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大设计(4)

发布时间:2011年04月21日 23:52 | 进入复兴论坛 | 来源:深圳特区报

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史蒂芬 霍金 纳德 蒙洛迪 著

  吴忠超 译

  上期提示

  1897年英国物理学家J J 汤姆逊在剑桥大学的卡文迪实验室发现了电子。他是利用在真空玻璃管中的电流来做称为阴极射线现象的实验。从实验里,他获得一个大胆的结论,神秘的射线由微小的“微粒”构成,这种微粒是原子的物质部分,那时原子被认为是物质的不可分的基元。汤姆逊没有看到“电子”,他的实验也没有直接或清晰地证明他的预测。但在从基础科学到工程的应用中这个模型证明是关键的。

  夸克存在于一个模型中

  我们看不见夸克,它是解释原子核中的质子和中子性质的一个模型。虽然说夸克构成质子和中子,因夸克之间的束缚力随着分离而增大,因此孤立的自由夸克不可能在自然中存在,所以我们永远观察不到夸克。相反的,它们永远以三个一组(质子和中子)或者以夸克反夸克对(π介子)存在,而且它们正像由橡皮带连接在一起似的。

  自夸克模型首次提出之后的年代里,人们一直在争议着,如果你永远不能分离出一个夸克,说夸克真的存在是否有意义的问题。一些次核粒子的不同结合,为某些粒子的思想提供了一种编组原理,由此对其性质给予简单而吸引人的解释。但是,尽管物理学家已习惯于接受那些粒子,它们也只从有关其他粒子散射的数据中推断其存在。对许多科学家而言,将实在性赋予一个在原则上也许不能被观测到的粒子是太过分了。

  然而,这么多年来,随着夸克模型导出愈加正确的预言,反对的声音也随之消退。某种拥有十七只手臂、红外眼以及习惯从耳朵吹出浓缩奶油的外星生物会进行与我们相同的实验观察,但不用夸克描述之,这是完全可能的。尽管如此,根据依赖模型的现实主义,夸克存在于一个和我们对次核子粒子如何行为的观察一致的模型中。

  依赖模型的现实主义能够为讨论诸如以下问题提供框架:如果世界是在有限的过去创生的,那么在那之前发生了什么?一位早期的基督教哲学家圣 奥古斯丁(354-430)说,其答案不是上帝正为问此类问题的人们准备地狱,而是时间是上帝创造的世界的一个性质,时间在创生之前不存在,他还相信创生发生于过去不那么久的时刻。

  这是一个可能的模型。尽管在世界上存在化石和其他证据使之显得古老得多(它们被放在那里是用来愚弄我们的吗?),那些坚持《创世纪》中的叙述确实是真的人很喜欢这个模型。

  人们还能拥有一个不同的模型,在这模型中时间往回延续137亿年到达大爆炸。该模型解释了包括历史和地学的证据在内的大部分我们的现代观测,它是我们拥有的对过去的最好描绘。第二种模型能解释化石和放射性记录,以及我们接收来自距离我们几百万光年的星系来的光的事实。因此,这个模型――大爆炸理论――比第一个更有用。尽管如此,没有一个模型可以说比另一个更真实。

  有些人支持时间能回到甚至比大爆炸还早的模型。目前还不清楚其中时间延续回到比大爆炸还早的模型是否能更好地解释现代的观测,因为宇宙演化的定律似乎在大爆炸处崩溃。如果出现这种现象,那么去创造一个包含早于大爆炸的时间的模型就没有意义,因为那时存在的东西对于现在没有可观测的后果,如此我们也可以坚持大爆炸是世界的创生的观念。