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微觀盡頭

2012-12-29 00:00:00劉慈欣
大眾科學(xué) 2012年11期


  物理學(xué)的完結(jié)遙遙無(wú)期,牛頓和愛(ài)因斯坦等沒(méi)有窮盡的物理學(xué)還很多;瓊斯和丁儀試圖擊破夸克的實(shí)驗(yàn),只是朝著物理微觀世界的盡頭邁了一小步
  今天夜里,人類(lèi)將試圖擊破夸克。
  這個(gè)壯舉將在位于羅布泊的東方核子中心完成。核子中心看上去只是沙漠中一群優(yōu)雅的白色建筑,巨大的加速器建在沙漠地下深處的隧道中,加速器的周長(zhǎng)有150公里。在附近專(zhuān)門(mén)建了一座100萬(wàn)千瓦的核電廠為加速器供電,但要完成今天的試驗(yàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,只能從西北電網(wǎng)臨時(shí)調(diào)來(lái)電力。
  今天,加速器將把粒子加速到10^20吉電子伏特,這是宇宙大爆炸開(kāi)始時(shí)的能量,是萬(wàn)物創(chuàng)生時(shí)的能量。在這難以想像的能量下,目前已知的物質(zhì)最小單位夸克將被撞碎,人類(lèi)將窺見(jiàn)物質(zhì)世界最深層的秘密。
  核子中心的控制大廳中人不多,其中有目前世界上最杰出的兩位理論物理學(xué)家,他們代表著目前對(duì)物質(zhì)深層結(jié)構(gòu)研究的兩個(gè)不同的學(xué)派。其中之一是美國(guó)人赫爾曼·瓊斯,他認(rèn)為夸克是物質(zhì)的最小單位,不可能被擊破;另一位是中國(guó)人丁儀,他的理論認(rèn)為物質(zhì)無(wú)限可分。控制大廳中還有負(fù)責(zé)加速器運(yùn)行的總工程師以及為數(shù)不多的幾名記者,其他眾多的工作人員卻在地下深處的十間分控室內(nèi),控制大廳只能看到綜合后的數(shù)據(jù)。這里最讓人驚奇的人物是一位叫迪夏提的哈薩克族牧羊老人,他的村莊就在核子中心加速器的圓周內(nèi)。在昨天的野餐中,物理學(xué)家們吃了他的烤全羊,并堅(jiān)持把他請(qǐng)來(lái)。他們認(rèn)為這個(gè)物理學(xué)上的偉大時(shí)刻,也是全人類(lèi)的偉大時(shí)刻,所以應(yīng)該有一個(gè)最不懂物理學(xué)的人到場(chǎng)。
  加速器已經(jīng)啟動(dòng),大顯示屏上的能量曲線像剛蘇醒的蚯蚓一樣懶洋洋地爬著,向標(biāo)志著臨界能量的紅線升去,那就是擊碎夸克所需的能量。
  “電視為什么不轉(zhuǎn)播?”丁儀指著大廳一角的一臺(tái)電視機(jī)問(wèn),電視中正轉(zhuǎn)播著一場(chǎng)人山人海的足球賽。這位物理學(xué)家從北京到這兒一直身著一件藍(lán)工作服,很容易被誤認(rèn)為是勤雜工。
  “丁博士,我們并非世界中心,試驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后,能出一條三十秒的小新聞就不錯(cuò)了?!笨偣こ處熣f(shuō)。
  “麻木,難以置信的麻木?!倍x搖搖頭說(shuō)。
  “但這是生存之必須?!杯偹拐f(shuō),他一副頹廢派打扮,頭發(fā)老長(zhǎng),還不時(shí)從衣袋中掏出一個(gè)銀制酒瓶喝一口,“我很不幸地不麻木,所以難以生存下去?!?br/>  他說(shuō)著掏出了一張紙,在空中晃著,“先生們,這是我的遺書(shū)?!?br/>  語(yǔ)驚四座,記者們立刻圍住了瓊斯。
  “這個(gè)試驗(yàn)結(jié)束后,物質(zhì)世界將不再有什么可以探索的秘密,物理學(xué)將在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完結(jié)!我是來(lái)迎接自己世界的末日,我的物理學(xué)啊,你這個(gè)冷酷的情人,你已窮盡之后我如何活得下去!”
  丁儀不以為然地說(shuō):“這話在牛頓時(shí)代和愛(ài)因斯坦時(shí)代都有人說(shuō)過(guò),比如上世紀(jì)的馬克斯·玻恩和史蒂芬·霍金,但物理學(xué)并沒(méi)有結(jié)束,將來(lái)也不會(huì)結(jié)束。您很快就會(huì)看到,夸克將被擊破,我們?cè)谕ㄏ驘o(wú)限階梯上又踏上一級(jí),我是來(lái)迎接自己世界的早晨!”
