加來(lái)道雄《一名物理學(xué)家的教育歷程》
我想知道上帝怎樣創(chuàng)造了這個(gè)世界，對(duì)這樣或那樣的具體現(xiàn)象我不太感興趣。我想知道世界的內(nèi)在規(guī)律，其余則是細(xì)枝末節(jié)。
——愛(ài)因斯坦
童年的兩件趣事極大地豐富了我對(duì)世界的理解力，并且引導(dǎo)我走上成為一個(gè)理論物理學(xué)家的歷程。
記得那時(shí)我的父母不時(shí)帶我去舊金山游覽著名的日本茶園。我蹲在那里的一個(gè)小池邊，為慢慢暢游在水底睡蓮之中五彩斑斕的鯉魚(yú)所陶醉。這是我最快樂(lè)的童年記憶之一。
在那靜靜的時(shí)刻，我充滿了無(wú)限的遐想。我常常給自己提一些只有小孩才問(wèn)的傻乎乎的問(wèn)題，比如水池中鯉魚(yú)怎樣觀察它們周?chē)氖澜纭Ｎ蚁�，它們的世界一定奇妙無(wú)比！
鯉魚(yú)們的一生就在這淺淺的水池中度過(guò)。它們相信它們的“宇宙”就有陰暗的池水和睡蓮構(gòu)成。它們大部分時(shí)間在池底漫游，因此它們只模糊地意識(shí)到在水面之上存在有另一個(gè)外部世界。我的世界的本質(zhì)超過(guò)了它們的理解能力。我喜歡坐在距離利于僅僅幾十厘米的地方，然而，我們之間卻如距深淵。鯉魚(yú)和我生活在兩個(gè)截然不同的宇宙之中，從來(lái)不進(jìn)入對(duì)方的世界，我們之間被水面這一薄薄的“柵欄”分隔開(kāi)來(lái)。
我曾想：在水底的魚(yú)群中可能有一些鯉魚(yú)“科學(xué)家”。我想這個(gè)鯉魚(yú)“科學(xué)家”會(huì)對(duì)那些提出在睡蓮之外還存在有另外一個(gè)平行世界的魚(yú)冷嘲熱諷。他們認(rèn)為，唯一真實(shí)存在的事物就是魚(yú)兒們看得見(jiàn)摸得著的。水池就是一切。水池之外看不見(jiàn)的世界沒(méi)有科學(xué)意義。
有一次，我遇到了一場(chǎng)暴雨。我注意到成千上萬(wàn)的笑語(yǔ)地轟擊在池水的表面。池水變得混亂，誰(shuí)中的睡蓮在洶涌不息的水波沖刷下?lián)u擺不定。在躲避風(fēng)雨之時(shí)，我想弄清楚周?chē)l(fā)生的一切將會(huì)以怎樣的形式呈現(xiàn)在鯉魚(yú)們的眼中。在它們看來(lái)，睡蓮似乎是自己在運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有任何東西沖刷它們。因?yàn)榫拖裎覀兛床灰?jiàn)我們周?chē)目諝夂涂臻g一樣，鯉魚(yú)們也看不見(jiàn)它們賴(lài)以生存的水，它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\(yùn)動(dòng)而困惑不解。
我想，鯉魚(yú)“科學(xué)家們”將會(huì)聰明地杜撰某種虛構(gòu)的東西——它被稱(chēng)為“力”，來(lái)掩蓋自己的無(wú)知。由于不能理解在看不見(jiàn)的水面上存在的水波，它們將得出這樣一個(gè)結(jié)論：睡蓮之所以能夠不被觸摸而運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)橛幸环N看不見(jiàn)的神秘力在對(duì)它起作用。它們可能給這種錯(cuò)覺(jué)起一個(gè)高深莫測(cè)的名稱(chēng)（如超距作用，或沒(méi)有任何接觸睡蓮即會(huì)運(yùn)動(dòng)的能力）。
我曾想，如果在池水中抓出一個(gè)鯉魚(yú)“科學(xué)家”，事情將會(huì)怎么樣呢？放回池水之前，它可能隨著我的查看而狂亂掙扎。那么別的`鯉魚(yú)又將怎樣看待這件事呢？對(duì)于它們而言，這確實(shí)是一件可怖的事情。它們第一次意識(shí)到有一位鯉魚(yú)“科學(xué)家”從它們的宇宙中消失了。九那么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，沒(méi)有留下任何蹤跡。不管在它們的宇宙中怎么尋找，就是沒(méi)有這條丟失的鯉魚(yú)的蹤影。然而，就那么幾秒鐘，當(dāng)我把它放回池水之后，這位鯉魚(yú)“科學(xué)家”便突然冒了出來(lái)。對(duì)于別的鯉魚(yú)而言，這真是一個(gè)奇跡。
