第4章 光明之海
比尔·丘奇的车子没油了,换成平时,这种情况并不会毁了他一整天的时间,不过把时空移到1973年,美国第一次深陷石油危机,要让汽车加满汽油得靠两件事情:当天是星期几,还有车牌号码末尾是哪个数字。车牌尾数是奇数的人,可以在周一、周三或周五加油;偶数的人则是在周二、周四和周六加油,周日休假不卖油。丘奇的车牌尾数是奇数,而当天是周二,也就是说,不管他要去哪里,不管他的会议有多重要,他都只能被困在家里,成为中东少数当权人士和石油输出国组织的人质。就算他的车牌尾数是偶数,他还是要排队等候,说不定要从几条街之外开始大排长龙,蜿蜒绕行,等上两个小时。当然,他还必须先找到营业的加油站。
在此两年之前,燃料还相当充裕,足够把米切尔送上月球再回航。但到了1973年,美国有半数加油站停止营业。尼克松总统还对全国发表演说,呼吁全国民众把恒温器温度调低,安排共乘车辆,而且每周开车用油不要超过38升。他还吁请各公司、企业,把办公区的照明减半,并减少使用走廊和仓储区的灯光。华盛顿政府还做了榜样,把白宫前院草坪的国家圣诞树装饰灯熄掉。这个国家曾臃肿肥胖,自鸣得意,像饱食起司汉堡那样习惯于挥霍能量,这下大受震撼,第一次被迫节食。传言当时还有配给手册付梓印刷。5年后,卡特总统还说那是一场“道德战争”,这种感受普见于多数美国中年人,从第二次世界大战之后,才免除限量供应汽油的政策。
寻找崭新能源
丘奇冲回家里,打电话向哈尔·普索夫诉苦,丘奇非常沮丧,大吼道:“一定有办法改善这种处境!”普索夫是丘奇的学界知交,是名激光物理学家,经常听他倾吐心声。
普索夫表示同意,他也觉得这时应该着手研究新能源,找寻可以用来取代化石燃料的新方法来推动交通工具——不要只仰赖煤、木材或核能。
“但是还有哪种方法?”丘奇说。
普索夫念出一长串可能的选项。其中包括光伏电池(采用太阳能的电池)、燃料电池和水电池(将水的氢成分转化为电池电力的尝试),风,还有工业垃圾,甚至还有甲烷。然而事实证明,没有一样堪称理想,就连其中比较奇特的选项,最后也都行不通。
丘奇和普索夫都认为,要想完全符合需求,就必须找出崭新的能源:一种廉价的、源源不绝的能量,或许是至今都还不为人所知的能量。他们经常偏离主题,做许多相关理论推测。一般而言,普索夫偏爱尖端科技,未来风格愈强愈好。他并非是那种寻常的物理学家,说他是发明家还比较恰当,他才35岁就已经拥有了可调红外线激光的专利。普索夫几乎是自力更生、白手起家,父亲在他十岁左右便去世,随后他只能靠自己完成学业。他就读佛罗里达大学,毕业于1958年,也就是史普尼克一号卫星发射之后的一年。在肯尼迪执政期间,他已经达到法定年龄,和同时代的许多年轻人一样,他也衷心关注肯尼迪的主要隐喻,认为美国当时正迈向全新疆界。在那几年期间,普索夫对自己的工作以及科学对人类未来所扮演的重要角色,始终秉持谦逊态度,抱持理想主义观点,即使后来太空计划由于政府兴趣不再、资金短缺而光环消退,他依旧是不改初衷。普索夫坚信科学能推动文明的发展。他的个子很矮,身体健壮,模样和演员米奇·鲁尼有几分相像,还长了满头浓密的栗色卷发。从外表看来,他显得沉静谦虚,然而内心却潜藏勃勃生机,不时采取横向思维来考虑各种可能性。乍看之下,他一点都不像拓荒型科学家。然而,普索夫却很认真地看待先驱研究,并认为这些先驱研究对未来是不可或缺的,可以启迪教学、促进经济发展。他也乐意走出实验室,设法运用物理学来解决日常问题。
