(zai)一個點上,光(guang)能(neng)產(chan)生的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)力變得如(ru)此(ci)之(zhi)強,以致形(xing)成黑洞把光(guang)困在(zai)其中(zhong)。雖然沒(mei)有任(ren)何(he)東西能(neng)阻止“kugelblitz” (德語 “球形(xing)閃(shan)(shan)電”)的(de)(de)(de)形(xing)成;但是(shi)由于真(zhen)子(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)不(bu)(bu)可(ke)避免(mian)泄漏能(neng)量而衰退,現在(zai)大家認為(wei)真(zhen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)形(xing)成只是(shi)暫時的(de)(de)(de)。不(bu)(bu)幸的(de)(de)(de)是(shi),這意味著惠(hui)勒的(de)(de)(de)最初猜想是(shi)錯誤的(de)(de)(de),但目前還沒(mei)有足夠的(de)(de)(de)證據能(neng)證明這一點。 (譯者注:這個和波(bo)(bo)粒(li)二(er)象(xiang)性有點關系,1905年,愛因(yin)斯坦提出(chu)(chu)了(le)光(guang)電效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)光(guang)量子(zi)(zi)(zi)(zi)解釋,人們(men)開始意識到光(guang)波(bo)(bo)同時具有波(bo)(bo)和粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)雙重(zhong)(zhong)(zhong)性質(zhi)。1924年,德布羅意提出(chu)(chu)“物質(zhi)波(bo)(bo)”假(jia)說(shuo),認為(wei)和光(guang)一樣,一切物質(zhi)都具有波(bo)(bo)粒(li)二(er)象(xiang)性。根據這一假(jia)說(shuo),電子(zi)(zi)(zi)(zi)也會(hui)具有干(gan)涉(she)和衍射等波(bo)(bo)動現象(xiang),這被后來的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)衍射試驗所證實。)
重力(li)(li)和(he)其(qi)它基本(ben)作用(yong)力(li)(li)如(ru)電磁(ci)力(li)(li)之間(jian)(jian)(jian)的(de)關系(xi),是(shi)(shi)(shi)物理(li)學長期以(yi)來最引人關注的(de)奧秘之一(yi)(yi)。最早在1919年提出(chu)的(de)一(yi)(yi)種理(li)論(lun)(lun)(lun)認為:如(ru)果宇(yu)宙增加一(yi)(yi)個維(wei)(wei)度(du),重力(li)(li)仍存(cun)在前四維(wei)(wei)中(zhong)(三(san)維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian)+時間(jian)(jian)(jian));但(dan)是(shi)(shi)(shi)其(qi)它基本(ben)作用(yong)力(li)(li),則由(you)(you)四維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian)在第五維(wei)(wei)上卷起來而自(zi)然(ran)生成(cheng)。但(dan)是(shi)(shi)(shi)由(you)(you)于第五維(wei)(wei)度(du)對我們(men)而言是(shi)(shi)(shi)隱形的(de),既看(kan)不見(jian)也摸不著,所以(yi)它應該是(shi)(shi)(shi)蜷曲(qu)(qu)起來的(de)。(譯(yi)者注:這里非常(chang)難以(yi)理(li)解,我的(de)想法是(shi)(shi)(shi)用(yong)降維(wei)(wei)的(de)方法來想象。比如(ru)說假設(she)有一(yi)(yi)個完(wan)全靜止的(de)三(san)維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian),如(ru)果增加一(yi)(yi)個第四維(wei)(wei)度(du)時間(jian)(jian)(jian),把三(san)維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian)卷曲(qu)(qu)包裹起來。那(nei)么生活(huo)在三(san)維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian)里的(de)人是(shi)(shi)(shi)看(kan)不到(dao)時間(jian)(jian)(jian)的(de),而且(qie)三(san)維(wei)(wei)空(kong)間(jian)(jian)(jian)里的(de)一(yi)(yi)切變(bian)化其(qi)實(shi)都是(shi)(shi)(shi)由(you)(you)時間(jian)(jian)(jian)與空(kong)間(jian)(jian)(jian)卷曲(qu)(qu)自(zi)然(ran)引起的(de)。)這個理(li)論(lun)(lun)(lun)最終產(chan)生了弦(xian)理(li)論(lun)(lun)(lun),且(qie)迄今仍出(chu)現在大多數(shu)弦(xian)理(li)論(lun)(lun)(lun)的(de)核心分(fen)析中(zhong)。
