人類即將參破宇宙終極奧秘？這是真的嗎？物理學家告訴你

布萊恩·葛林是當代著名科學家及科普作家。
葛林任職于哥倫比亞大學。作為一名理論物理學家，他數十年來致力于探索宇宙奧秘，研究有望成為「萬物理論」的弦論，并獲得重大發現。
對話物理學家布萊恩·葛林：黑洞、弦論及其他

布萊恩·葛林在世界科學節上演講（供圖：世界科學節/格雷戈·凱斯勒）
主持人：您覺得這次直播課很重要，為什麼？選擇黑洞作為題目有什麼特別的原因嗎？
葛林：首先，我覺得讓年輕人接觸到科學知識并產生興趣非常重要，它使我們有機會改變世界，創造更好的生活。這似乎是老生常談，但是把這個觀念灌輸給我們的下一代真的非常重要。
此外，很多正在學習自然科學的孩子，他們認為只要記住已有的科學知識，會解答問題就萬事大吉了。這些當然也重要，但更重要的是你要有創造性的想法。黑洞屬于最神秘最有趣的前沿科學，而且不需要很多知識儲備就能理解它的基本原理。所以我為四到八年級的孩子設計了這次直播課。很多孩子在評論中整合了他們從不同課程學到的知識，感覺他們確實有所收獲。我對這樣的效果還是很滿意的。

主持人：黑洞天文學似乎步入了黃金時代。現在我們有視界望遠鏡，最近還首次拍攝到黑洞的照片；引力波天文台觀測到黑洞的并合。這是否意味著我們對黑洞的研究小有成就了？它如何幫助我們認識整個宇宙？
葛林：毋庸置疑，是的。就在十年前，我們還在為黑洞是真實的存在，抑或只是數學上的存在而爭論不休。現在有了引力波天文台，有了視界望遠鏡，我們親眼目睹了兩個黑洞的撞擊在宇宙空間激起的漣漪。甚至今年的諾貝爾物理學獎也頒發給了黑洞相關的研究。這說明黑洞是真實存在的，成就也是實實在在的。

至于像我一樣研究前沿理論的這些人，我們正在努力將黑洞研究和量子力學相結合。黑洞是最好的理論實驗室，幫助我們在極限狀態下驗證我們的理論。我想，當我們完全掌握了黑洞和量子力學的時候，我們對宇宙的認識也會有質的飛躍。
主持人：那麼您認為這項研究近期會有突破嗎？
葛林：會的。我們有很多同道中人——很多研究弦論和量子引力學的科學家都在致力于黑洞的研究。這麼多研究同時進行，真令人振奮哪。或許只要一兩年的時間，我們就會取得相當的進展，到時再回過頭看看我們現在的想法，一定會覺得非常落后了。
主持人：就像您說的那樣，現在的確有一些新發現了。比如繆子g-2實驗。能否講一講您對這項研究的看法，以及它對物理學界意味著什麼？
【編者按：繆子g-2實驗觀察到繆子（一種亞原子粒子）的反常磁矩，顯示它們可能受到尚未發現的物質或力量的推動。】

葛林：樂意之至。首先我要說明的是，目前實驗結果的可信度只有3西格瑪，或4西格瑪，因此我們對實驗的結論仍持保留態度。直到可信度達到5西格瑪，即出現統計偏差的機率由現在的千分之一降低到百萬分之一或數百萬分之一的時候，我們才會認為結論可信。
拋開可信度暫且不談，如果這個結果經得起時間的考驗，那就意味著粒子物理學的標準模型、曾經的黃金準則，可能需要重新修訂了。也許在我們已知的四種自然力量之外存在第五種力量，想想都覺得好興奮。又或許真的有尚未發現的粒子，改變了繆子的磁矩。
話說回來，有一件事我不得不提。就在兩天前，《自然》刊登了另一篇「不同說法」的文章……

主持人：哦，對，那篇文章說沒有發現磁矩改變。
葛林：是的。他們很謹慎地應用理論方法進行實驗，數據也經過計算機處理，但觀察到的磁矩值與粒子物理學標準模型預測的完全吻合，沒有發生任何改變。可見現在下結論為時尚早。最后真相如何，讓我們拭目以待吧。
主持人：我覺得這正是您的直播課的意義所在。通常當人們聽到一項研究聲稱「我們有所突破」時，大家都歡欣鼓舞；但轉頭又會有另一項研究告訴他們「其實沒有」。很多人并不了解科學研究是怎麼一回事，它是在現有知識的基礎上一步一步拓展的過程，而這個過程中存在無數的變數。我想，這就是您一直想要傳遞給孩子們的觀念吧？
葛林：你說得很對。因為，如果你只把科學看做靜態的既成事實，那麼你將無從體驗無比刺激的探索過程：有人提出想法，其他人表示贊同或反對，然后大家去驗證、去觀察，再回過頭做出判斷。這就是人類探索自然的進程，充滿了變數，卻又無比美妙。換一個視角看待科學，它就不再是教科書里那些冷冰冰的事實，而是充滿樂趣的過程。

