真空态-(1988)-Vacuum States
(美国)杰弗里·兰迪斯geoffreyandis——著
杨文捷——译
杰弗里·兰迪斯(1955——)是一位美国科学家,同时也是雨果奖得主。作为科学家,他曾在nasa工作,致力于火星探测器的设计。他的第一篇科幻小说《基本知识》()于1984年发表于analog杂志,让他迅速在科幻界崭露头角。《狄拉克海上的涟漪》(,《阿西莫夫科幻杂志》,1988)用极为人性化的手法探索了时间旅行和数学的关系,获得星云奖。雨果奖获奖作品《追赶太阳》(,《阿西莫夫科幻杂志》,1991)讲述了一位飞行员跟月球撞击之后的故事。《逼近黑斑》()则雄心勃勃地探讨了一连串由探索黑洞而引发的意外,引人深思。这些故事许多都被收录于《冲击参数》(,2001)中,充分显示了兰迪斯融合“硬科学”概念和复杂人性的高超能力。
兰迪斯的第一部长篇小说《火星穿越》(,2000)获得过轨迹奖。这部小说依然忠于科学,情节却更似传统的悬疑故事。兰迪斯作为科幻诗人也曾两度获得雷斯灵奖。他有数首诗歌被收入了合集《时间范围:幻想诗集》(,1991),但《钢铁天使》(,2009)是他第一部个人诗集。
1988年,《真空态》发表于《阿西莫夫科幻杂志》,对推测性物理的风险提出了一系列尖锐的问题。它一如往常地展示了作者对宇宙之精密和科学发展之复杂的好奇和思考。
真空态里必然有多个瞬态粒子在剧烈波动……真空所含的能量是无穷的……
——a狄拉克,《量子力学》
你忐忑地打开门,步入一间实验室,里面的两位科学家正在等待你的到来。他们似乎认识你。或许你是一名妙笔生花的科普作家,再晦涩难懂的科学发现都能被你写得生动有趣。或许你不过是他们的一位老朋友。这都没关系。
年龄更长的那位科学家一看见你便露出了笑容。她是一名颇负盛名的物理学家,观念激进,几乎戏谑地推翻了之前所有的理论,并创造出了一套符合她个人审美的理论。有人说,随着她年龄的增长,她逐渐变得保守,不似以前一般愿意接受新的猜测。她的头发修得很短,开始微微透出灰白。就叫她西莉亚好了。不管她是什么身份,她都是你的朋友。你们俩之间无所谓称谓,也从不会连名带姓地称呼彼此。
年轻的那位则还带着象牙塔里的青涩,正处于满腔热忱、精力充沛的阶段。他是新一代的改革者,提出的理论与传统的知识系统背道而驰,已经获得了“下一个爱因斯坦”或是“下一个狄拉克”之类的赞誉。也许他身材细瘦,顶着一头桀骜不驯的黑发,身着灰色t恤,上面画的薛定谔之猫格外醒目;也许他一丝不苟地穿着一整套西装——制造出这种剧烈的反差反而让他觉得很有意思。
他们第一次见面的时候你是在场的。或许正是你介绍了他们认识,因为你希望能够见证他们之间碰撞出的火花。如果是这样的话,当时的你恐怕有些失望,因为他们很快便开始用另一种语言对话了。从“希尔伯特空间”到“逆变衍生”,这语言在你耳中陌生得像是来自某一个远古时空。
不过他们之间的确产生了火花,尽管你无法看懂。他们其中一个开始追寻那火光。
“我尽快赶来了。”你说。
年轻的科学家抓住你的手,紧紧地握了握。他的名字好像是大卫。“对对对对。”他说,“我知道你一定会来的。你一定想要看看这个……惊天动地的东西。”他咧嘴笑着。
“你熟悉guts吗?”年长的那位问。
“是的。”你对着那个好像叫大卫的年轻人说。然后你转头对另一位说:“guts,你是说大统一理论(grandunificationtheories)吗?我只知道些皮毛。”
“那你肯定知道量子真空里有巨大的能量吧?”她用轻微的英式口音问道,“也就是说,根据量子力学的理论,哪怕是空无一物的空间里,也必然有很大的‘零点能量’。”
“而那里面则充满了虚拟的粒子。”他打断道,“它们不断地飘来荡去,在海森堡极限以下衍生再湮灭,周而复始,奔腾涌动,创造出大量的能量。”
“是的。”你慢慢说道,你以前试图学习一些量子力学,但似乎一直不得要领,“但这些能量并不是真实存在的,对吧?”