待神智鎮(zhèn)定之后，這位鯉魚(yú)“科學(xué)家”就會(huì)講述一個(gè)真正令它們驚詫不已的傳奇故事。它說(shuō)：“突然之間，不知怎的我就被拉出了咱們的宇宙（池水），投進(jìn)了一個(gè)冥冥世界，那里有令人目眩的強(qiáng)光和我從未見(jiàn)過(guò)的奇形怪狀的物體。最奇怪的是那個(gè)抓住我的生物竟然一點(diǎn)也不像魚(yú)。更使我震驚的是，無(wú)論如何也看不到它的鰭，但是沒(méi)有鰭它還是能夠運(yùn)動(dòng)。我感覺(jué)到熟習(xí)的自然規(guī)律不再適合于這個(gè)冥冥世界。隨后，我發(fā)現(xiàn)自己突然又被扔回了咱們的世界�！保ó�(dāng)然，這個(gè)到宇宙之外一游的故事對(duì)于鯉魚(yú)是怪誕的，大多數(shù)魚(yú)都認(rèn)為這完全是胡說(shuō)八道。）
我常想，我們就像自鳴得意地在池中游動(dòng)的鯉魚(yú)。我們的一生就在我們自己的“池子”里度過(guò)，以為我們的宇宙只包含那些看得見(jiàn)摸得著的事物。就像鯉魚(yú)一樣，我們認(rèn)為宇宙之中只包含有熟習(xí)可見(jiàn)的東西。我們自以為是地拒絕承認(rèn)就在我們的宇宙跟前存在有別的平行宇宙或多維空間，而這些都超出了我們的理解力。如果我們的科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念，那僅僅是因?yàn)樗麄儾荒苡醚垡?jiàn)演出充滿于我們周?chē)臻g的不可看見(jiàn)的各種振動(dòng)。一些科學(xué)家鄙視更高維數(shù)世界的說(shuō)法，是因?yàn)樗麄儾荒茉趯?shí)驗(yàn)室里便利地驗(yàn)證它。
�。ㄎ覀冇钪婊蛟S是無(wú)數(shù)個(gè)平行宇宙中的一個(gè)。每一個(gè)宇宙通過(guò)無(wú)窮多的蛀洞——連通兩個(gè)是空域的隧道——跟其他宇宙相連。在這些蛀洞之間旅行是可能的，但可能性又微乎其微。）
此后，我一直對(duì)存在高維世界的可能極感興趣。像許多孩子一樣，我貪婪地閱讀這樣一類(lèi)歷險(xiǎn)故事，其中講述的是時(shí)間旅行者進(jìn)入別的多維空間，探索我們看不見(jiàn)的平行宇宙，在那里能很容易使通常的物理定律不再起作用。我長(zhǎng)大后想知道，是否在百慕大三角洲神秘失蹤的船只進(jìn)入了一個(gè)空間漏洞，我對(duì)阿西莫夫的《基地》系列驚嘆不已，書(shū)中超維空間旅行的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了一個(gè)銀河帝國(guó)的興起。
童年時(shí)的第二件事也給我留下深刻的印象。我八歲時(shí)曾聽(tīng)過(guò)一個(gè)故事，此后它一直留在我的腦海里。記得我的中學(xué)老師給班里講了一個(gè)已故偉大科學(xué)家的故事。他們及其崇敬地講到他，稱(chēng)他是整個(gè)人類(lèi)歷史上最偉大的科學(xué)家。他們說(shuō)很少有人能夠理解他的思想，但是他的發(fā)現(xiàn)卻改變了整個(gè)世界和我們周?chē)囊磺�。我不理解他們想告訴我們的許多東西，但是最使我對(duì)此人感興趣的是他未能完成自己的偉大發(fā)現(xiàn)就撒手人寰。他們說(shuō)他多年潛心于這個(gè)理論，但是他死之后，他的為完成的論文仍然擺放在他自己的辦公桌上。
我被這個(gè)故事迷住了。對(duì)于一個(gè)孩子，這是很神秘的。他未完成的工作是什么？他桌上論文的內(nèi)容是什么？什么問(wèn)題可能會(huì)如此難以解決而又非常重要，值得如此偉大的科學(xué)家把他的有生之年花費(fèi)在這種研究之中？由于好奇，我就決定學(xué)習(xí)我能學(xué)到的關(guān)于愛(ài)因斯坦的一切以及他未完成的理論。我記得，我花了好多時(shí)間靜靜閱讀我能找到的關(guān)于這個(gè)偉人和他的理論的每一本書(shū)。這種記憶到現(xiàn)在仍然溫暖如春。我讀完當(dāng)?shù)貓D書(shū)館的書(shū)之后，就開(kāi)始在全市搜尋圖書(shū)館和書(shū)店，急切地查找有關(guān)線索。不久我就知道這個(gè)故事比任何神秘謀殺故事更加激動(dòng)人心，也比我想象的任何事情都重要。我決定要對(duì)這一秘密刨根究底，縱然因此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭。