尽管丘奇的生意做得有声有色,但他和普索夫一样,带着理想主义态度,认为科学能促成文明进步。他就像15~16世纪热衷于赞助艺术家的美第奇家族,对普索夫这位“达·芬奇”提供资助。丘奇自己原本也想做研究,后来受家族企业征召,学术生涯中辍,改经营丘奇炸鸡(台湾称为得州炸鸡,后改名小骑士炸鸡),来和肯德基炸鸡对阵,也为得州人争了一口气。他花了10年时间经营生意,还带领丘奇企业公开上市。他赚了钱后,总想回头追求年少时代的抱负,但是碍于自己没有那种教育背景,只能找别人代他圆梦。他觉得普索夫是个理想替身,这位物理学家很有天分,还愿意钻研一般科学家碰都不想碰的冷门领域。1982年9月,丘奇送给普索夫一块金表,纪念两人的合作经历,上面刻着“给冰河天才,积雪致赠”。代表普索夫是名宁静的改革家,就像冰河那样顽强、冷静,而邱奇则像“白雪”,纷飞飘落、密集堆叠,不断对他提出新的挑战。
浩瀚无尽的零点能量场
“我们还没谈到一种丰富的能量储备。”普索夫说。他解释说,所有量子物理学家都熟知零点能量场。量子力学证明,没有所谓的真空或空无一物。我们往往认为,若某片空间完全没有任何质能,那里便完全是一片空无,而当你检视恒星之间的太空,也往往要这样想。然而,就次原子层级来看,那里却有密集的活动。
根据量子理论的主要创立者之一海森堡所发展的测不准原理来推测,没有任何粒子是完全静止不动的,由于能量基态场和所有的次原子物质都是不断互动的,因此所有粒子都在持续运动。这就表示,宇宙的基本次结构是一片量子场之海,凭借已知的物理定律,无法屏除这种说法。
我们心目中这个稳定的静态宇宙,其实是个波澜壮阔的旋涡,里面不断有次原子粒子倏忽闪现、霎时消失。提到海森堡的原理,最常令人联想到针对次原子世界的物理性质做测量时总要出现的“不准量”。尽管如此,测不准原理还有另一层意义:我们无法同时了解一颗粒子的能量和寿命,因此,在瞬息间发生的一起次原子事件,便牵涉到不定额能量。大体上来说,这就是根据爱因斯坦的理论和他著名的方程式E=mc²推导出来的,这个学说确立质能关系,一切基本粒子都彼此互动,借由其他量子粒子来交换能量,而且据信这群粒子都是无中生有,瞬息彼此结合、倏忽相互毁灭(精确而言,只存续10~23秒),这样一来便无端生成随机的能量起伏。这种在刹那间生灭的粒子称为“虚粒子”,它们和实粒子不同,虚粒子只存在于交换阶段,也就是测不准原理所描述的“测不准”时段。普索夫喜欢把这种过程比拟为澎湃瀑布的水花喷溅。
尽管这种次原子探戈跃动为时极短,但一旦把宇宙全境加总起来,所生成的能量却可以超过全世界一切物质所含的能量。另外,物理学家也用“真空”来指称零点能量场,之所以称为“零”,是由于场中的起伏现象在绝对零度依旧侦测得到,而绝对零度正是能量的最低可能态,照理来说,场中物质完全被移除时,其中也不该有任何东西在运动。“零点能”是最虚无空间所可能出现的最低能量,再也没有能量可以从中移除——这就是次原子物质运动最接近零的状态。然而,根据测不准原理,这里却由于虚粒子交换,始终残留些许动荡。物理学家处理物理方程式时,便会采用“重整法”步骤,把这种麻烦的“零点能”减除。
数年以来,普索夫对零点能量场一直很感兴趣,后来他在一家物理学图书馆中,恰巧翻到纽约市立大学蒂莫西·波伊尔的几篇论文。波伊尔证明,只要结合古典物理学和零点能量场的不停歇能量,就可以解释许多由量子论引发的奇怪现象。如果波伊尔的结论可信,那就表示不需要把物理学划分为古典牛顿式和量子定律形式,就可以解释宇宙的性质。只要把零点能量场考虑在内,就可以用古典物理学来解释量子世界的一切现象。