主持人：是啊。而且在和人們、尤其是和孩子們聊天的時候，我還發現，人們總是忘記科學家也是人。他們覺得科學家就是漫畫里或電影里的白胡子老頭兒。因此，很有必要讓孩子們知道，科學家是和他們一樣的人，或是像他們爸爸媽媽一樣的人。很多人其實都意識不到這一點。
葛林：同意你的看法。好在人們已經在做一些嘗試，比如拍電視劇，像「生活大爆炸」就很經典。不過，在「生活大爆炸」里，科學家的形象多多少少還是漫畫式的，很夸張的，對吧？所以，這部劇流行起來是件好事，但它反映出人們還是傾向于認為科學家都是些怪胎。當然，科學家是一個很大的群體，其中不乏性格古怪的家伙。但大部分科學家和普通人并無不同，他們只是專注于某個特定的領域罷了。

主持人：沒錯。現在讓我們回到那個宏大的問題上去：科學界正在尋找一個終極的萬物理論。您現在還認為弦論會是這個萬物理論嗎？過去5年或10年里我們又有些新的發現，您會因此改變看法嗎？
葛林：關于這個問題，我先澄清一下。盡管大家都知道我一直在研究弦論，普及弦論，但我可沒說過弦論會是萬物理論。一直以來，我都認為它是一個值得深入研究的有趣的理論，它有可能成為終極理論，一切都還是未知數。
這是我的看法，到現在還是。弦論在過去幾年里有幾次重大的理論突破，但能被實驗驗證的太少了。我原本寄望于大型強子對撞機會有所發現，結果并沒有。但這也在意料之中，可能我們只是需要更大型、更精良的設備來證實它吧。
總之我認為，在純理論方面的進步還是相當迅猛的，希望在不久的將來能被實驗驗證。但最終結局如何，目前還很難說。

主持人：那麼有沒有哪些具體的實驗或研究是您覺得最值得期待的？您覺得從哪方面著手可能取得進展？
葛林：現階段來講，一個可能的方法是校驗對引力波的觀測，它將使我們對黑洞邊緣的辨識達到空前的精準。從這類實驗中我們應該會得到一些啟發。
不過說句真心話，我們這代人可能終其一生都無法在實驗觀測中驗證弦論，或許需要下一代或兩代人的努力才能會成功。
主持人：這對個人來講真的挺郁悶的，因為大家都想知道問題的答案。但科學研究并非一蹴而就的事，而我們試圖把萬事萬物納入同一個理論體系的研究，才開始了一個世紀左右，是這樣吧？
葛林：嚴格來講還不到一個世紀。一個世紀前的確有人做過，但真正大規模的研究是在近50年才展開的。而且我們的理論發展太快，現今的實驗水平遠遠跟不上。如果說還要幾代人的努力才有能力驗證這個理論，一點都不奇怪。要知道，我們是在解答有史以來最深奧的問題：宇宙如何起源？如何統一各個基本力？宇宙最基本的元素是什麼？這些問題，盡管表述不盡相同，數千年來始終困擾著我們。如果說我們離成功尚需數十載的努力，那麼我們也唯有接受現實。

主持人：但在您看來，人類的大腦能否勝任如此深度的鉆研？我們為了生存從猿類進化而來，壽命只有區區70余年，卻試圖解開這些我們可能根本無法理解的謎團，真的可能嗎？
葛林：我這個人比較樂觀，對于這個問題我永遠持肯定的態度。放眼我們的星球，還有很多智慧生物，譬如貓和狗，它們應該理解不了愛因斯坦的相對論吧。不過也不一定，說不定它們早已洞悉宇宙的終極奧秘，正在看我們的笑話呢。回到問題上，我覺得的確有這個可能，就是答案近在眼前，可我們的思維能力有限，始終無法參透。但至少我們盡力了，我們也有所收獲。而且到目前為止，人類還沒有碰到真正無法逾越的障礙，所以讓我們保持樂觀的心態去追尋終極答案吧。


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