人类仅剩五十年时间来揭开宇宙奥秘

物理学
Humanity has fifty years left to solve the universe
诺贝尔奖得主大卫·格罗斯(David Gross)警告称,核战争与社会崩溃可能会在人类触及物理学终极奥秘之前终结文明。

David Gross 最近站在舞台上,领取了一张价值 300 万美元的支票,以表彰他一生致力于解读宇宙的基本定律,但他并未花时间谈论宇宙的荣光。相反,这位曾帮助揭开原子内部运作奥秘的人告诉听众,我们恐怕活不到见证故事终局的那一天了。对于一个职业生涯始终由乐观主义——即坚信人类大脑有能力掌握存在之全貌——所定义的人来说,这是一种令人震惊的悲观论调。

Gross 是理论物理学界的泰斗、诺贝尔奖得主,也是我们现代亚原子世界认知体系的奠基人之一。然而,他现在花费大量时间向任何愿意倾听的人发出警告:人类再存活 50 年的可能性微乎其微。他所指的并非遥远的恒星爆炸或流浪黑洞漂入太阳系,他指的是我们自己。确切地说,他谈论的是我们在未来三十年内通过核冲突自我毁灭的真实可能性。

驯服夸克的人

要理解为什么 Gross 的警告如此具有分量,你必须了解他为获得那 300 万美元“科学突破奖”(Breakthrough Prize)所做的工作。20 世纪 70 年代初,物理学界处于某种混乱之中。科学家们已经知道了夸克——构成质子和中子的微小积木——但无法理解它们为何会粘在一起。无论你如何猛烈地撞击原子,都无法找到一颗单独存在的夸克。它们就像是被无形的、不可断裂的束缚连接在一起。

Gross 与 Frank Wilczek 和 David Politzer 一起,发现了一种被称为“渐近自由”(asymptotic freedom)的性质。你可以把它想象成一根宇宙橡皮筋。当两个夸克靠得非常近时,它们之间的力几乎消失了,它们的运动就好像是自由的一样。但当你试图将它们拉开时,这种力就会变得越来越强。你拉得越用力,宇宙反抗的拉力就越大。这一发现成为“量子色动力学”(Quantum Chromodynamics,即描述强核力的理论)这块拼图中最后的一块。

那是一个深刻清晰的时刻。它表明宇宙遵循的规律往往违背直觉,但在数学上却是完美的。这种成功助推了统一之梦:即如果我们能解释强力、弱力和电磁力,我们最终就能将引力也纳入其中。Gross 将他职业生涯的后半段都投入到了弦理论(string theory)这一复杂的多维世界中,去追逐这头“白鲸”。

我们的处境之沉重

为何 35 年是灾难的“魔数”

Gross 关于文明可能在 35 年内终结的预测,并非基于某种新的物理方程,而是基于他对人类行为和政治动荡的观察。并非只有他一个人在关注时间。目前的《原子科学家公报》(Bulletin of the Atomic Scientists)将“末日时钟”(Doomsday Clock)拨至距离午夜仅剩 90 秒,这是有史以来最接近午夜的时刻。对一位物理学家而言,这个世界看起来就像一个已经失去平衡的系统。

讽刺的是,Gross 曾致力于开拓的物理学——对原子核的理解——恰恰为我们的毁灭提供了工具。我们已经掌握了原子之力,却尚未掌握控制这些力量的人的冲动。Gross 表示,他的时间现在被分成了两半:一部分用于试图解决宇宙中最艰巨的难题,另一部分用于试图说服人们,他们需要活得足够久,才能听到这些难题的答案。

他的警告中透着一种特殊的沮丧。这是一个看透了宇宙表象之下的壮美,却抬头发现乘客们正试图让这辆车冲出悬崖的人所发出的声音。他认为,通往量子引力理论的主要障碍并非缺乏聪明人或数学工具——而是时间。我们确实正在失去变得聪明的机会。