普索夫愈深入思考,就愈相信零点能量场符合一切判别准则,这正是他要的:不受约束、无穷无尽,而且不污染任何东西。或许零点能量场正代表某种尚未利用的庞大能源。“倘若你真的能够取用,”普索夫对丘奇说,“说不定你还能推动宇宙飞船。”
邱奇喜欢这个构想,愿意提供资金做点探索研究,他不是没赞助过普索夫更疯狂的方案。对当时36岁、有点不知该何去何从的普索夫而言,这个时机可以说是十分恰当的。他的第一次婚姻破裂了,刚和别人合作完成了一本书(后来这还成为量子电子学的重要教科书)。5年前,他在斯坦福拿到电机工程博士学位,如今也在激光研究领域取得了一些成就。他觉得学术生涯太过乏味,因此他转换跑道,目前在斯坦福研究院担任激光研究员。这家机构是研究界的一片辽阔市场,当时正与斯坦福大学通力合作,本身就像是一所大型综合大学,当时斯坦福研究院是全世界第二大智库,研究课题几乎毫无限制,只要拿得到奖学金,任何人都可以在那里做研究。
普索夫投入几年工夫研读科学文献,从事初步计算工作。他也钻研真空的其他相关领域,还用一种更基础的方法深入探究广义相对性。普索夫算是比较沉静的,他总是克制自己,只进行纯理性思考,不过偶尔也挡不住思绪,任其自由驰骋向前。尽管还是在萌芽阶段,但他知道自己碰上了物理学的重大议题。这是个惊人突破,说不定能促成量子物理学的大规模实务应用,还可能发展出一套全新的科学领域,凌驾于激光研究之上,超出他所做过的一切课题。这种感受,就像是爱因斯坦发现了相对论一样。他还差点拥有一项重大的发现,显示次原子世界的“新”物理学或许错了,或至少必须做大幅修正。
就某种意义而言,普索夫的发现或许根本不能算是一种发现,而只是物理学家一向等闲视之的情况。物理学界在1926年对此就有所认识,但认为这无关紧要而予以弃置。就量子物理学家而言,这是一种干扰,必须屏除,不予理会;而就宗教人士而言,这代表科学,证明了超自然奇迹。量子计算结果显示,我们和宇宙等于在一片运动之海(量子光明之海)里面呼吸、生活。海森堡在1927年发展出测不准原理,按照他的理论,由于自然界本来就有起伏的表象,因此一颗粒子的所有性质,比如,位置和动量,并不可能同时得知。由于能阶不断变动,于是一切已知粒子的能阶层级都不能精确得知。这项原理还有部分内容,规定次原子粒子可以受约束而完全静止,不过一样始终都会残留微弱运动。多年以来,科学界都知道,采用这种起伏现象便可以说明为什么微波接收器或电子电路要出现无规律噪声,从而局限信号的放大程度。就连条状照明灯,也必须有真空起伏才能发光。
设想有一颗次原子粒子装在无摩擦的细小弹簧上(物理学家都喜欢用这种方式来构思他们的方程),粒子会上下弹跳一阵子,接着在绝对零度的低温便会停止运动。然而,海森堡之后的物理学家却发现零点能量场中的能量不断对粒子产生影响,因此粒子始终都是在弹簧上不断运动,永远不会静止下来。
亚里士多德时代的人相信,空间没有任何东西,而他却力排众议,主张空间实际上是充满物质(满布万物的背景次结构)。到19世纪中期,科学家迈克尔·法拉第引入电场和磁场观念,认为能量的最重要维度并不是源头,而是其周围的空间,还有彼此借由某种力所生成的交互影响。按照他的观点,原子并不是硬实的细小撞球,而是作用力的最密实核心,而且这种力会跨越空间向外延伸。
“场”与能波
