昨天上午，去年诺贝尔物理学奖的“新科状元”格罗斯在浙江大学首次出场演讲，其主题正是被当前许多物理学家预言为“物理学第三次革命”的开始的“弦理论”。
    
    继续爱因斯坦的“革命”
    
    人类建立起“物理”这门学科为手段，期望解释自然界中的种种力的作用。于是在20世纪，物理学诞生了两次重大的革命：一次是狭义相对论和广义相对论，它几乎是爱因斯坦一人完成的；另一次是量子理论的建立，它与狭义相对论成功地结合成量子场论，这是迄今为止最为成功的理论。
    
    然而格罗斯说量子力学与引力却一直格格不入。“量子场论虽然很成功，但它最大的缺陷是无法把引力包括在其中。这造成了一些未能解决的问题：例如为什么空间是三维而不是五维、六维的？量子场论从未描述过量子引力约等于普朗克距离时的行为。”曾获诺贝尔奖的爱因斯坦曾为此贡献了生命的最后二三十年：希望能寻找一个统一场论，把量子力学和广义相对论包容在一起，它能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。但他未能实现理想。
    
    “而现在，弦理论有可能把量子力学和引力等这些知识缝合成一个无缝的整体”，格罗斯说。
    
    人体由“弦”构成？
    
    超弦理论是弦理论中重要的一种。人们曾经认为粒子是组成物质的最小单位，“点粒子”已经小到没有大小，没有“维”数（通常人们处于三维空间）。但超弦理论认为“弦”是物质组成的最基本单元，而这种弦的长度在10-35m。在物质中心都有微乎其微的震动的弦，所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态。就像是橡皮筋，一般的物质、时空和能量，只是弦的震动。在这一理论下，人体是由一大堆弦构成，支配弦的定律是彼此之间的和谐，也就是物理定律。而世界也是由短得不可思议的弦组成的。更不可思议的是这些弦存在于十维空间，只是其中的六维被蜷缩成极小的范围，所以只剩下我们可以感知的四维的长、宽、高和时间。在十维空间中看，我们的世界是一个极薄的面。
    
    “这是一种既保守又激进的理论”，格罗斯说。“说它保守，因为它只是把构成物质的基本单位从粒子改成弦，其他的一切定律都未改变；但在这一基础上，很多相互作用就完全不一样了，它可能改变人们的时间和空间观念。因此它又是激进的。”格罗斯说弦理论是继爱因斯坦后物理学的最大发现，它也许是最终的理论，足以解释宇宙万物。
    
    黑洞到底有多“混沌”？
    
    人们不停地探询和建构新的理论，目的就是试图解释自然界还未曾被人类所了解的一些信息，例如黑洞。目前尚未完善的超弦理论已经在这方面有所建树。
    
    例如著名物理学家霍金曾经认为黑洞会不断地丢失信息，它辐射出的物质与它吸收的物质没有任何关系，那些被吸收的物质已经被丢失了，就像往黑洞中丢进一本书，出来却什么都不是。但超弦理论却认为霍金的这一说法并不正确，信息在黑洞中依然会被保留。争论的结果是，霍金最终在去年公开承认了这一说法的正确性。
    
    另外，美国物理学家Vafa和目前正在浙江大学讲学的哈佛大学教授Strominger成功地利用量子力学和统计力学的基本原理计算出了黑洞的“熵”，它代表的是黑洞的混沌状态，熵越大混沌现象就越小。这完全与此前的黑洞热力学的结果一致。说明黑洞实际上是有内部结构的，其性质并不与量子力学的基本原理相矛盾。
    
    但格罗斯一样列举了弦理论“悬而未决”的一些问题：比如宇宙的起点或奇点在哪里？宇宙爆炸是从哪里开始的？我们究竟生存在哪个宇宙中？
    
    “它正处于大革命爆发的前期”，格罗斯这样形容弦理论目前的发展状态。“他正处在一个与（上世纪）20年代建立量子理论前夕非常类似的年代，也许过一段时间就会有革命性的突破。”
    
    ★讲座提醒
    
    格罗斯现身“公众演讲”
    
    诺贝尔物理学奖获得者格罗斯将于本周五面向公众开坛演讲（配备现场翻译）。演讲主题即为他获得诺贝尔奖的缘由：《渐进自由的发现和量子色动力学的进展》。
    
    时间：25日上午9：30~11：00
    　　
    地点：杭州市省科技馆2楼