应张红宝、何颂、张华之约,我们一道筹划了一个网络论坛—普朗克尺度,旨在给专业人士和爱好者们提供一个理论物理和相关科普的学习和讨论平台。于是这周的每一天我都抽出了一些时间用以架设和调试论坛,主要是安装和修改必要的程序,选取适当的页面风格并对其修改以符合论坛的主题,然后是设置论坛的版块,以及准备一些必要的声明。而今天,论坛终于基本准备就绪,可以对外发布了!
上述几位朋友都是较我年轻的青年才俊,红宝已在重要学术期刊发表多篇论文,何颂论文不少,而且少年天才,头角峥嵘,张华则有《相对论通俗演义》这样的科普著作即将付梓,因此,我也的确乐于和他们一道纵论物理,继往开来。其实,自相识以来我们就一直有开设物理论坛的念头,也讨论过几次,却从未付诸行动,所以今日论坛之开放当非一时冲动之举,亦不是说时机就已十分成熟,只是直觉应该开始有所作为了。
方今之理论物理界,宇宙学是一大研究热门,不仅因其包罗万有,几乎涉及所有物理分枝,更因其承载着人类数千年来对浩瀚无垠之星空的敬畏与揣想。说起宇宙学,人们一般首先想到的是那似乎永远无法触及的遥远边界,可是宇宙学要解决的一个根本问题是宇宙从何而来,只有探知了其本源我们才能更准确地预测宇宙将会走向何方。种种迹象表明宇宙起源于空间尺度极为细微的结构,甚至是时空的奇点,无论是现有的物理理论还是实验技术都远不能窥探这个尺度上的图景,或许可以说,离我们最“遥远”的恐怕并非那杳冥之际,而是就存在于我们周围甚至构成我们自身的那无法深入的微观世界之极—普朗克尺度。要知道,假如我们把可观测宇宙看作一个立方体,那么它的大小差不多是十的八十六次方个立方厘米,而一个立方厘米却能容纳大概十的九十九次方个普朗克尺度的立方体。此外,现代理论物理的一个宏伟目标(或曰终极目标)——统一引力和物质若果可行,也必须从普朗克尺度上实现,因为经典的引力物理在这个尺度上已然失效。如果宇宙在空间上肇始于如此细微的尺度,那么这个尺度上的物理法则也应该是我们现在所能感知的一切物理规律的源头,无论这种因果是决定性的还是概率性的。既然如此,这个理论物理论坛以普朗克尺度为名可以说是恰如其分的。
论坛有两大功能区:学术论坛和非学术论坛,前者依照理论物理的大致分类划分为六个版块,后者则包含科普等三个子论坛,然而如何命名这些个版块着实花费了一番思量。一方面,我认为版块的名称须得既能反映其背后的物理内容又要与中国传统文化结合起来,要文质均衡,而由于中文的特殊性和中国文化数千年的积淀,这点其实不难做到。前面提到了宇宙学,它研究的是宇宙之起源和演化,而屈子《天问》有云:“阴阳三合,何本何化”,诸如宇宙从何而来,又将走向何方、何为万物之滥觞、何为本、何为象等等问题困扰着屈子,也困扰着古往今来无数的思想者,那么宇宙学版以“何本何化”为题应是自然而然的吧。我们知道,光的波动性和粒子性曾在物理史上引起了旷日持久的激烈争论,后来物理学家们认识到光其实既有粒子性又有波动性,不仅如此,自然界所有的物质都具有波粒二相性,而物质的空间尺度越小其波动性也越明显。然而故事并没有结束,随着量子力学和狭义相对论的成功结合,我们发现物质的根本形态或者说自然界的基本实体是所谓的“场”,而波粒二相性不过是量子场之存在性的表象而已。进一步说,高能物理和粒子物理皆为我们运用量子场论探寻微观世界的具体理论。场虽基本,其形态却难以为人所直接感知,这不正与《道德经》所云之“大象无形”不谋而合吗?
除了相对论版,论坛中其他版块的命名过程大抵相若,就不在此一一解释了。相对论版缘何如此特殊呢?众所周知,量子物理和相对论是现代物理的两大柱石,与前者这一集体智慧的结晶不同,相对论几乎是爱因斯坦凭一己之力完成的,特别是广义相对论,更是爱因斯坦深刻洞察力的成就,一次纯粹思维的胜利。广义相对论的另一与众不同之处便是它所隐含的背景无关性,即基本物理法则不依赖于我们用来研究它时所使用的背景时空几何。牛顿力学描述的是物理实体在平直的绝对时空中的运动规律,而量子场论则研究各种场在平直闵氏时空中的动力学,这两套理论体系都依赖于研究对象所依存的背景时空,正如话剧演员们需要一定的舞台才能进行表演。令人惊讶的是,广义相对论颠覆了这一传统认识,因为它所描述的是时空与物质共同遵循的动力学规律,时空不单只作为舞台出现,同时也扮演着某个动力学角色,时空几何(从而引力场)与物质场相互依赖,互相影响。再通过对广义相对论的核心思想—微分同胚不变性的深入剖析,理论家们意识到,广义相对论,特别是量子引力理论应该是一个与背景时空无关的理论。正因如此,我才选择将相对论版命名为背景无关。
另一方面,之所以套用古语也是希望它们能起到一些警醒的作用。我们的国家尽管拥有绵延数千年的灿烂文明,却没能孕育出近代科学,尤其是物理学和公理化数学,我们曾经拥有无数的能工巧匠和精湛技艺,却没能发展出任何科学体系,系统地研究自然万物,这些问题也部分地导致了近代中国的整体落后,而造成这些问题的原因实在是非常复杂,不便赘述。这是个人和民族都难以承受的遗憾与伤痛,在国外从事科研的我感受不可谓不深。我们的先贤不是没有关于自然的哲学思考,这亦可从我选取的版面名称中看出,可惜的是,这类思考和其文字遗存除了较为广泛的人文及社会哲学意义外,远未清晰地触及自然真理。我们有过百家争鸣,有儒、释、道,有宋明理学,有屈子的《天问》,还有柳柳州的《天对》,然而其中所有自然哲学的表现形式几乎总是朦朦胧胧,似是而非。当然,因此而妄自菲薄却大可不必,我们不是也有许多的技术和思想成果为别的民族发扬光大吗?所以我用先哲的遗言命名版面,提醒我自己,或许还有他人,我们的祖先对自然的确有过认真的哲学探索,只是这一哲学进程早应该远远抛离“道,可道,非常道”和“玄之又玄,众妙之门”这类层次。可是,历史不能假设,时光亦无法倒流,那么,就让伤痛归于伤痛,遗憾留给遗憾,从此刻做起,从自己做起:三百年前我们虽然没有走在世界前列,难道我们不能有志在一、两百年后执世界科学之牛耳吗?个人的力量也许微不足道,但“三军可夺帅也,匹夫不可夺其志也”,是为序。
时戊子二月初一
补记
我们很荣幸地邀请到了凌意教授担任论坛的顾问!而张红宝、张华、何颂都分别担任了一到两个版面的版主,这里我要感谢他们已经和将要为论坛付出的一切时间、精力和努力!由于我已经是系统管理员,要进行论坛的日常管理并为论坛提供技术支持,因此实在没有更多的精力再具体地管理某个版块了。




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