“场”是跨越空间连接至少两点的基质或媒介,通常是借由重力或电磁力等力量来产生作用。这种力通常是以场中的涟漪(或波)来表示。试举一例,电磁场纯粹是由一个电场和一个磁场交织而成,能以光速发出能波。任意电荷(简而言之,就是电子过剩或不足现象)周围都会构成一个电场和一个磁场。电场和磁场都各有(正、负)两极,而且两者都会吸引或排斥其他的带电物体,这要由电荷是相反(一正一反)还是相同(两正或两反)而定。“场”就是指能够侦测到这种电荷和效应的空间范围。
电磁场纯粹是科学界为了方便研究而发明的理念(采用一组“力”线来表示,并以方向和形状作为记号),科学家便是借由这种抽象概念,来探究看似惊人的电、磁作用,以理解电磁为什么能够跨越全无可测的物质空间,远距离影响物体——更精确而言,还能深入无穷远处。简而言之,“场”是指一种影响范围。曾有一个两人研究团队对此进行了恰当的描述:“在你每次使用烤面包机时,机器周围的场便会对最遥远星系的带电粒子产生最微弱的干扰。”
英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦(1831~1879)率先提出一个观念,认为空间充满传递电磁光的以太,这种说法一直主导着学界,直到波兰裔美国物理学家阿尔贝特·迈克尔逊(1852~1931)以光实验证明,物质并不是存在于以太介质之间。迈克尔逊在1881年完成光实验,6年之后,他与美国化学教授爱德华·莫利(1838~1923)协力重做光实验,彻底推翻以太说。爱因斯坦本人原本相信空间完全是一片空无,后来他根据自己的各项观念,发展出广义相对论,证明空间确实是充满各种活动。然而直到1911年,量子论的奠基者之一马克斯·普朗克(1858~1947)完成一项实验,物理学界才了解到,虚无空间其实充满了激荡的活动。
量子世界的量子场并不是借“力”来传播,而是以能量交换来递送,而能量则是变化动荡、不断重新分配的。这种持续交换的现象,就是粒子的一种内在性质,所以就连“实”粒子也只不过是能量的细小节点,倏忽浮现,迅即消失,回归底层场中。根据量子场论,每个实体都是瞬息万变的,那是种不真实的瞬间,粒子和周遭的虚无空间密不可分。爱因斯坦本人便察觉到,物质本身是“极端强烈的”——就某种意义而言,那是“完全随机性”的一种扰动,而唯一的基本现实就是底层本质,也就是场本身。
原子世界起伏涨落,促使能量就像打乒乓球那样往返通行,永不停歇。能量交换就好像你借给某人一块钱:你少了一块钱,他多了一块钱,接着他还给你一块钱,于是角色互换。这种虚粒子的发射和再吸收,不只适用于光子和粒子,对宇宙间所有量子粒子也一体适用。零点能量场是所有场、所有基能态、一切虚粒子的仓储库房——这是万场之场。所有虚粒子的一切交换都放射出能量。电磁场中任何一次交流的零点能,都弱小到无法想象——相当于光子能量的一半。
不过,倘若把宇宙间生灭不绝的各种粒子全都加起来,那么将会得出一股浩瀚无尽的庞大能源——密度与原子核中的能量相等或更高,全都不动声色地存于我们周围的虚无空间里面,藏身在这片无远弗届、壮阔非凡的背景布幕当中。根据计算,零点能量场的能量总和超过物质所含的一切能量,倍数甚至达到10⁴⁰。伟大的物理学家理查德·费曼曾试图以比喻解释这种恢宏尺度,他说1³米空间内的这种能量,就足够把全球各大洋的海水煮沸。
寄予厚望的能量之海
在普索夫心目中,零点能量场代表两种诱人的可能性。当然,这代表能量研究的圣杯。只要找出方法取用这种能量场,大概就能取得一个人一辈子所需的所有能量,不只是供应地球所需的燃料,还能作为太空推进动力飞往遥远的星体。就目前而言,要脱离太阳系航向最接近地球的恒星,就必须有太阳那么大的火箭,才能带足所需燃料。
