探究萬物發(fā)展存續(xù)之理

汪景琇

如果你曾經(jīng)讀過蘇聯(lián)科普作家雅科夫·別萊利曼的《趣味物理學》，你一定會驚訝于他引述了如此之多的科幻小說片段，特別是儒勒·凡爾納的幾部代表作品中的情節(jié)，作為介紹物理知識的引子。恰到好處的引文，成為這本書引人入勝的關(guān)鍵所在;而從另一個角度來說，凡爾納許許多多的科幻小說片段，其實是通過一個個物理學原理，才得以建構(gòu)起令人手不釋卷的故事。

比如說，凡爾納的《從地球到月球》，想象了一場發(fā)生在蒸汽時代的登月探險。小說中的大部分細節(jié)設(shè)定，竟然與航天時代的“阿波羅”登月計劃有諸多相似之處：比如發(fā)射場的位置和飛抵月球所需的時間。其實，這種巧合并沒有多么驚人，因為航天飛行背后的物理學原理，決定了科幻作家的“預言”與多年后現(xiàn)實的重合。

從人類黎明時期的漁獵生活，到太空時代登陸異星，對萬物存續(xù)與運轉(zhuǎn)之理的探索，是人類文明演進的注腳。早在文字誕生之前，人類便已經(jīng)掌握了一些經(jīng)驗性的物理知識，比如用投矛器讓標槍飛得更遠也更準、利用弓箭短暫蓄能并在必要時釋放，還創(chuàng)造出形形色色的狩獵陷阱。而令文明得以加速發(fā)展的現(xiàn)代科學體系的建構(gòu)，是由人類對空間與時間不斷深入的認知所決定。我們發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律，最終推斷出宇宙可能的時空結(jié)構(gòu);從精確的計時手段，到度量衡標準的建立和不斷完善，我們對世界的了解，就建立在物理學研究的堅實基礎(chǔ)之上。

而今，物理學已經(jīng)發(fā)展出了龐大的譜系，從宇宙的起源和天體的盛衰，到微觀粒子的內(nèi)稟性質(zhì)和運動方式，從化學反應動力學到生物過程的定量描述，都屬于物理學的研究范圍。但隨著探索的深入，我們總會發(fā)現(xiàn)超出意想之外的現(xiàn)象和過程。未知世界總是帶給我們探索的挑戰(zhàn)、困惑和歡樂。太陽系之外，有多少宜居的行星？來自太陽系之外的小天體，蘊含著宇宙形成之初怎樣的信息？我們是否有可能通過核聚變實現(xiàn)能源自由？我們是否有可能超越光速，或是經(jīng)由存在于更高維度的通道，實現(xiàn)快速的星際旅行……

是的，這些常常出現(xiàn)在科幻小說和影視作品中的話題，也同樣是物理學研究渴望探索的新疆界。為什么充滿了“硬核”物理學概念的科幻電影《星際穿越》會成為熱映的“爆款”，并且引起人們熱議？因為這樣的影片展現(xiàn)了一種令人信服的可能性，那就是人類憑借不懈探索的積累，終有一天會在這個充滿謎團的宇宙中自在遨游。

在這一期的《知識就是力量》雜志中，我們會為你展現(xiàn)物理學最前沿的研究成果帶給全人類的窺見未來的可能性。正如今年的諾貝爾物理學獎所體現(xiàn)的那樣，物理學的進步，或許會為人類文明的下一座里程碑—“星際物種”奠基。