穿越之后我带领国家登临宇宙之巅 第22章 《时间简史》《宇宙的琴弦》(第3页/共4页)


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，看着天花板。

    宇宙有没有开端？她在原世界学到的知识告诉她：有。大爆炸。137亿年前。但大爆炸之前是什么？霍金在书里说，大爆炸之前没有时间——时间是从大爆炸开始的。所以“大爆炸之前”这个问题没有意义，就像问“北极点的北边是什么”一样。

    但林小镜觉得，这个答案不够好。不是错误，而是不够好。“没有意义”是一个逻辑上的解答，不是一个物理上的解答。她想要的是一个物理上的解答——一个能描述“大爆炸之前”的物理状态的数学框架。霍金后来提出了“无边界宇宙假说”，用虚时间取代实时间，消解了开端的问题。但那只是一个假说，没有被实验证实。

    她翻了个身，把被子拉到下巴。

    也许有一天，她能找到更好的答案。也许有一天，她能站在霍金的肩膀上，看得更远。但那天还远。她现在才六岁，连大学都没上，连霍金的理论都只读了一章。

    她闭上眼睛，强迫自己入睡。明天还要上学。明天还要伪装。明天还要继续。

    一年级下学期第四周，林小镜读完了《时间简史》。不是“翻完了”，是“读完了”——每一章都读了，每一个概念都理解了，每一个公式都推导了。书里没有复杂的公式——霍金说过，每多一个公式就会吓跑一半读者，所以他只写了一个公式：E=mc2。但林小镜在脑子里补充了那些被省略的公式：爱因斯坦场方程、史瓦西度规、弗里德曼方程、霍金辐射的推导。

    她不需要在纸上写出来。她可以在脑子里完成所有的数学推导，就像她在幼儿园午睡时做的那样。现在她的脑子比三岁时强大了很多——三岁时她跑一个三阶行列式都会卡顿，现在她可以在脑子里解偏微分方程，流畅得像原世界高中时一样。

    读完《时间简史》的那天晚上，林小镜在“问题”笔记本上写下了新的问题：

    “霍金辐射的熵信息悖论——信息掉进黑洞之后去了哪里？这个问题在原世界没有解决，在这个世界解决了吗？需要查最新的物理学文献。”

    “宇宙的起源——大爆炸之前是什么？无边界假说能自洽吗？能否通过观测验证？”

    “时间的本质——时间的方向为什么是熵增的方向？为什么我们的意识只能感知时间向一个方向流动？时间倒流在物理上是可能的吗？”

    她写了满满一页，然后合上笔记本，放回抽屉深处。

    下一个目标：《宇宙的琴弦》。

    这本书比《时间简史》难得多。《时间简史》是给大众读的科普书，霍金尽量避开了复杂的数学和深奥的概念。《宇宙的琴弦》虽然也是科普书，但它讲的是弦理论——一个尚未被实验证实的、数学极其复杂的、试图统一量子力学和广义相对论的理论框架。林小镜在原世界没有读过这本书，她对弦理论的了解仅限于一些科普文章和纪录片片段——知道弦理论认为基本粒子不是点状的，而是一维的“弦”，弦的不同振动模式对应不同的粒子。

    她需要从头学起。

    一年级下学期第五周，林小镜开始读《宇宙的琴弦》。

    她选择在周末的下午读这本书，地点是书房，时间是林建国加班、苏婉清午睡的时候。她不需要用手电筒——白天的自然光足够亮，而且没有人会突然进来打断她。

    她翻开第一章：弦理论的诞生。

    作者布莱恩·格林从物理学史讲起，回顾了量子力学和广义相对论的成功与冲突。量子力学在微观尺度上取得了巨大的成功——它精确地描述了原子、分子、基本粒子的行为。广义相对论在宏观尺度上取得了巨大的成功——它精确地描述了引力、时空、宇宙的演化。但这两个理论在根本上是矛盾的——量子力学的基础是“不确定性”，广义相对论的基础是“确定性”；量子力学假设时空是平坦的背景，广义相对论认为时空是弯曲的动态实体。当试图把两者结合起来，描述黑洞中心或宇宙大爆炸时刻的极端条件时，数学就崩溃了——出现无穷大的、无意义的、无法消除的发散。

    弦理论试图解决这个矛盾。它的核心思想是：基本粒子不是零维的点，而是一维的弦。弦的尺度极小——普朗克长度，约10的负35次方米。在这个尺度上，弦的不同振动模式对应不同的粒子——一个振动模式是电子，另一个是光子，另一个是夸克。就像小提琴的弦，不同的振动产生不同的音符。

    林小镜读到这一段的时候，放下书，闭着眼睛想象了十的负三十五次方米是什么概念。一个质子的大小是十的负十五次方米，普朗克长度比质子小二十个数量级。如果把一个质子放大到太阳系那么大，普朗克长度还不到一个原子的大小。这个尺度，远远超出了任何现有实验的探测能力——这也是弦理论至今无法被实验验证的原因。

    她睁开眼，继续读。

    格林在第二章里解释了弦理论的数学框架。林小镜读到这里的时候，开始遇到困难了——不是因为语言障碍，而是因为数学基础不够。格林用了很多数学概念：黎曼曲面、共形场论、超对
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