“没错。”她说,“大多有地位的物理学家都会告诉你,零点能量是一种数学上的假象,是只存在于理论中的臆想。”她说“有地位”这个词时,声音里带有明显的厌恶。
“至少主流的看法是这样。”他说,“可不管怎么样,它还是存在的。”
“也许吧。”她的语气波澜不惊,“你应该去展示一下那仪器。”
“对,没错,跟我来。”他转过身,脚步雀跃地穿过房间,压根儿没管你到底有没有跟在身后。你跟着他来到了隔壁房间,里面有一台看上去十分复杂的实验仪器。它尺寸可观,几乎占满了整个房间。
尽管你并不愿承认这一点,但所有的物理实验仪器在你眼中其实都差不多。不锈钢的真空腔体光泽锃亮,旁边放着巨型的液氮和液氦储存容器;机架上堆满了各种仪表,还有几台示波器;五颜六色的电线搭得密密麻麻,一台大型电脑坐镇中央。“真美!”你赞叹道,希望他听不出你违心的奉承。所有实验学家都觉得自己的仪器是最美的。“这是什么?”
“这是一台能从真空中提取出能量的机器。”她说。
“什么?”
“一种取之不尽的能量源,一台能无中生有的机器——跟永动机差不多。”
“哦?”你很是崇拜地问,“能用吗?”
两位科学家对视一眼。大卫叹了一口气:“我们还没试过。”
“为什么?”
“我们有一个问题还没有达成共识,希望可以征求一下你的意见。”西莉亚语速缓慢。有那么一瞬间,你觉得这十分滑稽——你难道可以回答出他们都无法回答的问题吗?随后,你意识到事情并没有那么滑稽,再然后,你开始意识到事情的严肃性了。你保持沉默,等她说完:“这是一个哲学问题:如果我们把真空里的能量都提取出来了,那剩下的是什么?”
“还是真空!”他还没等她说完,就急切地插话道,“真空有对称性。由于零点能量无穷大,不管提取出多少能量,剩下的依然是无穷的。”
“至少主流的看法是这样。”她轻声回答,“可是,这个‘无穷’是重整化后的‘无穷’,所以问题的重点在于前后的能量差。如果我们从真空中提取出了能量,那这个真空中的能量肯定会减少。
“因此,如果我们能够从真空中提取出能量,那物理意义上的真空就是伪真空。”
她语气严肃,似乎这是世界上最为重要的事情一般。
“真空还分真伪?”你说。
“对。”她说,“很简单,真实真空的定义是一个空无一物的空间。只要往里面放任何物质,它的能量就会增大,因此也就不再是真实的真空。别忘了,物质只要有重量就有能量。”
你蓦然倒坐在一张实验凳上。这凳子形状细长,圆形的金属座位上刷了光滑的漆,是一种暧昧不清的浅棕色。尽管隔了一层牛仔裤,你依然能感觉到凳子在臀下的冰冷触感。你轻轻地前后晃动着,像是一根找不着北的指南针。
“大统一理论假定,在宇宙形成后不久,曾出现过一种我们现在称作‘真空’的真空。它同样空无一物,却处于更高能量态的真空。这种伪真空此后逐渐衰退,通过一个叫作‘自发对称性破缺’的过程演变成了现在的真实真空。”
她的同事靠在一个堆满了仪器的机架上,浅笑着。他似乎很乐意让她来解释这一切。她扫了一眼手表:“时间不多了,请仔细听好。