愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)出了黑洞的存在，但即使到了現(xiàn)在，物理學(xué)家還在為黑洞這個(gè)概念感到頭疼，因?yàn)殛P(guān)于它，有太多棘手的問(wèn)題等待解決。然而黑洞并不是唯一能讓物理學(xué)家感到頭疼的概念，下面我們就再舉幾個(gè)類似的例子。

量子的多重性

現(xiàn)實(shí)似乎非常確定——你在這里，足球在那里，你把足球踢飛，它最終會(huì)落到不遠(yuǎn)處，這都看起來(lái)很正常。但在量子力學(xué)里，所描述的畫(huà)面將會(huì)是完全不同的。

量子力學(xué)認(rèn)為，事物在我們測(cè)量之前的狀態(tài)是不確定的，它會(huì)同時(shí)處于多種狀態(tài)之中，直到測(cè)量時(shí)，它的狀態(tài)才被唯一地確定下來(lái)。就像那只足球，我們沒(méi)有檢測(cè)到它時(shí)，它可以同時(shí)處于各個(gè)位置上，只有當(dāng)我們檢測(cè)到它，它才可能確定在操場(chǎng)某處。

愛(ài)因斯坦有點(diǎn)不信這一套，他在一次散步中曾向他旁邊的學(xué)生提問(wèn)：“你是否相信，月亮只有在看著它的時(shí)候才真正存在?”愛(ài)因斯坦認(rèn)為，事物在測(cè)量之前應(yīng)該也是確定的，而量子力學(xué)的解釋恐怕不正確。但是，許多物理學(xué)同行并不這么認(rèn)為，畢竟量子力學(xué)是有史以來(lái)最成功的科學(xué)理論，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果極為相符。為了理解量子力學(xué)這種看似荒謬的推論，物理學(xué)家還提出了很多不同的詮釋。一個(gè)很出名的詮釋叫做多世界詮釋，它認(rèn)為在測(cè)量之后，每個(gè)之前曾存在的量子狀態(tài)都會(huì)繼續(xù)存在下去，只不過(guò)它們處于平行世界中，我們只是看不見(jiàn)它們而已。還是用那只足球來(lái)比喻，當(dāng)我們看到它時(shí)，它雖然確定在操場(chǎng)上，但也可能在別處，只是在別處的那只足球在與我們世界相平行的另一個(gè)世界里。

宇宙常數(shù)

入圍，出局，再入圍，再出局……宇宙常數(shù)的歷史就是這么折騰。

愛(ài)因斯坦曾把宇宙常數(shù)加入到他的廣義相對(duì)論方程中，用以確保宇宙在自身的引力下不會(huì)膨脹也不收縮。然后，在20世紀(jì)20年代，美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德文·哈勃和其他人發(fā)現(xiàn)宇宙實(shí)際上正在膨脹，這促使愛(ài)因斯坦拋棄了宇宙常數(shù)這個(gè)概念，并認(rèn)為這是他一生中“最大的錯(cuò)誤”。

然而在20世紀(jì)90年代，天文學(xué)家通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，宇宙實(shí)際上正在加速膨脹，而導(dǎo)致加速膨脹背后的力量被稱之為“暗能量”。物理學(xué)家又把宇宙常數(shù)引入進(jìn)來(lái)，認(rèn)為暗能量就是一種宇宙常數(shù)，它能起到與引力相反的作用。

唯一的問(wèn)題是，20多年過(guò)去了，人們還沒(méi)有搞清楚宇宙常數(shù)(暗能量)的來(lái)源。當(dāng)前最好的猜想是，宇宙常數(shù)是一種真空能，是真空中無(wú)數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的粒子貢獻(xiàn)出的能量。不過(guò)，物理學(xué)家根據(jù)量子理論推導(dǎo)出的真空能密度，約為1094克/立方厘米。但是，他們根據(jù)對(duì)宇宙膨脹情況的觀測(cè)，得出的結(jié)果卻只有10-29克/立方厘米。也就是說(shuō)，宇宙常數(shù)的理論值竟然是觀測(cè)值的10123倍。到現(xiàn)在物理學(xué)家也沒(méi)搞清楚這么大的差距是怎么來(lái)的。

無(wú)窮

數(shù)學(xué)家相信無(wú)窮的存在，他們還認(rèn)為，不僅存在無(wú)窮，而且還存在很多種無(wú)窮。但對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，無(wú)窮無(wú)疑是一種痛苦。只要它在一個(gè)物理理論中出現(xiàn)，它就傾向于毀掉這個(gè)理論。例如，物理學(xué)家曾試圖把電磁力和弱核力統(tǒng)一起來(lái)，但是他們的公式中老是出現(xiàn)無(wú)窮大的結(jié)果，使得計(jì)算無(wú)法進(jìn)行下去。物理學(xué)家最終花了幾十年才找到正確的數(shù)學(xué)方法，解決了該問(wèn)題。而現(xiàn)在，黑洞、大爆炸之前的宇宙都存在密度無(wú)窮大的“奇點(diǎn)”，這些無(wú)窮仍在阻礙引力理論與量子理論的統(tǒng)一。

一些物理學(xué)家已經(jīng)受夠無(wú)窮了。他們認(rèn)為，宇宙可能不存在真正的無(wú)窮，那些被認(rèn)為是無(wú)窮的東西，可能只是近似無(wú)窮而已。

時(shí)間

關(guān)于時(shí)間，你可能會(huì)認(rèn)為，時(shí)間正不斷地從過(guò)去流向未來(lái)，但這其實(shí)是你的大腦產(chǎn)生的錯(cuò)覺(jué)。自從20世紀(jì)初愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論以來(lái)，物理學(xué)中的時(shí)間概念已經(jīng)被表達(dá)得很清楚了：時(shí)間并不流逝，客觀的過(guò)去和客觀的未來(lái)也都不存在。

除了這個(gè)矛盾以外，相對(duì)論和量子力學(xué)對(duì)描述時(shí)間的方式也不相同。相對(duì)論認(rèn)為，時(shí)間與空間緊密相連，它們都是相對(duì)的概念。比如物體運(yùn)動(dòng)得越快，時(shí)間流逝得越慢。但量子力學(xué)卻認(rèn)為存在一個(gè)絕對(duì)的時(shí)間。

如何解決這些矛盾呢?大多數(shù)物理學(xué)家的回復(fù)可能仍是：“閉上嘴，去計(jì)算!”然而，一些物理學(xué)家仍在想辦法去解決這些時(shí)間問(wèn)題。其中一個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為，我們只需要對(duì)過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)給出一個(gè)更好的物理定義，那么許多問(wèn)題就有可能得到解決了。這個(gè)觀點(diǎn)是否正確呢?只有時(shí)間才能告訴我們答案。