  “您這是抄襲毛澤東的理論,丁博士,他在上世紀(jì)50年代就提出物質(zhì)無(wú)限可分的思想了?!杯偹狗创较嘧I。
  “你們過(guò)分沉湎于自己的思想了?!笨偣こ處煵暹M(jìn)來(lái)說(shuō),“通過(guò)陽(yáng)光同一時(shí)刻在埃及和希臘的干井中不同的投影,可以推測(cè)出地球是圓的,甚至由此可以計(jì)算出它的直徑,但只有麥哲倫的旅行才是真正激動(dòng)人心的。你們的這些理論物理學(xué)家以前只是呆在井里,今天我們才要在微觀世界做真正的環(huán)球航行!”
  大屏幕上,能量曲線接近了那條紅線。外面的世界似乎覺(jué)察到了這沙漠深處涌動(dòng)的巨大能量,一群鳥(niǎo)兒從紅柳叢中驚飛,在夜空中久久盤(pán)旋,遠(yuǎn)方傳來(lái)陣陣?yán)墙小K于,能量曲線越過(guò)了紅線,加速器中的粒子已獲得了撞擊夸克所需的能量,這是人類(lèi)有史以來(lái)所獲得的最高能量的粒子。
  控制計(jì)算機(jī)立刻把這些超能粒子引出了加速器周長(zhǎng)150公里的環(huán)道,進(jìn)入一條支線,以接近光速的速度向靶標(biāo)飛去。在這極限能量的轟擊下,靶標(biāo)立刻迸發(fā)出一場(chǎng)粒子輻射的暴雨。無(wú)數(shù)個(gè)傳感器睜大眼睛盯著這場(chǎng)暴雨,它們能一瞬間分辨出暴雨中幾個(gè)顏色稍有不同的雨滴,正是從這幾個(gè)雨滴的組合中,超級(jí)計(jì)算機(jī)將判斷出是否發(fā)生了撞擊夸克的事件,并進(jìn)一步判斷夸克是否被撞碎。
  超能粒子在源源不斷地產(chǎn)生,加速器中的撞擊在持續(xù),人們?cè)诰o張地等待著。
  超能粒子擊中夸克的幾率是很小的,他們不知道要等多長(zhǎng)時(shí)間。
  “哦,來(lái)自遠(yuǎn)方的朋友們,”迪夏提老人打破沉默,“十多年前,這些東西開(kāi)始修建時(shí)我就在這里。那時(shí)工地上有上萬(wàn)人,鋼鐵和水泥堆得像山一樣高,還有幾百個(gè)像大樓一樣高的線圈,他們告訴我那是電磁鐵……我不明白,這樣多的錢(qián)和物,這樣多的人力,能灌溉多少沙漠,使那里長(zhǎng)滿葡萄和哈密瓜,可你們干的事情,誰(shuí)都不明白。”
  “迪夏提大爺,我們?cè)趯で笪镔|(zhì)世界最深的秘密,這比什么都重要!”丁儀說(shuō)。
  “我沒(méi)有讀過(guò)多少書(shū),但我知道,你們這些世界上最有學(xué)問(wèn)的人,在找世界上最小的沙粒?!?br/>  哈薩克老牧人對(duì)粒子物理出色的定義使在場(chǎng)所有的人都興奮起來(lái)。
  “妙極了!”瓊斯在聽(tīng)到翻譯后叫起來(lái),“他認(rèn)為,”他指指丁儀,“沙粒要多小就有多??;而我認(rèn)為,存在最小的沙粒,這粒沙子不能再小了,用最強(qiáng)有力的錘都不可能砸碎它,尊敬的迪夏提大爺,您認(rèn)為我們誰(shuí)對(duì)呢?”
  迪夏提在聽(tīng)完翻譯后搖了搖頭:“我不知道,你們也不可能知道,世界萬(wàn)物究竟是怎么回事,凡人哪能搞清呢?”