不过,这种浩瀚的潜在能量之海,还有另一个更博大的含意。既然有零点能量场,便暗示宇宙间的所有物质都彼此相连,借由遍布时空扩散不止的波动,将宇宙的一个部分与其他所有部分串联起来。或有人说,“场”的观念只是对许多形而上学理念提出的一种科学解释,包括中国“气”的理念,古代若干典籍对此都有着墨,内容就像是在讲述能量场。这还符合旧约《圣经》所述,响应神的第一句名言“要有光”,接着就从这里开始造出物质。
最后普索夫还写成一篇论文,发表在物理学界数一数二的权威期刊《物理学评论》上,证明物质稳定状态的存在基础取决于次原子粒子和持久零点能量场的这种动态互换。研究量子论时,物理学家总是要面对一项难题,为此而绞尽脑汁,这牵涉到原子为什么稳定的课题。这个问题向来都以氢原子为研究对象,并采用实验室实验或数学分析解答。氢是宇宙间最简单的原子,只含一个电子和一个质子,很容易解析。量子科学家苦苦钻研,想了解电子为什么像行星绕日运行那样环绕质子运转。就太阳系而言,绕日的稳定轨道可以用重力来解释。然而在原子世界,所有带电的移动电子,却都不像绕轨运行的行星那样稳定,而且所含能量最后都要辐射发散,完全耗尽,接着便回旋落入核心,于是物体的原子结构便完全塌陷。
量子论的另一位奠基者丹麦物理学家尼尔斯·玻尔则否认这种情况的存在。玻尔给出解释,他认为电子只在跨越轨道之时才有辐射,而且轨道能阶必须有相当大的差异,才能解释光子的光发射现象。玻尔自行构思出一项定律,说明其实“并没有能量,这不得出现,我不准电子崩陷”。这句名言和所含假说进一步导出其他的假说,描述质能同时具有波和粒子形式的特性,可以让电子各就各位,逗留在特定轨道,这最终还推动了量子力学的发展。至少就数学而论,玻尔确实能够正确预测这种能阶差异。
然而,根据蒂莫西·博耶的成果,再加上当时普索夫对其的完善,只要把零点能量场纳入考虑,那么就不必听信玻尔的格言。你可以用数学来证明,电子不断由零点能量场取得能量,迅即发散,构成动态平衡,并取得均势留在正确轨道。电子能够从虚无空间的起伏涨落补充燃料,获得能量来维持运行,而不会迟缓下来。换句话说,零点能量场可以说明氢原子的稳定性,然后由此引申出所有物质的稳定性。普索夫证明,只要截断零点能,所有原子结构都会塌陷。
普索夫还借物理运算来证实零点能量场波的起伏涨落驱动次原子粒子运动,接着宇宙所有粒子的一切运动又反过来生成零点能量场,这就像是一种遍布无垠宇宙的自然生成的反馈回路。在普索夫的心目中,这种状况就像猫追逐自己的尾巴。他在一篇论文中写道:零点能量场互动构成一种根本、稳定的“基础梯级”真空态,其间更有零点能量场进一步互动,在动态平衡基础上,完全按照现存状态复制重现。
普索夫表示,这段话的含意就是一种“自然生成的壮阔宇宙基态”,它会不断自我更新,而且除非受到某种干扰,否则都能维持恒定。这也表示,我们和宇宙的所有物质都名副其实地与无垠宇宙的最深远范围互有联系,而其媒介则是最壮阔维度的零点能量场波。
次原子层级的波动是以在某种介质中传播的周期振荡来表示的,这和海浪起伏或池塘涟漪的情形很像,而就次原子波动的情况而言,其介质就是零点能量场。这类波动都是以典型的横摆S形(正弦曲线)来表示,就像是握住跳绳两端并上下扭动所呈现的形状。波的振幅等于曲线波峰到波谷长度的一半,而单一波长,或一“周波”,则相当于一次完整的振荡,或两个相邻波峰或两个相邻波谷的间距。频率是每秒之周波数,通常是以赫兹度量,一赫兹等于每秒一个周波。美国电力的传输频率为60赫兹,也就是每秒60个周波;而英国则采用50赫兹。手机的发射频率为900或1800兆赫。
