探究萬物發展存續之理

汪景琇

如果你曾經讀過蘇聯科普作家雅科夫·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，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》，想象了一場發生在蒸汽時代的登月探險。小說中的大部分細節設定，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，對萬物存續與運轉之理的探索，是人類文明演進的注腳。早在文字誕生之前，人類便已經掌握了一些經驗性的物理知識，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，還創造出形形色色的狩獵陷阱。而令文明得以加速發展的現代科學體系的建構，是由人類對空間與時間不斷深入的認知所決定。我們發現了天體運行的規律，最終推斷出宇宙可能的時空結構;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之上。

而今，物理學已經發展出了龐大的譜系，從宇宙的起源和天體的盛衰，到微觀粒子的內稟性質和運動方式，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，我們總會發現超出意想之外的現象和過程。未知世界總是帶給我們探索的挑戰、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能源自由？我們是否有可能超越光速，或是經由存在于更高維度的通道，實現快速的星際旅行……

是的，這些常常出現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。