加来道雄《一个物理学家的教育》原文阅读 加来道雄 加来道雄是日裔美国物理学家，美国纽约市立大学城市学院理论物理学教授，毕业于哈佛大学，后获加州大学伯克利分校哲学博士学位。著有《超越爱因斯坦》（与特雷纳合著）、《量子场论》和《超弦导论》等，近10年来还担任电台每周一小时科普节目主持人。我想知道上帝是如何创造世界的，对这个那个具体现象不太感兴趣物理学家加来道雄，我想知道世界内部的规律，剩下的都是细节。 ——爱因斯坦童年的两件趣事，极大地丰富了我对世界的认识，并引领我走上成为理论物理学家的征程。 记得父母时不时会带我去旧金山著名的日本茶园参观。 我蹲在那里的一个小池塘边，陶醉在水底睡莲间缓缓游动的色彩斑斓的鲤鱼之中。这是我童年最快乐的回忆之一。在那静谧的时刻，我心中充满了无限的遐想。我常常问自己一些只有孩子才会问的傻问题，比如池塘里的鲤鱼是如何观察周围的世界的？我想它们的世界一定很奇妙！鲤鱼的一生都在这片浅浅的池塘里度过。它们认为它们的“宇宙”就是那漆黑的水和睡莲。它们大部分时间都在池塘底部徘徊，所以它们只是模糊地意识到水面之上还有另一个外部世界。
我的世界是它们无法理解的。我喜欢坐在离水只有几十厘米的地方，但我们之间却隔着万丈深渊。我和鲤鱼生活在两个完全不同的宇宙中，从不进入对方的世界，被一道薄薄的水“栅栏”隔开。我想：水底的鱼群中也许有一些鲤鱼“科学家”。我以为这个鲤鱼“科学家”会嘲笑那些提出睡莲之外还有另一个平行世界的鱼。他们认为唯一真实的东西是鱼能看得见、摸得着的东西。池塘就是一切。池塘外面看不见的世界没有任何科学意义。有一次，我遇到了一场大雨。我注意到成千上万的笑声轰击着池塘表面。水变得混乱起来，池塘里的睡莲在汹涌的波涛下摇曳。我一边躲着风雨，一边想弄清楚周围发生的一切在鲤鱼眼里会是什么样子。 在它们看来，睡莲似乎是自己动的，不需要任何东西冲洗它们。因为就像我们看不到周围的空气和空间一样，鲤鱼也看不到它们生活的水，它们对睡莲能自己移动的事实感到困惑。我想鲤鱼“科学家”会巧妙地发明某种虚构的东西——它被称为“力量”来掩盖他们的无知。他们无法理解第 2 页上看不见的水面上水波的存在，他们会得出结论，睡莲之所以能在不被触碰的情况下移动，是因为有一种看不见的神秘力量作用在它身上。
它们或许会给这种幻觉起一个难以捉摸的名字（比如超距作用，或者不接触睡莲就能移动的能力）。我想知道如果我在池塘里抓到一条鲤鱼科学家会发生什么？在我把它放回池塘之前检查它的时候，它可能疯狂地挣扎着。其他鲤鱼会怎么想？对它们来说，这将是一件可怕的事情。它们第一次意识到，一条鲤鱼科学家从它们的宇宙中消失了。就这么简单，没有留下任何痕迹。无论它们如何在它们的宇宙中努力寻找，都没有这条失踪的鲤鱼的踪迹。然而，在我把它放回池塘后的几秒钟内，鲤鱼科学家突然出现了。对其他鲤鱼来说，这是一个奇迹。冷静下来后，鲤鱼科学家会讲述一个真正让它们惊叹的传奇故事。 它说：“突然间，我被从我们的宇宙（池塘）中拽了出来，被扔进了一个漆黑的世界，那里有耀眼的灯光和我从未见过的奇怪物体。最奇怪的是，抓住我的那个生物看起来根本不像鱼。更让我震惊的是，我看不到它的鳍，但它没有鳍却能移动。我觉得熟悉的自然法则不再适用于这个黑暗的世界。然后，我发现自己突然被扔回了我们的世界。”（当然，这个宇宙外之旅的故事对鲤鱼来说是怪异的，大多数鱼认为这完全是胡说八道。