当物理学家提到“相位”时,他们是指波在振荡行程中所达到的定点。若有两个波的振荡行程同时达到波峰或波谷位置,则称这两个波为同相,就算两个波的频率或振幅不同也没关系。同相就是同步。
波有一个极重要的向度,那就是它们能够把信息译为密码,还能够携带信息。当两个波同相,彼此还部分重叠(术语称为“干涉”),则两个波的复合振幅大于个别单一振幅,这时信号就变得更强,结果便构成铭印(也就是信息交换),称为“建设性干涉”。若一个波达到波峰,而另一个波达到波谷,两个波便往往会彼此抵消,这种过程就称为“破坏性干涉”。一旦发生碰撞,一个波便包含了另一个波的相关信息(这是种能量编码信息),也包括它所含的一切其他信息。最后干涉图样便不断积累信息,而波的贮藏容量也几乎是永无止境的。
倘若世上一切次原子物质,都和这种周遭基态能量场不断互动,那么场的次原子波,就会不断铭印万物的形状并留下记录。零点能量场铭印了所有波长和一切频率并对外通报,仿佛就是古今宇宙的影子,也就是历来一切事物的镜像和记录。就某种意义来说,真空就是宇宙万物的起始和终点。
尽管所有物质四周都有均匀轰击特定物体的零点能,不过在某些状况下,也有办法精确测量场内的这种扰动。零点能量场所造成的这类扰动,有一种称为“兰姆位移”,名称得自美国物理学家威利斯·兰姆,这是在20世纪40年代运用战时雷达装备发展而成的。结果显示,电子因零点起伏在轨道略为移动,频率移位约1000兆赫。
当时还发现了另一种情况,有位叫亨德里克·卡西米尔的荷兰物理学家,他证明两块金属板紧邻摆放就会产生吸引力。这是由于当两块板彼此紧邻摆放时,中间的零点波便受到局限,基本上只能跨越两块板的间距。由于场的波长受限,部分振幅不会出现,结果场的平衡受到干扰,能量也失去均势,两块板之间的能量低于外侧虚无空间,于是外侧的高密度能量便把两块金属板推在一起。
还有一种经典演示可以证明零点能量场的存在,被称为“范德瓦尔斯效应”,名称来自发明它的荷兰物理学家约翰尼斯·范德瓦尔斯。他发现原子和分子间的吸力和斥力是源自电荷分布方式,而且最后还发现,这与场平衡的局部不均衡状态也有关系。这种特性使某些气体得以转变为液体。由于不明原因,原子会衰变并发出辐射,这种现象被称为“自发射”,如今证明,“自发射”也是零点能量场的一种效应。
重力VS.零点能
物理学家蒂莫西·博耶的论文首先点燃了普索夫的灵感火花,博耶证明,只要把零点能量场也纳入考虑,许多次原子物质的“镜中映像”特质——令物理学家绞尽脑汁,他们由此构思出一套奇特的量子法则——很容易就可以用古典物理学来解释。测不准性、波粒二象性、粒子起伏运动,这些全都和物质与零点能量场的交互作用有关。普索夫甚至还开始推敲,能不能以此来解释最神秘、最惹人嫌恶的一种力——重力。
重力是物理学的滑铁卢。不断有学者探究物质和宇宙的这项基本性质,试图找出其根源,结果却让许多伟大的物理天才苦恼不堪。就连爱因斯坦也不例外,尽管他推导出相对论,能够极精确地描述重力,却仍然没有办法解释重力来源。多年以来,包括爱因斯坦在内的许多物理学家,都投注心力,设法确定重力的电磁本质,还把重力定义为一种核力,甚至为它建立了一套量子法则,结果全都无功而返。后来在1968年,苏联著名物理学家安德烈·萨哈罗夫(1921~1989)彻底颠覆了传统假说,设想重力并非物体之间的交互作用,而只是种残留效应。这时的情况如何?讲得更明白一点,倘若重力是零点能量场的一种后作用,是由于物质出现,产生副作用而导致场的变化,那么情况又将如何?
