本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
下方;上方:將宇宙一分為二是與文明一樣古老的觀念。“在最初,”無數創世神話以此開篇,然後列舉最初存在的事物。這些原始的內容在不同的文化、大陸、海洋和千年之間幾乎總是相同的——20世紀神話學者 H. J. 羅斯稱之為“原始的一對”:大地和天空。
我們將宇宙視為兩個部分的原因是重力。我們不假思索地認同下方,因為重力將我們錨定在那裡,我們不假思索地不認同上方,因為重力不讓我們去那裡。這兩個領域,在我們的直覺中,是彼此對立的。如果我們像鳥一樣飛翔,像魚一樣游泳,或者像光子一樣消解時間和空間,我們與宇宙中非我們自身的部分的物理關係就會有所不同。
但是,這種根本的分裂不僅僅是物理上的;它也是心理上的。重力使上方不僅與眾不同,而且遙遠,而這種距離會矇蔽我們對基本統一性的認知。然而,只要稍加努力——並結合一些歷史背景——我們就可以彌合那道鴻溝。
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創世神話只是一個開始,可以這麼說。上方仍然是神秘的,因此是神祇的領地,而下方仍然是世俗的——源自拉丁語mundānus,意為“屬於地球的”。然後出現了天堂和地獄這兩個永恆的正負值推論。當亞里士多德在《論天》中將哲學應用於物理學時,他帶來了同樣未經思考的假設。在亞里士多德的宇宙中,下方由四種不完美的物質組成,它們直線向上、直線向下或以任何組合方式運動,而上方由一種完美的物質——以太組成,它以單一的完美圓形方式運動。
即使是艾薩克·牛頓也無法分離宇宙。在他推翻亞里士多德物理學的時候,尼古拉斯·哥白尼已經設計出數學方法,允許地球成為一顆行星,而伽利略已經做出了決定性的觀測,驗證了這一預測。然而,牛頓的成就不僅在於推匯出捕捉下方和上方物質運動的方程,還在於發現相同的方程適用於這兩個領域——從而將它們重新定義為一個領域。一個真正普遍的萬有引力定律使得上方/下方的區別變得毫無意義,至少在物理上是如此。
然而,在心理上,這種鴻溝仍然像以往一樣寬闊——而且有充分的理由。顧名思義,違反直覺的概念會擊敗我們的大腦。我們知道地球繞太陽執行,而不是相反,但在一天結束時,我們仍然說太陽下山了。當我們思考重力時,我們想到的不是黑洞或宇宙大爆炸,而是飛機、蘋果和我們自己。
即使是物理學家也忍不住要延續這種鴻溝。當思考重力時,他們會提到“大 G”和“小 g”——G 是一個普遍常數(在牛頓術語中,質量與距離平方反比定律的相關性,或者在愛因斯坦術語中,時空幾何與能量-動量張量的相關性),而 g 是區域性加速度率。
這種區分服務於有效的科學功能:G 代表已故理論家約翰·阿奇博爾德·惠勒曾經描述的累積效應,即時空告訴物質如何運動,物質告訴時空如何彎曲,而 g 大致代表事物下落的速度。儘管如此,這僅僅是物理學家的一個便利,反映了一種可能永遠不會消失的根本心理鴻溝,因為他們——我們——只是人類。
這並不是說鴻溝必須保持不可逾越。下次當您發現自己身處遠離城市燈光的晴朗夜晚的戶外時,請務必驚歎於眼前的景象——浩瀚、壯麗,是的,還有遙遠。但也要儘量記住,您正在照鏡子,如果您眯起眼睛仔細看,您甚至可能會看到自己。