  “這么說(shuō),您是一位不可知論者?”丁儀問(wèn)。
  老牧人飽經(jīng)風(fēng)霜的雙眼沉浸在夢(mèng)幻般的回憶中:“世界真讓人想不透?。男?,我就趕著羊群在無(wú)邊的戈壁灘上尋找青草。多少個(gè)夜晚,我和羊群躺在野外,看著滿天的星星,那些星星密密麻麻的啊,晶亮晶亮的啊,像姑娘黑發(fā)中的寶石。夜深時(shí),身下的戈壁還是熱的,輕風(fēng)一陣陣的,像它的呼吸……這時(shí)世界是活的,就像一個(gè)熟睡的大娃娃。這時(shí)不用耳朵,而用心聽(tīng),你就能聽(tīng)到一個(gè)聲音,那聲音充滿天地之間,那是真主的聲音,只有他才知道世界究竟是怎么回事。”
  這時(shí),蜂鳴器刺耳地響了,這是發(fā)生夸克撞擊事件的信號(hào),人們都轉(zhuǎn)向大屏幕,物理學(xué)的最后審判日到了,人類(lèi)爭(zhēng)論了三千年的問(wèn)題馬上就會(huì)有答案。
  超級(jí)計(jì)算機(jī)的分析數(shù)據(jù)如洪水般在屏幕上涌出,兩位理論物理學(xué)家馬上發(fā)現(xiàn)事情不對(duì),他們困惑地?fù)u搖頭。
  結(jié)果并沒(méi)有顯示夸克被撞碎,但也沒(méi)有顯示它保持完整,試驗(yàn)數(shù)據(jù)完全不可理解。
  突然,有人驚叫了一聲,那是迪夏提,這里只有他對(duì)大屏幕上撞擊夸克的數(shù)據(jù)不感興趣,仍站在窗邊:“天啊,外面怎么啦,你們快過(guò)來(lái)看??!”
  “迪夏提大爺,請(qǐng)別打擾我們!”總工程師不耐煩地說(shuō),但迪夏提的另一句話使所有人都轉(zhuǎn)過(guò)身去。
  “天……天怎么啦!”
  一片白光透進(jìn)窗來(lái),大廳中的人們向外看去,他們不相信自己的眼睛:整個(gè)夜空變成了乳白色!人們沖出了大廳,外面,在廣闊的戈壁之上,乳白色的蒼穹發(fā)著柔和的白光,像一片牛奶海洋,地球仿佛處于一個(gè)巨大的白色蛋殼的中心!
  當(dāng)人們的雙眼適應(yīng)了這些時(shí),他們發(fā)現(xiàn)乳白色的天空中有一群群的小黑點(diǎn),仔細(xì)觀察了那些黑點(diǎn)的位置后,他們真要發(fā)瘋了。
  “真主啊,那些黑點(diǎn)……是星星!”迪夏提喊出了每個(gè)人都看到但又不敢相信的結(jié)論。
  他們?cè)诳粗钪娴呢?fù)片。
  震驚之中,有人從窗外注意到了大廳中的那臺(tái)正在轉(zhuǎn)播球賽的電視機(jī),屏幕上的情形證明了他們不是在做夢(mèng):千里之外的體育場(chǎng)也籠罩在一片白光中,看臺(tái)上的幾萬(wàn)人都驚恐地仰望著天空……
  “這是什么時(shí)候發(fā)生的?”首先鎮(zhèn)靜下來(lái)的總工程師問(wèn)。
  “剛才里面那個(gè)聲音響起來(lái)的時(shí)候?!钡舷奶嵴f(shuō)。
  人們沉默了,他們把目光都集中到瓊斯和丁儀身上,希望這兩位自愛(ài)因斯坦以來(lái)最杰出的物理學(xué)家,能對(duì)眼前這噩夢(mèng)般的現(xiàn)實(shí)做出哪怕一點(diǎn)點(diǎn)解釋。
  這時(shí),兩位物理學(xué)家已不看天空了,他們都在低頭沉思。頃刻,丁儀首先抬起頭來(lái)仰望著乳白色的宇宙,長(zhǎng)長(zhǎng)地出了一口氣。
  “我們?cè)缭撓氲降?。”他說(shuō)。
  瓊斯也抬起頭來(lái),望著丁儀:“是的,這就是超統(tǒng)一理論方程中那個(gè)變量的含義!”
  “你們?cè)谡f(shuō)什么?”總工程師喊道。
  “工程師,我們的環(huán)球航行成功了!”丁儀笑著說(shuō)。
  “你是說(shuō),是我們的試驗(yàn)導(dǎo)致了這一切!”