由(you)于(yu)第五維(wei)(wei)度(du)極小(xiao),只有(you)像粒(li)子一(yi)樣的(de)(de)(de)微型物體才能在上面移動(dong)。又由(you)于(yu)第五維(wei)(wei)度(du)是(shi)自我蜷(quan)曲的(de)(de)(de),這(zhe)(zhe)些微粒(li)最(zui)終(zhong)又會(hui)(hui)轉(zhuan)回初始(shi)位置(zhi)。(譯者注:類(lei)似于(yu)圓周(zhou)運動(dong),周(zhou)而(er)復始(shi))但是(shi)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)在第五維(wei)(wei)度(du)上就(jiu)要復雜許(xu)多。當黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)擴展到(dao)第五維(wei)(wei)度(du),它(ta)就(jiu)變(bian)(bian)成“黑(hei)(hei)(hei)弦(xian)(xian)”。和(he)正常的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)不(bu)同,黑(hei)(hei)(hei)弦(xian)(xian)很不(bu)穩定(這(zhe)(zhe)里忽(hu)略了(le)四維(wei)(wei)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)其實最(zui)終(zhong)會(hui)(hui)蒸發(fa))。多個黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)會(hui)(hui)串(chuan)在一(yi)根(gen)長長的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)弦(xian)(xian)上,和(he)更遠的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)弦(xian)(xian)連在一(yi)起,直到(dao)黑(hei)(hei)(hei)弦(xian)(xian)完全折斷,留下一(yi)組黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)為(wei)止(zhi)。這(zhe)(zhe)些四維(wei)(wei)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)會(hui)(hui)并成一(yi)個更大的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)。最(zui)有(you)趣的(de)(de)(de)是(shi),根(gen)據現在的(de)(de)(de)模型,最(zui)終(zhong)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)是(shi)一(yi)個“裸”奇點。也(ye)就(jiu)是(shi)說它(ta)沒有(you)被視(shi)界包(bao)圍,這(zhe)(zhe)違背了(le)宇宙(zhou)監督假(jia)設。因(yin)為(wei)視(shi)界會(hui)(hui)阻止(zhi)任(ren)何(he)事件(jian)從奇點中(zhong)逃逸,所(suo)以(yi)任(ren)何(he)奇點都應(ying)該(gai)被視(shi)界包(bao)起來,以(yi)防奇點附近發(fa)生的(de)(de)(de)時(shi)空穿越改變(bian)(bian)整個宇宙(zhou)的(de)(de)(de)歷史。(譯者注:如果宇宙(zhou)監督假(jia)說成立,那么誰來負責(ze)確保(bao)天網(wang)恢(hui)恢(hui),疏而(er)不(bu)漏任(ren)何(he)“裸起點”呢?也(ye)許(xu)就(jiu)是(shi)上帝、真主、我佛之類(lei)的(de)(de)(de)大牛了(le)。)
同(tong)(tong)時(shi)性(xing)的(de)(de)相(xiang)對(dui)性(xing)是(shi)指,兩件事(shi)情(qing)同(tong)(tong)時(shi)發(fa)生與否是(shi)相(xiang)對(dui)的(de)(de),取決于(yu)(yu)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)者(zhe)所(suo)(suo)在(zai)(zai)的(de)(de)方位(wei)。這是(shi)奇特相(xiang)對(dui)論的(de)(de)奇怪推論,對(dui)于(yu)(yu)不是(shi)發(fa)生在(zai)(zai)同(tong)(tong)一地(di)方的(de)(de)任何(he)事(shi)件都適用。比(bi)如(ru)說,如(ru)果在(zai)(zai)火(huo)星和金星各放(fang)一束煙(yan)(yan)花(hua)(hua)(hua),某個方位(wei)的(de)(de)太空旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)可能(neng)(neng)會說它們同(tong)(tong)時(shi)發(fa)生(如(ru)果兩束煙(yan)(yan)花(hua)(hua)(hua)的(de)(de)光線同(tong)(tong)時(shi)到達他(ta)的(de)(de)眼睛);另一個太空旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)可能(neng)(neng)會說火(huo)星上的(de)(de)煙(yan)(yan)花(hua)(hua)(hua)先(xian)放(fang);其(qi)他(ta)人(ren)也許會說金星上的(de)(de)煙(yan)(yan)花(hua)(hua)(hua)先(xian)放(fang)。這是(shi)因為觀(guan)(guan)察(cha)(cha)者(zhe)所(suo)(suo)處的(de)(de)方位(wei)不同(tong)(tong)造成(cheng)了他(ta)們看(kan)到煙(yan)(yan)花(hua)(hua)(hua)的(de)(de)順序不同(tong)(tong),從而導致他(ta)們的(de)(de)看(kan)法不同(tong)(tong)。所(suo)(suo)以每個觀(guan)(guan)察(cha)(cha)者(zhe)的(de)(de)看(kan)法都是(shi)相(xiang)對(dui)的(de)(de),沒有(you)人(ren)是(shi)絕(jue)對(dui)正確的(de)(de)。