未竟交响曲的代价

如果 Gross 是对的会怎样?如果人类没能越过这 50 年的门槛,我们将留下一幅未完成的现实地图。我们已经识别了粒子,勾勒了基本力,甚至窥见了宇宙大爆炸后的最初时刻。但最终的统一——那个能解释从星系诞生到眨眼之间一切现象的单一方程——将永远成为一个幽灵。

一些批评者认为 Gross 言过其实。他们指出,人类已经度过了冷战、古巴导弹危机以及无数其他“末日”场景。他们认为,即使在破碎的世界中,科学也将找到继续前进的方法。但 Gross 的观点是,我们现在所从事的这种科学——如 CERN(欧洲核子研究中心)或詹姆斯·韦伯空间望远镜等耗资数十亿美元的跨国项目——无法在一个被核紧张和孤立主义所定义的现实世界中生存。

智力层面的集结号

Gross 从纯物理学向生存警告的转变提醒我们,科学家并不生活在真空中。他获得的 300 万美元奖金证明了当我们处于最佳状态时能取得的成就——充满好奇、协同合作并专注于无限。但他的演讲也提醒了我们,当我们处于最糟糕的状态时会发生什么。

他提出的挑战不仅是让同行物理学家加快步伐,更是对我们所有人的挑战:确保有一个世界,让那些物理学家们能够在其间工作。我们是第一代拥有潜力理解整个宇宙历史的人类,从零时刻(T-zero)直到今天。如果我们要成为决定“这场实验不值得完成”的那一代人,那将是一个巨大的宇宙笑话。

Gross 并没有放弃数学。他仍在研究弦理论,仍在尝试观察时空在可想象的最短距离内如何表现。但他的目光现在坚定地望向地平线。他知道,我们未来方程中最关键的变量不是引力或强力,而是我们自己。如果我们想知道神明的秘密,我们首先必须从灵长类动物的冲动中幸存下来。

James Lawson

James Lawson

Investigative science and tech reporter focusing on AI, space industry and quantum breakthroughs

University College London (UCL) • United Kingdom

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Readers Questions Answered

Q 大卫·格罗斯是谁?他在物理学领域有哪些主要贡献?
A 大卫·格罗斯是一位获得诺贝尔奖的理论物理学家,因其在解读现实基本定律方面的工作而闻名。他最著名的成就是共同发现了“渐近自由”,这是强核力的一种属性,解释了夸克之间如何相互作用。这一发现是量子色动力学的基石。最近,他因在理解亚原子世界和探索弦理论方面的终身成就,被授予了三百万美元的科学突破奖。
Q 什么是渐近自由?它如何描述夸克的行为?
A 渐近自由是一种物理现象,即夸克之间的力随着它们距离的接近而减小,从而使它们在短距离内几乎可以独立运动。相反,当夸克被拉开时,吸引力会变得越来越强,类似于拉伸橡皮筋的行为。这一发现解释了为什么夸克总是被禁闭在质子和中子内部,而不是作为单个的孤立粒子出现在自然界中。
Q 为什么大卫·格罗斯对人类文明的未来感到担忧?
A 尽管格罗斯对科学持乐观态度,但他警告称,由于核战争和政治动荡,人类在未来五十年内面临极高的崩溃风险。他指出,“末日时钟”目前距离午夜仅剩九十秒,这是全球局势极端不稳定的证据。他认为,虽然我们已经掌握了原子的物理规律,但我们未能控制住防止这些技术导致我们自身灭绝所必需的人性冲动。
Q 全球不稳定局势如何阻碍科学家探索宇宙奥秘?
A 格罗斯解释说,理论物理学的最后阶段,例如将引力与量子力学统一起来,需要大规模的国际合作以及像欧洲核子研究中心(CERN)这样昂贵的基础设施。在一个以孤立主义或核冲突为特征的世界里,这些跨国努力是无法维持的。如果文明崩溃,对现实完整蓝图的探索将无法完成,人类最伟大的智力追求将变成一部可能永远无法完成的半成品交响曲。

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