English

奶牛的青春和宇宙的演化

2005-09-14 来源:中华读书报  我有话说

在爱因斯坦的世界里,奶牛有一种留住青春的办法,那就是高速奔跑。当奶牛跑得足够快,农夫就会惊讶地发现,他的这些奶牛衰老得很慢:农夫自己在一天天老去,而奶牛在疯狂的奔跑中似乎青春永驻。

这件事令农夫感到蹊跷,但让他感到十分奇怪的还不止这一件事。

当那群奶牛在夜晚狂奔的时候,农夫

点燃了一支火把。而不论奶牛跑得有多快,每秒钟10万公里也好,20万公里也好,在它们看来火把传来的光线都是以相同的速度传播的。这明显违背了农夫的日常经验。难道计算物体的相对运动的时候,速度不应该相加或相减吗?

实际上,一旦从相对论的角度来看,这些怪异的事件便不再怪异了。时间对于不同的观察者来说可能会有很大的不同,而光速则永远都是每秒钟30万公里。奶牛和农夫的故事被乔奥・马古悠博士称为“爱因斯坦的奶牛梦”,并写进了他的《比光速还快――爱因斯坦错了!?》一书中。

真空中的光速有限且不变,也不会有任何信息会传播得比光还快。在爱因斯坦提出狭义相对论100年后的今天,这种常识已经深深渗透到物理学的各个领域,包括宇宙学。但直到今天,由它而引发出的问题依然让宇宙学家感到困惑。

当人们从大尺度观察宇宙的时候,会发现宇宙的物质和辐射在各个方向上都是十分均匀的,就好像我们身处一个巨大的烤箱之中。但是这种均匀是如何产生的呢?在宇宙大爆炸之后,宇宙中的各个区域之间必须经过相互的交流才有可能形成这种均匀,就好像混合热水和冷水一样。但是由于光速有限,不可能有任何信息超越某个区域的限制而传递到另一个区域,也就是说热水和冷水根本没有接触的机会,那么,日后它们又怎么可能非常默契地达到相同的温度呢?不管你向哪个方向看去,宇宙的微波背景总是存在大约3K的温度。这就是大爆炸理论中种种谜团之一――“视界问题”。

宇宙学家提出的“暴涨”理论成功消除了视界问题,以及其他一些问题。但是,却从没有人看见过暴涨理论所引入的“暴涨子”。暴涨理论虽然是主流,但它也并不是完美的,许多疑难仍然困扰着它。

马古悠博士在前些年大胆地和同事一起提出了一个暴涨理论的替代理论,即“光速改变”理论。他知道这可能是一种被很多人视为离经叛道的行为,所以他在书的开头就开门见山地这样写道:“我是专业的理论物理学家,从各方面看,我是一个信誉卓著的学者:剑桥研究所博士、获得知名的剑桥圣约翰学院研究奖学金(狄拉克与沙兰姆先前也得过此奖学金),然后成为皇家学会研究员,现在我已是帝国学院的讲师(相当于美国的终身教授)。”

“我直接点明这些东西,不是想要吹牛,而是本书要谈论极具争议性的科学猜测。科学上很少有东西像爱因斯坦的相对论一样屹立不倒,而我正是想要挑战相对论,讲夸张一点,这简直就是物理学家自断生路。”他写道。极度简化地说,马古悠博士的理论认为,宇宙极早期的光速比现在的快得多,因而能够使得宇宙的各个部分有很好的沟通,这样就解决了视界问题。

不管他是个英雄还是个异端,马古悠博士的这本书都值得一读。书中妙语连珠,不仅以调侃的口吻讲述了从奶牛的青春到宇宙演化中的种种难题,令人忍俊不禁,而且还直率且嘲讽地表达了作者对科学界种种行为的看法,你常常可以在书中看到“垃圾”、“想要掐死”这样的字眼。

比如,他提到爱因斯坦把物质中蕴含的能量比喻为不露富的大富翁时写道:“1945年8月6日,爱因斯坦的‘超级大富翁’对世界丢下了他可怕的财富。”在提到他因填写经费申请表而感到痛苦时,这样说道:“事实上,我比较喜欢称这些经费提案表格为‘放屁老头的存在证明书’,因为我认为它们唯一的目的是证明这些寄生虫存在的必要性。”

实际上,《比光速还快――爱因斯坦错了!?》可以当成两本书来看,一本是讲述科学知识的书,一本是讲述科学家工作状态和心路历程的书。这是一本值得为它竖起两根大拇指的书。如果你也有兴趣看一看,那么我最后再提一个小建议:请尝试用英语的思维去理解你看到的汉语,不然你可能会在理解句子上遇到困难,因为这本书在翻译时非常忠实于英文句式。

(《比光速还快――爱因斯坦错了!?》,乔奥・马古悠著,张宪润译,湖南科学技术出版社2005年5月第1版)

手机光明网

光明网版权所有

光明日报社概况 | 关于光明网 | 报网动态 | 联系我们 | 法律声明 | 光明网邮箱 | 网站地图

光明网版权所有