這(zhe)(zhe)樣一(yi)來(lai),可(ke)能(neng)會發生(sheng)一(yi)些怪(guai)事。比(bi)如說,有人(ren)會先(xian)看到事件的(de)結(jie)果(guo)再看到原(yuan)因。(例如,先(xian)看到炸(zha)(zha)彈爆(bao)炸(zha)(zha)再看到有人(ren)點燃引信。)不(bu)(bu)過除非跑得(de)比(bi)光(guang)速還快(kuai),即使你(ni)(ni)(ni)先(xian)看到了結(jie)果(guo)也來(lai)不(bu)(bu)及去改(gai)變原(yuan)因。這(zhe)(zhe)也是超光(guang)速旅(lv)行(xing)(xing)被認為是不(bu)(bu)可(ke)能(neng)的(de)原(yuan)因之一(yi)。因為這(zhe)(zhe)與時光(guang)穿越類似,你(ni)(ni)(ni)可(ke)以在結(jie)果(guo)發生(sheng)后(hou)去改(gai)變原(yuan)因。這(zhe)(zhe)毫無意義。(譯者(zhe)注:如果(guo)你(ni)(ni)(ni)先(xian)看到炸(zha)(zha)彈爆(bao)炸(zha)(zha),然后(hou)以超光(guang)速飛過去把引信給滅(mie)了。這(zhe)(zhe)樣一(yi)來(lai),炸(zha)(zha)彈就不(bu)(bu)會爆(bao)炸(zha)(zha)了,你(ni)(ni)(ni)又如何會看到炸(zha)(zha)彈爆(bao)炸(zha)(zha)?這(zhe)(zhe)也是為什么有人(ren)發明(ming)了平行(xing)(xing)世(shi)界(jie)(jie),但是平行(xing)(xing)世(shi)界(jie)(jie)問題更多,這(zhe)(zhe)里就不(bu)(bu)跑題了。)
愛(ai)因斯坦廣(guang)義(yi)相(xiang)對論有一個預測:當一個巨(ju)大(da)的(de)物體移動時,會(hui)拖(tuo)拽周圍(wei)的(de)時空,從(cong)而拉著附近的(de)物體一起動。不管(guan)巨(ju)物是(shi)平移還是(shi)旋轉,都會(hui)如(ru)此(ci)。雖(sui)然(ran)這種效應(ying)非(fei)常微弱,但是(shi)已(yi)經被實(shi)驗證明確(que)實(shi)存(cun)在。2004年發(fa)起的(de)重力探測器B實(shi)驗,就是(shi)為(wei)了測量地球附近的(de)時空扭曲。雖(sui)然(ran)干(gan)擾(rao)源比預期要(yao)大(da),慣性系拖(tuo)拽效應(ying)測量的(de)不確(que)定性為(wei)15%。(譯者注:換句話說(shuo),慣性系拖(tuo)拽效應(ying)存(cun)在的(de)可能性高達85%。)進一步分析有望更大(da)程度上(shang)減少測量的(de)不確(que)定性。
實(shi)際測量與(yu)預測結(jie)果(guo)非常(chang)接(jie)近:由于地球(qiu)旋轉的(de)緣故,軌道(dao)上(shang)的(de)探(tan)測器(qi)與(yu)地球(qiu)之間的(de)距離每年拉近2米左右(you)。這(zhe)(zhe)純(chun)粹是(shi)由于地球(qiu)的(de)龐(pang)大體重造成周圍(wei)的(de)時(shi)空(kong)扭(niu)曲(qu),從而產生的(de)慣(guan)性系(xi)拖拽效(xiao)應所致(zhi)(zhi)。但是(shi)探(tan)測器(qi)是(shi)感(gan)覺不(bu)(bu)到這(zhe)(zhe)種(zhong)額外加(jia)速(su)的(de),因為探(tan)測器(qi)本身(shen)并沒有加(jia)速(su),而是(shi)它所在的(de)時(shi)空(kong)拖拽所致(zhi)(zhi)。這(zhe)(zhe)就像拉扯桌子底(di)下(xia)的(de)地毯,桌子會(hui)動(dong)(dong),但不(bu)(bu)是(shi)桌子自己在動(dong)(dong)。(譯者注:這(zhe)(zhe)與(yu)禪意 “不(bu)(bu)是(shi)風(feng)動(dong)(dong),而是(shi)心(xin)動(dong)(dong)”何(he)其類似。心(xin)扭(niu)曲(qu)了眼中(zhong)看到的(de)時(shi)空(kong)倒(dao)影,導(dao)致(zhi)(zhi)時(shi)空(kong)倒(dao)影中(zhong)的(de)物(wu)體跟著一起波動(dong)(dong)。)
(譯者注:1. Casimir Plates卡西米爾(er)盤子;2.Vacuum fluctuation,真空(kong)漲落)
理(li)論上,絕對零度?273.15°C應該是(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)達到(dao)的(de)(de)最(zui)低溫度,在此(ci)溫度下所有(you)粒(li)子運動完全(quan)停止。但(dan)是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)在量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子力學中(zhong),每個(ge)粒(li)子都有(you)被(bei)稱為(wei)(wei)“零點能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)”的(de)(de)最(zui)低能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang);因(yin)此(ci)實(shi)際上你永遠無法(fa)把(ba)東西冷卻到(dao)絕對零度。更顯(xian)著的(de)(de)是(shi)(shi)(shi):不(bu)但(dan)粒(li)子有(you)最(zui)低能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)也有(you),即“真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)”。只(zhi)要(yao)做(zuo)一個(ge)相當簡單的(de)(de)實(shi)驗,就能(neng)(neng)(neng)(neng)證明“真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)”的(de)(de)存在。在真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)中(zhong)放入兩(liang)個(ge)金(jin)屬(shu)盤(pan)(pan)子,讓它們靠(kao)攏,當盤(pan)(pan)子間(jian)的(de)(de)距離(li)縮小到(dao)一定程(cheng)度時,它們會自(zi)動吸(xi)附(fu)在一起(qi)。