不久，我就知道愛(ài)因斯坦未完成的論文就是他企圖構(gòu)造的所謂的統(tǒng)一場(chǎng)論。這個(gè)理論能解釋所有的自然規(guī)律，從細(xì)小的院子到浩瀚的星系。然而，作為一個(gè)孩子，我卻不能理解，暢游在茶園池中的鯉魚(yú)和愛(ài)因斯坦桌上未完成的論文可能存在著某種聯(lián)系。對(duì)于用更高的維數(shù)可能是解決統(tǒng)一場(chǎng)論的關(guān)鍵這一點(diǎn)我不理解。
后來(lái)，在高中階段，我看完了許多地方圖書(shū)館中這方面的書(shū)，并且常常造訪斯坦福大學(xué)的物理學(xué)圖書(shū)館。在那里，我發(fā)現(xiàn)愛(ài)因斯坦的工作使一種稱(chēng)為反物質(zhì)的新型物質(zhì)稱(chēng)為可能。這種物質(zhì)的作用形式與普通物質(zhì)一樣，但與普通物質(zhì)接觸之后它們將會(huì)湮沒(méi)，并且猛然釋放出能量。我也知道科學(xué)家已經(jīng)建造了一些大型儀器，或者說(shuō)是“原子對(duì)撞機(jī)”，這種儀器可以在實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生微量的這種奇異物質(zhì)，即反物質(zhì)。
年輕人的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)由于世俗的約束而畏葸不前，而這種約束對(duì)于大多數(shù)成年人而言通常似乎又很難超越。沒(méi)有考慮所要涉及的困難，我就開(kāi)始著手建立我自己的原子對(duì)撞機(jī)。我一直研究科學(xué)文獻(xiàn)，最后我確信能夠建造一臺(tái)所謂的電子感應(yīng)加速器，這種敬愛(ài)蘇啟能把電子加速到數(shù)百萬(wàn)電子伏特（100萬(wàn)電子伏特是指電子在100萬(wàn)伏特的電場(chǎng)中被加速后所獲得的能量）。
首先，我購(gòu)買(mǎi)了少量的鈉22，它是一種能夠自然地放射正電子（電子的反物質(zhì)）的放射性物質(zhì)。然后我建造了一個(gè)云室，在云室中可以看到亞原子粒子留下的蹤跡。這樣我就能夠拍下好幾百?gòu)堄煞次镔|(zhì)留在云室中的精美照片。緊接著，我找遍周邊地區(qū)大量的電子倉(cāng)庫(kù)，裝配必須的硬件設(shè)備，包括好幾百磅（1磅=454克）中的廢品處理鋼，在我的車(chē)間建造一個(gè)2.3百萬(wàn)電子伏特的電子感應(yīng)加速器，這個(gè)加速器完全有能力產(chǎn)生一束反電子。為了產(chǎn)生電子感應(yīng)加速器所必需的巨大磁場(chǎng)，我說(shuō)服我的父母親讓他們幫助我在我讀高中的那個(gè)學(xué)校的足球場(chǎng)中纏繞22英里（1英里=1.61米）場(chǎng)的銅線。我們把整整一個(gè)圣誕假日花費(fèi)在這條50碼（1碼=0.91米）場(chǎng)的線路上，纏繞和安裝笨重的線圈，這種線圈將使高能電子的運(yùn)動(dòng)路徑發(fā)生彎曲。
當(dāng)最后建成時(shí)，這個(gè)300磅重、6千瓦的電子感應(yīng)加速器耗掉了我屋子中所產(chǎn)生的每一點(diǎn)能量。當(dāng)我接通它后，通常總是燒斷每一根保險(xiǎn)絲，屋子變得漆黑一團(tuán)。在屋子周期性陷入黑暗的同時(shí)，媽媽常常在搖頭。（我想，媽媽對(duì)于他不能由一個(gè)在棒球場(chǎng)或籃球場(chǎng)玩耍、反而有一個(gè)在汽車(chē)間建造一架巨大的電子儀器的兒子而困惑不解。）使我感到欣慰的是，一儀器成功產(chǎn)生了比地磁場(chǎng)強(qiáng)兩萬(wàn)多倍的磁場(chǎng)，而這正是加速一束電子所必需的。
加來(lái)道雄簡(jiǎn)介：美籍日裔物理學(xué)家，紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。他畢業(yè)于哈佛大學(xué)，獲得加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位。他是《超越愛(ài)因斯坦》（與特雷納合著）、《量子場(chǎng)論》和《超弦導(dǎo)論》諸書(shū)的作者。在過(guò)去的10年里，他還是廣播電臺(tái)每周一次一小時(shí)科學(xué)節(jié)目的主持人。
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