朱利安·巴伯(Julian Barbour)看上去不像一个激进分子。我们在他位于宁静的英格兰村庄南纽灵顿(South Newington)的农舍里喝下午茶,他俏皮地引用歌德的《浮士德》:“让我能够理解束缚世界最内在核心的一切,看到它所有的运作,以及它的种子。”他对歌德这部关于一位学者为换取无限知识而卖掉灵魂给魔鬼的经典诗歌的喜爱,恰如其分。
四十年前,巴伯渴望揭示宇宙最内在运作的愿望,让他做出了看似鲁莽的赌博。他牺牲了作为学者稳定且有潜在声望的职业,转而进行独立的个人研究。他宏大的追求是:颠覆阿尔伯特·爱因斯坦的相对论,以及我们对引力、空间和时间的所有理解。
不到一个世纪前,爱因斯坦还是最激进的物理学思想家。凭借他的广义相对论,他抛弃了空间和时间作为固定不变的传统观念,并将它们重新定义为灵活的维度,这些维度交织在一起,形成了弥漫宇宙的四维时空织物。在爱因斯坦的设想中,这种可拉伸的时空就是引力的来源。时空织物在太阳等大质量物体周围发生严重的弯曲和扭曲,吸引着行星等较小的物体。我们感知到的引力就是这个结果。
然而,爱因斯坦的时空织物留下了一些松散的线头,自那时以来,宇宙学家们一直在努力解决这些问题。首先,广义相对论本身无法解释观测到的星系运动或宇宙膨胀的方式。如果爱因斯坦的引力模型是正确的,宇宙中约 96% 的物质似乎是缺失的。
为了弥补这个差额,宇宙学家们提出了两个神秘、看不见且尚未确定的成分:暗物质和暗能量,这是一种双重财政赤字,让许多科学家感到不安。爱因斯坦也未能提出一个包罗万象的“量子引力”理论——即一个将恒星和星系尺度上观测到的引力定律与解释亚原子领域粒子行为的物理学分支——量子力学定律——统一起来的理论。
当其他科学家小心翼翼地在爱因斯坦理论的边缘徘徊,希望对其进行微调以使其符合观测时,巴伯和越来越多的合作者认为需要大胆地向前迈进。他们的目标是拆除作为爱因斯坦遗产的时空织物,并在没有它的情况下重新绘制宇宙的图景。这种新的宇宙密码可以消除引入暗物质和暗能量的必要性。更令人兴奋的是,它还可以为爱因斯坦从未能推导出的量子引力理论打开大门。如果巴伯是正确的,那么宇宙学家们认为他们了解的关于宇宙起源和演变的许多最基本的事情都需要被修正。
“我们以不同的视角彻底重塑了爱因斯坦的理论,这可能对理解宇宙学和量子引力有价值,”巴伯说。“这是一个非常宏大的期望,希望它能发挥这样的作用。”
即使在我们见面之前,巴伯在描绘时空方面的爱好就已显而易见。他的家——学院农场(College Farm)——隐藏在距离最近的著名城市牛津约 20 英里(32 公里)的地方。考虑到访客经常找不到这座 17 世纪的农舍,他发送了两套指示。
第一套指示详细说明了如何穿过村庄起伏的山丘,沿着凹陷的道路,经过茅草屋顶的农舍、当地的“池塘鸭”酒吧(Duck on the Pond pub)以及他家附近的古老教堂。这些指示对于在 1659 年建造这座农舍时找到巴伯的房子同样适用,而这比另一位英国物理学家艾萨克·牛顿(Isaac Newton)撰写他的《自然哲学的数学原理》(Principia)早了几十年,后者为统治物理学近三个世纪的运动和引力观念奠定了基础。
在某一方面,巴伯花了 40 年时间忠实地维护着牛顿的宇宙,一丝不苟地修复着农舍的时代特色。他自豪地向我展示,每个窗框都装饰着小金属动物雕像——狮子、雄鹿、公鸡和飞马。狮子是巴伯的最爱,因为它还是原装的;其余的都是根据同一时期村子里其他建筑的设计特别制作的。他敲了敲窗户周围坚固的石墙。“这些在我们和现代物理概念出现之前就存在了 350 年,”他告诉我,“而且很可能在我们离开 350 年后,它们仍然会矗立在那里。”
相比之下,找到巴伯农舍的第二套指示——GPS 坐标——仅在后爱因斯坦时代的现代现实中才有效。卫星导航系统通过比较地球上方已知位置的多个卫星接收到的信号的时间来在几秒钟内将地球上的位置精确到 10 米(30 英尺)之内。该系统之所以如此精确,是因为它补偿了快速运行的卫星上的时钟与地面上的时钟运行速率不同的事实。引力和运动影响时间流逝的事实是爱因斯坦在其相对论核心理论中发现的。














