第二次做完了,舒云鹏回到自己的太空船上后没过多久,琼斯月亮来了。这个琼斯人,是和舒云鹏最脾气相投的。她一看到舒云鹏就热情地拥抱了他:“我想你呢,兄弟!”
2015年12月初,上百名世界上杰出的科学家、哲学家和理论物理学家们集聚一堂,在德国慕尼黑大学召开了会议,讨论基础物理学如今面临的科学理论界定的问题。
一年前,物理学家ge ellis和joe silk在《自然》杂志上发表了一篇引起争议的文章,倡议召开一个这样的研讨会(见煎蛋《无法被证实的科学理论是否应被看作是哲学?》)。
诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯(david gross)在开幕演讲上试图告诉大家哲学对物理学没有帮助。他引用理查·德费曼(richard feynman)的话说,“像是鸟儿们需要鸟类学家一样,物理学需要哲学家。”
但现实中的基础物理学研究正在面临挑战。
戴维·格罗斯在演讲。(laetitia vancon / quanta magazine)
在过去的几十年里,弦理论一直被理论物理学爱好者所热衷讨论。弦论成为了美国80年代后物理学界最有影响力的理论。无数装帧精美的科普书籍,恢宏大度的电视节目,气吞虹蜺的ted talks都以它为焦点。资深的理论物理学家们用简单的语言来介绍它,让普通民众爱上了这个不需要通过复杂公式来理解的理论。
而此次慕尼黑会议得出的结论是,弦理论还没成为一个科学理论。
“不敢当,”舒云鹏也很热情地拥抱了琼斯月亮:“怎敢和几百万岁的司令官大人称兄道弟!……你怎么现在才出现?”
近距离伽马暴可能灭绝任何比微生物更加复杂的生命形式。由此,两位天文学家声称,只有在大爆炸发生50亿年之后,只有在10%的星系当中,才有可能出现类似地球上这样的复杂生命。
宇宙或许比先前人们想象的要更加孤单。两位天体物理学家声称,在可观测宇宙预计约1000亿个星系当中,仅有十分之一能够供养类似地球上这样的复杂生命。而在其他任何地方,被称为伽马暴的恒星爆炸会经常『性』地清除任何比微生物更加复杂的生命形式。两位科学家说,这些的爆炸还使得宇宙在大爆炸后数十亿年的时间里,无法演化出任何复杂的生命。
科学家一直在思考这样一个问题,伽马暴有没有可能近距离击中地球。这种现象是1967年被设计用来监测核武器试验的人造卫星发现的,目前大约每天能够检测到一例。伽马暴可以分为两类。短伽马暴持续时间不超过一两秒钟;它们很可能是两颗中子星或者黑洞合二为一的时候发生的。长伽马暴可以持续数十秒钟,是大质量恒星耗尽燃料后坍缩爆炸时发生的。长伽马暴比短伽马暴更罕见,但释放的能量要高大约100倍。长伽马暴在短时间内发出的伽马『射』线,可以比全宇宙都要明亮。
持续数秒的高能辐『射』本身,并不会消灭附近一颗行星上的生命。相反,如果伽马暴距离足够近,它产生的伽马『射』线就有可能触发一连串化学反应,摧毁这颗行星大气中的臭氧层。没有了这把保护伞,这颗行星的“太阳”发出的致命紫外线就将直『射』行星地表,长达数月甚至数年——足以导致一场大灭绝。
这样的事件发生的可能『性』有多高?在即将发表在《物理评论快报》(physical review letters)上的一篇论文中,以『色』列希伯莱大学的理论天体物理学家斯维·皮兰(tsvi piran)和西班牙巴塞罗纳大学的理论天体物理学家保罗·希梅内斯(raul jimenez)探讨了这一灾难『性』的场景。
天体物理学家一度认为,伽马暴在星系中气体正迅速坍缩形成恒星的区域里最为常见。但最近的数据显示,实际情况要复杂许多:长伽马暴主要发生在“金属丰度”较低的恒星形成区域——所谓“金属丰度”,是指比氢和氦更重的所有元素(天文学家所说的“金属”)在物质原子中所占的比例。