這是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)盤(pan)(pan)子間(jian)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)在特(te)定頻(pin)率(lv)共(gong)振,而盤(pan)(pan)子外的(de)(de)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)幾乎可以在任何頻(pin)率(lv)共(gong)振。由于盤(pan)(pan)子外的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)要(yao)大于盤(pan)(pan)子間(jian)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),盤(pan)(pan)子被(bei)擠(ji)壓在一起(qi)。盤(pan)(pan)子靠(kao)得(de)越(yue)近,壓力越(yue)強。在約10納米間(jian)距的(de)(de)時候,這種效應(卡(ka)西米爾效應)會產生1個(ge)大氣壓的(de)(de)壓力。因(yin)為(wei)(wei)盤(pan)(pan)子間(jian)的(de)(de)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)要(yao)低于正常(chang)的(de)(de)零點能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),被(bei)稱為(wei)(wei)負能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。負能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)有(you)一些(xie)不(bu)尋常(chang)的(de)(de)屬(shu)性(xing)。
比方(fang)說,在負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)真空中(zhong),光速(su)要比在正常(chang)(chang)真空中(zhong)快。也(ye)就(jiu)是(shi)說有一天,我(wo)們(men)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)在類似負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)的真空泡泡中(zhong)以(yi)超(chao)光速(su)飛行。雖然理(li)(li)論上可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)存在可(ke)(ke)穿越的蟲洞(dong)(dong),但是(shi)蟲洞(dong)(dong)會(hui)在產(chan)生的瞬(shun)間即刻消失,無法保持打開(kai)的狀態。而負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)卻可(ke)(ke)以(yi)用來頂住(zhu)打開(kai)的可(ke)(ke)穿越蟲洞(dong)(dong)。負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)還(huan)會(hui)導(dao)(dao)致(zhi)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)蒸(zheng)發。真空能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)常(chang)(chang)被各(ge)種理(li)(li)論模型描(miao)述為突然產(chan)生和湮沒(mei)(mei)的虛擬粒子(zi)。因(yin)為只要粒子(zi)在產(chan)生后馬(ma)上湮沒(mei)(mei)就(jiu)不(bu)會(hui)違背能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)守恒定律。但是(shi),如果兩(liang)個(ge)粒子(zi)在黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的視界(jie)產(chan)生,就(jiu)有可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)一個(ge)粒子(zi)從(cong)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)逃(tao)逸(yi),另一個(ge)卻掉(diao)了進去(qu)。這(zhe)樣它們(men)就(jiu)不(bu)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)消失,兩(liang)個(ge)粒子(zi)都變成(cheng)負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)。(譯者注,通常(chang)(chang)真空的粒子(zi)被認為是(shi)成(cheng)對出(chu)現成(cheng)對消失。)當負(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)粒子(zi)掉(diao)進黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong),它會(hui)降低而不(bu)是(shi)增(zeng)加黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的質(zhi)量(liang)。隨著時間的推(tui)移,這(zhe)樣的粒子(zi)會(hui)最終導(dao)(dao)致(zhi)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)完(wan)全(quan)蒸(zheng)發。由于最初這(zhe)個(ge)理(li)(li)論是(shi)斯蒂芬-霍金(jin)提出(chu)的,從(cong)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)中(zhong)逃(tao)逸(yi)的粒子(zi)被稱之為霍金(jin)輻射。這(zhe)是(shi)第一個(ge)被接受的量(liang)子(zi)論和廣(guang)義相對論的統一理(li)(li)論,也(ye)是(shi)霍金(jin)迄今(jin)為止最偉大(da)的科(ke)學(xue)成(cheng)就(jiu)。
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