清风徐来,正午的阳光摔在了波光粼粼的星河上。
星河公园沿星河两岸而建,是老百姓喜爱的散步、游玩、休憩处。在这里,你可以看到投喂的游人、吃食的海鸥,还有扛着长枪短炮拍照片的老法师们。
嬉笑打闹的孩子们,三五成群地跳绳、打弹珠、跳皮筋、踢毽子、丢沙包;几个老大爷脱得只剩一条裤衩子,扑通一声跳到一百多米宽的星河里头游起泳来。
秘封俱乐部漫步在玉带似的星河岸边。
莲子从单肩背包里摸出一袋星河可可牛奶,递给梅莉。
「怎么样,好喝吗?」
「嗯嗯!虽然是调制乳,不过奶味浓,可可的味道甜丝丝的,好喝!」
「你看,人与人之间,就是要通过交流才能互相理解,意识到自己和对方的存在啊,」莲子笑了笑说道,「咱们互相交流的时候,你和我都不是孤独的。有你存在的地方就有希望!」
「你这就是现学现卖啊……」梅莉吐槽道。
少女们在前面的路口左转,一间名叫「矩阵」的饮品店出现在了两人面前。
隐藏在欧风区(欧洲旅游风景区)与星河公园交界处的「矩阵」,虽然看上去并不显眼,但它可能是整座星河市最富有神秘色彩的饮品店。
「矩阵」不算特别大,整间店铺的宽度大概也就十几米的样子。装修的风格也十分简约,让莲子想到了教室里的黑板,还有刚发下来的试卷和草稿纸。
这个时候的顾客还不算太多,店里的空气被中央空调持续冷却着,让少女们的头脑逐渐冷静下来。不一会儿,老板拿着菜单来到了莲子和梅莉身边。
这个老板长得膀大腰圆,眯着眼睛,围裙系在他腰上都有点儿紧。「矩阵」并没有在桌子上或者别的什么地方贴点餐码一类的东西,而是这位长得和饮品店不太搭调的老板,亲自拿着纸质的菜单过来询问客人,让少女们着实感到有些惊讶。
「欢迎光临。请您看一下有哪些感兴趣的……」
「老板,您这家店的名字『矩阵』,是不是数学里的『Matrix』?」莲子问道。
「没错。本店的特色就是『矩阵』。请看菜单。」
莲子点了点头,从老板手中接过菜单打开。
「矩阵」最为顾客们所称道的,就是如同矩阵的计算一般,交叉使用了各种饮品的制作方式开发的独特饮品。
这里有使用扎啤的制作方式——低温下再灌注二氧化碳,制作而成的新型碳酸饮料,因其新鲜碳酸的爽口感而大受欢迎。
还有用新型酒与新型碳酸饮料、果汁等混合冷藏制成的新型鸡尾酒,拥有比传统鸡尾酒更丰富且易于接受的口感层次,同样受到不同年龄段顾客们的好评。
虽然「矩阵」的饮品价格要相对贵上一些,不过人们仍然乐于来到这里,获得与一般的酒吧、咖啡店、奶茶店不一样的体验。
「还真是别具一格的饮品店,模糊了不同饮品的界限啊。」梅莉说道。
「那就来两杯『M』吧,要冰的,」莲子把菜单还给老板,「这个『M』,我可不可以理解成『M理论』的『M』?」
「您还真是一语中的。本店的招牌饮品『M』,名字正是来自物理学中『M理论』的『M』。这个『M』,可以是母亲(Mother),也可以是魔术(Magic);可以是神秘(Mystery),还可以是膜(Membrane)。当然,它也可以是矩阵(Matrix)。至于它到底是什么,依您喜欢而定。」
老板不紧不慢地走开,回到吧台的机器和工具旁边忙碌起来。
莲子注视着坐在自己对面的梅莉。
感受到莲子的目光,梅莉脸上露出了柔和的微笑。
过了一会儿,老板端上来两杯「M」放在莲子面前。
「冒昧地问一句,您是约了朋友一起来吗?」
「啊……对。怎么了?」莲子说。
「这款饮品,温度不同,饮用者不同,它的口感也会不同。请慢用。」
老板留下这么一句话,转身进入了后厨。
少女们品尝了一口「M」。
「这个『M』的口感,实在是……特别啊。竟然能融合酒、茶、咖啡、碳酸饮料的味道……」梅莉吃惊地说。
「这个饮料的口感,怎么说呢……你觉得它是什么味道?」
「我觉得它有点像红茶。」
「我倒是觉得它更接近啤酒……态叠加原理,观察者效应,『薛定谔的猫』,」莲子腾地站了起来,「事物在宏观上出现了叠加态,观测方式确定了观测结果……爱喝红茶的人觉得『M』更像红茶,爱喝啤酒的人觉得『M』更接近啤酒……」
「那么,『M』,或者『膜』,到底是什么呢?」
梅莉的提问让莲子愣住了。
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要想回答膜(membrane)是什么,首先要知道量子(quantum)是什么。
这还要从当年那个帅气的青年教师普朗克,还有一头浓密的秀发时说起。
普朗克在研究热辐射的时候,得到了一个惊人的发现——
为了从理论上得出正确的辐射公式,必须假设物质辐射(或吸收)的能量不是连续的,而是一份一份的,只能取某个最小能量单元的整数倍。
这个假设,被称为能量量子化假设。