利用我们银河系中的平均金属丰度和恒星的大致分布,皮兰和希梅内斯估算了银河系内两类伽马暴的发生几率。他们发现,能量更高的长伽马暴可以说是真正的杀手,地球在过去10亿年间暴『露』在一场致命伽马暴中的几率约为50%。皮兰指出,一些天体物理学家已经提出,可能正是伽马暴导致了奥陶纪大灭绝——这场发生地45亿年前的全球灾变,消灭了地球上80%的生物物种。
接下来,这两位科学家估算了银河系不同区域内一颗行星被伽马暴“炙烤”的情形。他们发现,由于银河系中心恒星密度极高,距离银心6500光年以内的行星在过去10亿年间遭受致命伽马暴袭击的几率高达95%以上。他们总结说,复杂生命通常只可能生存于大型星系的外围。(我们自己的太阳系距离银心大约27万光年。)
其他星系的情况更不乐观。与银河系相比,大多数星系都更小,金属丰度也更低。因此,两位科学家指出,90%的星系里长伽马暴都太多,导致生命无法持续。不仅如此,在大爆炸后大约50亿年之内,所有星系都是如此,因此长伽马暴会导致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星系都是不『毛』之地吗?美国沃西本恩大学的物理学家布莱恩·托马斯(brian thomas)评论道,这话说得可能有点太过。他指出,皮兰和希梅内斯所说的伽马『射』线照『射』确实会造成不小的破坏,但不太可能消灭所有的微生物。“细菌和低等生命当然有可能从这样的事件中存活下来,”皮兰承认,“但对于更复杂的生命来说,伽马『射』线照『射』确实就像按下了重启按钮。你必须一切重头开始。”
皮兰说,他们的分析对于在其他行星上搜寻生命可能具有现实意义。几十年来,seti研究所的科学家一直在用『射』电望远镜,搜寻遥远恒星周围的行星上可能存在的智慧生命发出的信号。不过,seti的科学家主要搜寻的都是银河系中心的方向,因为那里的恒星更加密集。而那里正是伽马『射』线导致智慧生命无法生存的区域。皮兰说,“或许我们应该朝完全相反的方向去寻找。”
“我出去办了点事,”琼斯月亮说:“真心佩服你,你又打算自我牺牲了!”
波函数坍缩属于正统的哥本哈根解释,但它历来是科学家们争论的焦点,因为它实在是令人难以理解。没有证据表明波函数坍缩是一种实在的物理过程,这只是人为引入的一种解释实验现象的手段:一个量子系统在测量之前处于各种状态的叠加态,只有进行测量才能显示出其中一种状态,其他的状态瞬间消失。对于那些难以理解的量子实验现象,这样的解释看似合理,但似乎又经不住推敲:最后坍缩的那一瞬间,到底是什么在起作用使它选择了其中一种状态呢?
“谈不上,我这是找回家的路呢!”
在1927年的第五次索尔维会议上,狄拉克认为,波函数坍缩是自然随机选择的结果,而海森堡则认为它是观察者选择的结果。玻尔似乎同意狄拉克的观点,他在1931年曾说过:“我们必须在很大程度上使用统计方法,并谈论自然在一些可能『性』中间进行选择。”
更惊人的想法来自于“计算机之父”——美籍匈牙利学者冯·诺依曼(john von neumann)。1932年,诺依曼出版了经典的量子力学教科书《量子力学的数学基础》,书中明确地给出了波函数坍缩这个概念,并且认为导致波函数坍缩的可能原因是观察者的意识。
“呵呵!我听说张司令官也来了,她人呢?”琼斯月亮说:“我今天是打算请你们喝酒来的!”
诺依曼认为,量子理论不仅适用于微观粒子,也适用于测量仪器。于是,测量仪器的波函数也同样需要“别人”来坍缩,而由于观察者所意识到的测量结果总是确定的这一事实,因此只有意识才能最终坍缩波函数而产生确定的结果。
意识坍缩波函数类似于“我思故我在”,这一带点唯心主义的观点受到了一些人的追捧,还不断地在此基础上发展出一些新的理论。
1939 年,伦敦和鲍厄撰文介绍意识论,在他们看来,只有观察者才能够支配一种特有的内省本领,即观察者能够立即说明他自己的状态,而正是依靠这种内在的认识,观察者才能够产生一种确定的客观『性』,从而使叠加的波函数坍缩。
“行啊!我派人去叫她!”