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09 探訪超空間

2024-10-02 01:59:20 作者: (英)阿瑟·克拉克

  20世紀的科學家在心理上承受了一次次打擊,其中最具毀滅性,也是最出人意料的,或許要算如下發現:所謂的「太空」,其實是一個擁擠得不能再擁擠的地方。

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  亞里士多德說過「大自然厭惡真空」,他說得完全正確。就算把某一方空間中的每個原子全部移走,也還是會剩下一片灼熱翻滾的能量之海,它的強烈和巨大都是人類的心靈所無法想像的。「真空」的真相是「超空間」,它是一種緻密到極點卻又仿佛泡沫狀的結構。人類已知的最緻密的物質是中子星,它每立方厘米都壓縮了千萬噸物質,但是和「超空間」相比,它只不過是一縷虛無縹緲的幽靈而已。

  宇宙的豐富遠遠超出了人類直覺的天真估計,這是蘭姆和盧瑟福在1947年的經典研究中揭示出來的。這兩位科學家以最簡單的元素——氫原子——作為研究對象,他們發現,單個電子在圍繞原子核轉動時發生了一件非常奇怪的事:電子的運行軌道並不平滑,看起來像是有什麼微觀的波不斷衝擊著它。兩人由此提出了一個難以理解的想法:真空本身就在波動著。

  早在古希臘,哲學家就分成了兩大學派。一派認為自然的運行是平滑的,另一派則認為平滑只是假象,一切運動都是不連貫的跳躍、抽動,只是幅度太小,無法在日常的尺度上察覺。原子理論的建立宣告了第二條思路的勝利。後來,普朗克又提出了量子理論,證明連光和能量都不是連續的,而是一小段一小段的。到這時,兩個學派的辯論終於畫上了句號。

  按照最終的理論,自然界是不連續的、顆粒狀的。雖然在肉眼看來,一道瀑布和一堵磚牆是截然不同的東西,但實際上,兩者沒有什麼差別,只是構成瀑布的水分子磚塊過於渺小,無法憑肉眼識別罷了,一旦有了物理學家的專門儀器,就能輕易看到它們的真面目。

  而現在,理論又向前邁進了一步:空間的顆粒性之所以難以察覺,不僅是因其微小,更是因其暴烈。

  任何人都沒法想像一厘米的百萬分之一是什麼樣子,但「一百萬」這個數字對人類而言是熟悉的,它在預算和人口統計中都出現過。只要告訴他們:一厘米的長度需要一百萬個病毒排隊才能填滿,他們就多少會明白一點。

  那麼一厘米的萬億分之一呢?那相當於一枚電子的大小,肉眼根本看不見,我們或許可以從理智上把握它,但沒法從感覺上認識它。

  難以置信的是,空間結構上的事件尺度甚至比這個還小。在那個尺度上看,一隻螞蟻和一頭大象差不多大。如果把它想像成一群不斷翻騰的泡沫(這個類比肯定是誤導,但大致還算說得過去),那麼這些泡沫的直徑就是——

  一厘米的十萬萬萬萬萬萬億分之一……

  接著想像:這些泡沫不斷破裂,每次破裂都釋放出原子彈爆炸的能量,它們吸收這些能量,再傾吐出來,不斷地吸收、傾吐,直到永遠。

  這個極盡簡化的模型,就是20世紀末的一些物理學對於空間基本結構的描繪。然而,要想將這些泡沫內部的能量開採出來,在當時還純粹是無稽之談。

  科學家早就想到了釋放原子核中新發現的力量,也的確在半個世紀不到的時間裡辦到了。但是要束縛「量子漲落」,開採真空本身的能量,其難度卻上了好幾個數量級,可是一旦成功,報償也會跟著倍增。

  別的不說,它能夠讓人類在宇宙中自由馳騁。有了它,宇宙飛船就能幾乎一直加速,因為燃料已經不再需要。但荒謬的是,太空人反倒會遇上早期飛行員所遇上的速度障礙:周圍介質的摩擦。恆星之間游弋著氫原子和其他原子,它們的質量相當可觀,不等飛船達到光速就會釀成事故。

  量子引擎本來可以在公元2500年之後的任何一年問世,如果是那樣,人類的歷史就會大有改觀。但科學總是曲折前進的,由於錯誤的觀測和理論,最終的突破不幸延遲了近一千年。

  在那躁動的最後幾百年中,人類創造出了許多絢麗卻多半頹廢的藝術作品,在基礎科學領域卻罕有突破。更糟的是,科學的一連串失敗讓每個人心灰意冷,在人們看來,開採真空中的能量無異於製造永動機,在理論上都不成立,遑論實踐。但實際上,這個假設和永動機還是不盡相同的,至少,還沒有人能證明它不可能辦到。直到有人無可辯駁地證明了這一點之後,人類才算恢復了一些希望。

  離末日還有不過一百五十年,在拉格朗日一號無重力研究衛星上,一群物理學家給這個方案判了死刑。他們宣稱超空間的巨大能量確實存在,但永遠無法開採。可在當時,已經沒有人對這個塵封的科學問題感興趣了。

  然而,僅僅過了一年,拉格朗日一號就傳出了一聲尷尬的咳嗽:物理學家們在一年前的證明中找到了一個小小的瑕疵。物理學的歷史上常常出現疏漏,但沒有一個產生過如此轟動的結果。

  有人不小心把負號寫成了正號。

  轉瞬之間,世界為之改變。就在午夜來臨前的五分鐘,通向群星的道路豁然開朗。

  [1] 指《聖經》中帶領以色列人走出埃及的摩西。


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