  “事實(shí)正是!”瓊斯說(shuō),同時(shí)掏出了那個(gè)銀酒瓶,“現(xiàn)在麥哲倫知道了,地球是圓的?!?br/>  “圓……的”其他的人都困惑地看著兩位物理學(xué)家。
  “地球是圓的,從其表面任一點(diǎn)一直向前走,就會(huì)回到原點(diǎn)?,F(xiàn)在我們知道了宇宙的時(shí)空形狀,很類(lèi)似?!?br/>  “我們一直向微觀的深層走,當(dāng)走到微觀盡頭時(shí),就回到了整個(gè)宏觀。加速器剛才擊穿了物質(zhì)最小的結(jié)構(gòu),于是其力量作用到最大的結(jié)構(gòu)上,把整個(gè)宇宙反轉(zhuǎn)了?!杯偹菇忉屨f(shuō)。
  丁儀說(shuō):“瓊斯博士,您可以活下去了,物理學(xué)沒(méi)有完結(jié),才剛剛開(kāi)始,就像人類(lèi)知道地球形狀后,地理學(xué)剛剛開(kāi)始一樣。我們都錯(cuò)了,要說(shuō)最接近事實(shí)的論述,是迪夏提大爺剛才說(shuō)的,我雖不相信真主,但宇宙之深?yuàn)W之神奇遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我們的想像?!?br/>  “我想起來(lái)了,上世紀(jì),英國(guó)人阿瑟·克拉克在科幻小說(shuō)中提出過(guò)宇宙負(fù)片的概念,但誰(shuí)會(huì)想到它竟成為現(xiàn)實(shí)呢?!?br/>  “可現(xiàn)在怎么辦?”總工程師問(wèn)。
  “現(xiàn)在很好,我很樂(lè)意生活在負(fù)片宇宙中,它和反轉(zhuǎn)前的同樣美,不是嗎?”
  瓊斯喝干了瓶中的酒,微醉著伸開(kāi)雙臂,像要擁抱整個(gè)新宇宙。
  “可你們看……”總工程師從窗口指了指大廳里的電視,體育場(chǎng)里驚恐的騷動(dòng)在加劇,一種集體的歇斯底里在人海中蔓延開(kāi)來(lái)。從這個(gè)畫(huà)面上可以想像,整個(gè)人類(lèi)世界正陷入混亂之中。
  “繼續(xù)轟擊靶標(biāo)?!倍x對(duì)總工程師說(shuō)。在第一次夸克撞擊事件發(fā)生后,為了分析結(jié)果,控制計(jì)算機(jī)已中止了超能粒子對(duì)靶標(biāo)的轟擊。
  “你瘋了!鬼知道第二次夸克撞擊事件會(huì)產(chǎn)生什么效應(yīng),也許會(huì)造成宇宙坍縮或大爆炸!”
  “不會(huì)的!前面的現(xiàn)象已證明了超統(tǒng)一方程的正確,我們知道下一次撞擊會(huì)發(fā)生什么。”瓊斯說(shuō)。
  加速器中的超能粒子再次被引向靶標(biāo),人們期待著粒子的暴雨中那幾滴不同顏色雨點(diǎn)的出現(xiàn)。
  1分鐘,2分鐘……10分鐘……
  各種曲線和數(shù)據(jù)在大屏幕上懶洋洋地滾動(dòng)著,什么都沒(méi)發(fā)生。電視屏幕上,體育場(chǎng)中的人海已失去了控制。在乳白色的天空下,人們無(wú)目標(biāo)地亂撞,互相踐踏……圖像抖動(dòng)了一下,電視信號(hào)中斷了,屏幕上只有一片荒漠一樣的雪花。宇宙的突變超出了人類(lèi)所有的知識(shí)和想像,超出了他們的精神承受力,世界已處于瘋狂的邊緣。
  蜂鳴器第二次響了,夸克第二次被擊中。
  沒(méi)有任何預(yù)兆,比眨眼的速度更快,宇宙再次被反轉(zhuǎn)。漆黑的夜空,晶瑩的星群,人類(lèi)的宇宙又回來(lái)了。
  “天啊,你們?cè)诟烧嬷鞯氖拢 钡舷奶岽鬆斦f(shuō)。
  核子中心的人們這時(shí)都聚集在外面的戈壁灘上,聚集在醉人的星空下。
  “是的,對(duì)物質(zhì)本原的不懈探索使我們擁有了上帝的力量,這真是做夢(mèng)都想不到的?!杯偹拐f(shuō)。
  “但我們?nèi)允侨耍l(shuí)知道以后還會(huì)發(fā)生什么呢?”丁儀說(shuō)。
  人們?nèi)检o了下來(lái),凝望著夜空中燦爛的群星,似在諦聽(tīng)那若有若無(wú)的流淌在整個(gè)宇宙間的曼妙樂(lè)曲。
  “真主啊……”迪夏提大爺對(duì)著星空伏下身

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