喏，這就是物質

物質是什么？能量是什么？這些問題已經超出了物理學，上升為哲學問題。而當我們還沒有達成共識之時，物理學家又發現了“反物質”。那么世界上是不是也存在“反能量”？這些五花八門的說法指代的是一種東西的不同狀態，還是不同種類的東西（或者用另一個詞“存在”）？大爆炸模型給我們描繪的宇宙，包含了5%的可見的物質，還有26%和69%的暗物質和暗能量。物理學研究從我們人類可觸摸的三維物體出發，向微觀和宏觀兩個方向推進，于是我們才能建立對宇宙和粒子的知識。在這個領域，《量子迷宮》和《物質是什么》是兩本很棒的書。這是兩位物理學家關于量子大小的物質的科普讀物，前一本是科學傳記形式，后一本更多體現了理論思辨性。

量子世界留給我們的一個難題是測不準。只要一使用儀器進行測量，就干擾了粒子的運動，因此，我們只能得到一個描述量子運動的概率分布的規律，而不能像在日常生活中那樣，得到準確的有關速度和位置的數據。對于習慣于常規尺寸物體測量的我們來說，這很難理解。其實任何測量都必然對被測物發生干擾信號，只是不顯著時可以忽略罷了。在量子尺度下，這種干擾可能遠遠超過了被測量子本身的信號強度，自然無法準確測量。在波函數表示的量子運動規律中，量子世界里發生的現實，似乎只能解釋為一系列可能性的組合了。

解開量子世界秘密的物理學家里，不得不提的一位是理查德·費曼和他的合作者約翰·惠勒，也就是這本傳記的兩個主人公。他們的合作是從身為研究生的費曼擔任惠勒教授的助教開始的。量子研究產生了很多成果，其中對稱性是一個特點，比如通過對電子的研究，狄拉克和安德森分別從理論和實驗中發現了“正電子”，之后幾乎發現了和所有一致粒子對應的“反粒子”。自然界深層存在著有序發展的規律，比如自組織，形成了對稱的宇宙，而這就是我們的辯證法思維的物質基礎。

其實人類一直生活在四維世界里，光或者我們對光的觀測而得到的時間就是第四維。狹義相對論發表之后，愛因斯坦的數學教授閔科夫斯基很快提出了四維時空概念（閔科夫斯基空間），不僅更好地解釋了相對論，也為量子理論研究打下了堅實基礎。在四維時空里，每個事物都有自己的形態和一個“時間戳”。在我們的日常生活經驗里，時間也是不可逆的。區塊鏈技術正是充分利用了“時間戳”這個唯一不變的坐標，通過加密算法實現了不可逆的事件追溯機制。我們有很多這樣的有趣悖論，比如一條線可以看作由無數個點組成，為什么我們可以在有限的時間里遍歷這無窮多個點呢？可能一個答案是前面所謂“無窮”是粒子世界的概念，而后者指的是我們真實感知的世界，這完全是不同次元。人類無法觀察一個可見的三維物體是如何在量子世界里移動的，因為在觀察的一瞬間，這個量子世界已經“坍塌”了。如果你不是去宇宙探索或移民，大概也不會關注質量和能量會彎曲時空結構。

當我們對于自然界的研究達到了量子微觀和宇宙宏觀層面時，很多思想就上升到了哲學層面，而閔科夫斯基幾何學在數學上給了我們解釋工具。比如從正向“光錐”能得出存在負向的“光錐”，解釋了光（時間）來自何方。盡管在現實生活中無法感知時間逆行，這可能只是局限于人類自身的單純的感知或測量問題，在微觀粒子層面，時空的變化是另一類感知或測量。在四維時空圖上，我們可以看到一條代表人的現在和未來發展的彎彎曲曲的“世界線”，隨著時間推移，與其他人的世界線相交，形成了人際關系網絡。當一個人的生命終結之時，他或她的世界線終止了，但組成其身體的物質粒子不變，它們也有自己的世界線，會繼續隨著時間存續和變化。正是通過這些智慧超群的數學家、物理學家的卓越研究，人類今天成為了地球上最聰明的生物。我們現在知道所有物質都由一種叫做費米子的物質粒子構成，而一切能量來自一種叫做波色子的粒子，在微觀層面是它們之間在相互作用和轉換，而在宏觀世界，時間和空間也是相互作用并且可以相互轉換的。人類在超越常規尺度的時空中的研究并非只為滿足人類探索世界的好奇心，我們也正在一步步揭示那些原本無法被科學解釋、經常被稱作“迷信”的神秘現象的真相。