）我常常想，我们就像在池塘里自得其乐地游动的鲤鱼。我们在自己的“池塘”里度过一生，以为我们的宇宙只包含那些看得见摸得着的东西。和鲤鱼一样，我们认为宇宙只包含熟悉的、可见的东西。我们傲慢地拒绝承认，就在我们的宇宙旁边物理学家加来道雄，还存在着其他的平行宇宙或多维空间，这些超出了我们的理解范围。如果我们的科学家发明了力之类的概念，那只是因为他们无法直观地再现充斥在我们周围空间的看不见的振动。一些科学家对高维世界的想法不屑一顾，因为他们无法方便地在实验室中验证它。（我们的宇宙可能是无数个平行宇宙中的一个。每个宇宙都通过无数个虫洞——连接两个空空间的隧道——与其他宇宙相连。在这些虫洞之间旅行是可能的，但概率非常小。）从那时起，我对高维世界的可能性产生了极大的兴趣。 和许多孩子一样，我热衷于阅读关于时间旅行者的冒险故事，他们冒险进入其他维度，探索我们看不见的平行宇宙，在那里通常的物理定律很容易失效。成年后，我想知道在百慕大三角神秘失踪的飞船是否进入了维度洞，我对阿西莫夫的《基地》系列感到惊叹，其中超维太空旅行的发现导致了银河帝国的崛起。
第二件发生在我童年的事情也给我留下了深刻的印象。八岁的时候，我听到了第四页的一个故事，从那以后，这个故事就一直留在我的脑海里。我记得我的中学老师给全班同学讲了一个关于一位已经去世的伟大科学家的故事。他们非常崇敬地谈论他，称他是整个人类历史上最伟大的科学家。他们说，很少有人能理解他的思想，但他的发现改变了整个世界和我们周围的一切。我不明白他们试图告诉我们的很多事情，但最让我感兴趣的是，这个人去世时还没有完成他的伟大发现。他们说，他为这个理论工作了很多年，但死后，他未完成的论文仍然放在他的桌子上。这个故事让我着迷。对于一个孩子来说，这是一个谜。他未完成的工作是什么？他桌子上的论文的内容是什么？什么问题会如此困难和重要，以至于一位伟大的科学家愿意用一生去研究它？ 出于好奇，我决定尽可能多地了解爱因斯坦和他未完成的理论。我记得我花了很多时间静静地阅读我能找到的每一本关于这位伟人和他的理论的书。这个记忆至今仍让我感到温暖。在读完当地图书馆的书后，我开始在全市的图书馆和书店里搜寻线索。不久我就意识到这个故事比任何谋杀悬疑故事都更令人兴奋，也比我想象的任何东西都更重要。
我决定要彻底弄清这个谜团，即使这意味着成为一名理论物理学家。很快，我了解到爱因斯坦未完成的论文是他试图构建所谓的统一场论。这个理论可以解释大自然的一切，从微小的庭院到广阔的星系。然而，作为一个孩子，我无法理解茶园池塘里游动的鲤鱼和爱因斯坦桌子上未完成的论文之间会有什么联系。我无法理解更高的维度可能是解决统一场论的关键。后来，在高中，我在许多当地图书馆阅读有关这个主题的书籍，并经常访问斯坦福大学的物理图书馆。在那里，我发现爱因斯坦的工作使一种称为反物质的新物质成为可能。这种物质的行为与普通物质相似，但当它与普通物质接触时，它会湮灭并剧烈释放能量。我还了解到，科学家已经建造了大型仪器或“原子粉碎机”，可以在实验室中产生微量的这种奇异物质——反物质。 年轻人的优势之一是不会被世俗的束缚所吓倒，而对于大多数成年人来说，世俗的束缚似乎很难超越。我没有考虑其中的困难，而是着手建造自己的原子加速器。我不断地研究科学文献，直到我确信自己可以建造一个所谓的回旋加速器，它可以将电子加速到数百万电子伏特（一百万电子伏特是电子在一百万伏特电场中加速时获得的能量）。
首先，我购买了少量的钠 22，这是一种放射性物质，可以自然发射正电子（电子的反物质）。然后我建造了一个云室，在里面我可以看到亚原子粒子的轨迹。这让我拍到了数百张留在云室里的反物质的美丽照片。接下来，我搜遍了该地区的电子产品仓库，并组装了必要的硬件，包括数百磅废钢，在我的车间建造了一个 2.3 兆电子伏的回旋加速器，它完全能够产生一束反电子。为了产生回旋加速器所需的巨大磁场，我说服父母帮我在我高中的足球场周围绕了 22 英里的铜线。我们花了整个圣诞假期来缠绕和安装重型线圈，这些线圈会弯曲高能电子沿着 50 码球场的路径。