打个比方,物质辐射(或吸收)的能量,就像是花钱一样,你一次最少也要花一分钱,因为没有比一分钱更小的人民币面值了。
受到普朗克的启发,爱因斯坦提出,在空间中传播的光也不是连续的,每一个最小的「份」,就是一个光量子,简称光子。这个学说被称为光量子假说。
有了量子化概念的提出,才有了后来量子力学的横空出世。
一个物理量如果存在最小的、不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并将其最小单位称为量子。
普朗克在他的公式里,引入了一个新的自然常数h ,即普朗克常数。
根据量子力学,科学家们得出了物理学的最小时间单位、距离单位——普朗克时间(约为10^-43 s)和普朗克长度(约为1.6×10^-35 m),前者等于后者除以光速(c)。测量任何时间、任何长度,都不可能比它们更精确。
如果我们把整个宇宙比作一张十分巨大的位图(常见的JPG格式图像文件就是一种位图),那么由普朗克常数计算出的这些普朗克尺度,就是组成这张巨大位图的像素——即这张图片最小的、不可分割的组成单位,也就是量子。
然而,经典物理学建立在微积分之上,连续性是经典物理学的基础。
量子化概念的提出,对经典物理学的冲击是颠覆性的。
经典物理学认为,一切事物之间都有其因果联系。
世界就像钟表一样机械运转,每个瞬间都决定着下个瞬间。
只要掌握了足够多的规律,拥有足够强大的计算能力,事物在过去、现在和未来的状态都是可以确定的。
这种「有其因必有其果」的观点,被称为决定论(determinism)。
然而,量子力学提出,人们无法预测粒子的分布位置,只能掌握粒子在某一位置出现的概率。粒子在某一位置的分布,不是一个确定事件,而是一个概率事件。
在双缝实验中,单个光子的位置无法预测,因为光子的分布是一种随机分布。
但是,如果我们加大光子的发射量,就能清楚地看到明暗相间的干涉条纹。
大量光子的随机分布是符合数学规律的,我们可以预测光子出现的概率。
海森堡不确定性原理指出,人们无法同时精确地测量微观粒子的位置和动量;观测会导致叠加态的坍缩,从而确定了结果。
科学家们进一步研究发现,能量和时间,也存在这种不确定性的关系。
能量测量得越精确,时间就越模糊;时间测量得越精确,能量就越起伏。
许多物理量都遵循着海森堡不确定性原理,难以捉摸,此起彼伏。
由此,认为这个物质世界「既无原因也无结果」的观点,被称为非决定论(non-determinism)。
在量子力学中,最根本的基础、最反直觉的事实,就是观察者效应。
人们进行了一系列的实验,想要找到原因或者推翻它,结果全都失败了。
科学家们不得不接受这个事实,把它作为公设去运用,并提出了一系列理论来解释这件事,从「哥本哈根解释」到平行宇宙。
但是,观察者效应的原因,到底是什么?
如果一件事情会无缘无故地发生,那就意味着理性探索在这里走到了界限。
非决定论者据此认为,科学正在走向终结。
「哥本哈根解释」,就是在对人们说,「实验结果证明,微观世界就是这么不可思议。我们必须承认反直觉的客观事实。如果我们没办法把微观世界和宏观世界联系起来,就承认我们联系不起来好了。」
薛定谔对「哥本哈根解释」很不满意。
如果衰变只是概率,如果粒子「既衰变又不衰变」,如果粒子存在叠加态——那么,我搞一个粒子衰变就把猫弄死了的装置,这只猫会不会既死又活?
海森堡只能回答:我不知道。
微观世界的水很深,我们把握不住。
你们就当一旦我们开始测量,微观世界的叠加态,就啪地一下,坍缩成我们在宏观世界看到的样子就行了。
至于为什么,搞不明白的事情,就让它不明白好了。
爱因斯坦表示完全不能同意。
这个可爱的老头儿,至死都在试图解释量子现象的不确定性。
「上帝不掷骰子」,量子力学的描述不完备,不确定性不是物质世界的根本。
微观世界众多不可思议的现象,一定有别的我们不知道的事物在影响。
相对论也好,量子力学也罢,都是更深层次的理论——统一场论的垫脚石。
人们在一个层次观测到的东西,在另一个层次上却不一定存在。
就好比一个铁块有温度,单个铁原子却没有。
为了描述更深的层次,爱因斯坦用了整个后半生来寻找统一场论。
弦理论和M理论,都是后来的科学家们,在寻找统一场论时建立的数学解释。
回到梅莉的问题,膜到底是什么?
M理论是建立在弦理论(string theory)的基础上的。
弦理论认为,物质与能量,就像许多根音调不同、长度各异的琴弦。穿过结界的行为,就好像一根特定音调和长度的琴弦,从一种乐器更换到另一种乐器上。
当然,这个比喻或许不太恰当。但是,如果将一种乐器的琴弦,更换到另一种乐器上之后,这根琴弦的音调,会变成什么样呢?