在夸克和电子层级,所有物质都有轻微颤动,这是由于物质和零点能量场的交互作用。根据电动力学的一项法则,起伏的带电粒子会发出一种电磁辐射场。这就表示,除了初始零点能量场本身之外,还存有这种次级场。这种次级场会在两颗粒子之间生成一种吸引源头,萨哈罗夫认为,这和重力有连带关系。
普索夫开始推敲这个理念。倘若这种说法能够成立,那么物理学家之所以出差错,就是由于他们都想证明重力是种独立存在的实体,但其实应该把重力看成一种压力。他开始把重力当成一种远程的卡西米尔效应,其中有两件物体局部遮蔽零点能量场波,于是两者便彼此相吸,甚至这还有可能就是种远程的范德华力,就好像相隔特定距离的两颗原子之间的吸引力。由于零点能量场中的粒子会与零点能量场互动,于是粒子便开始颤动。两颗粒子不只是各别自行颤动,而且其他粒子(所有粒子也都各有颤动)所生成的场,对它们也造成影响。于是这种粒子所生成的场——因为粒子在无远弗届的基态零点能量场中构成局部屏蔽——便产生吸引力,从而构成我们所认为的重力。
针对这些概念,萨哈罗夫只发展到假设阶段,普索夫则更往前推,并开始做数学分析。他证明重力效应完全是由零点粒子运动所构成,也就是德国人所称的“往复运动”或“振颤运动”。重力和零点能两相结合,结果便解决了物理学界历经几个世纪都束手无策的几项难题。举例来说,这能解释重力为什么很微弱,还有为什么重力无法遮挡(无所不在的零点能量场,本身就无法完全屏蔽)。这也能解释,为什么我们只有正质量,却没有负质量。最后,这还让重力得以结合其他的物理力,比如,核能和电磁,构成一种令人信服的统一理论,而这正是物理学界一直迫切渴求,却始终一无所成的领域。
普索夫发表了他的重力理论,获得相对礼貌的回应。尽管没有人急着想参照他的数据来重做研究,但至少也没有人嘲笑他,然而,他在这几篇论文里面所陈述的内容,实际上是撼动了20世纪物理学的整片床岩基础。量子物理学中最著名的主张是:除非接受观察,然后接受测量,否则粒子同时也可以是波。观测之际,粒子的一切可能的潜在状况便完全崩解,于是尘埃落定,构成实体。然而根据普索夫的理论,粒子始终都是粒子,只因为粒子和这种背景能量场是不断互动的,于是看来就像呈现不定态一样。量子论还认定电子等次原子粒子都有另一种先天的性质,那就是“非定域性”,也就是爱因斯坦所说的“鬼魅般的超距作用”。这种特性或许也可以用零点能量场来解释。普索夫认为,这就好比把两根棍子插在海滨的沙子中,等候大海涌浪冲刷。如果你对海浪一无所知,当两根棍子分别被海浪冲倒,这时你或许就会设想,其中一根棍子是在一段距离之外影响到另一根,这便称为非定域效应。然而,倘若起因是零点起伏,也就是这种底层机制对量子实体产生作用,导致其中一个实体影响到另一个,这时又该如何解释?倘若这是真的,那就表示宇宙的所有部分都有可能与其他范围瞬间产生接触。
普索夫一边在斯坦福研究院继续其他研究,同时也在佩斯卡德罗市建立了一间小型实验室,这间实验室坐落在北加州海岸线的一个丘陵地带,就设在才华横溢的实验室技师肯·舒尔德斯家中。普索夫与舒尔德斯相识多年,近期才聘请他来帮忙。他们开始研究凝聚电荷技术,这是摩擦生电术的先进版本,就像拖着脚步走过地毯,若是碰触金属就会触电。电子一般是彼此排斥的,不喜欢被推挤得太近。不过,只要把零点能量场计算在内,就可以把电荷紧密聚拢,零点能量场偶尔会把电子推挤在一起,就像是极弱的卡西米尔力。于是就可以研发出非常细小空间的电子学应用。
普索夫和舒尔德斯钻研这种能量的应用方式,并开始发展出各种巧妙用途,然后拿他们的发现去申请专利。后来他们开发出一种特殊装置,可以在皮下注射针头安装一个X射线组件,供医疗人员深入体内隙缝拍摄照片,接着还推出一种高频信号产生器雷达装置,这种无线电发射源的尺寸比信用卡还小。后来他们还设计出一种平面电视,成为这项产品的研发先驱之一。他们的专利申请全都获准,专利证上还说明能量的最终源头“显然是真空连续体的零点辐射”。
普索夫和舒尔德斯的发现还意外获得帮助。当时五角大楼评比新科技对国家的重要程度,结果凝聚电荷技术(零点能研究的旧名)名列国家重大课题清单第三位,只排在隐形轰炸机和光学计算机运算之后。过了一年,凝聚电荷技术就排到了第二位。技术评估组深信,普索夫的研究与国家利益紧密相关,而且唯有从真空中吸取能量,航天事业才能进一步发展。
普索夫和舒尔德斯的研究有了美国政府的支持,得以挑选愿意赞助研究的私营公司。最后,他们在1989年选中波音公司。波音对他们的细小雷达装置很感兴趣,打算出资发展并将它纳入一项大型计划。波音的这项计划苦撑数年,后来却失去赞助,而其他公司多数都要先看到全尺寸原型才愿意赞助该计划。普索夫决定自行创办公司来开发X射线组件,直到做了一半才想到这么做得走远路,不但违背他的意愿,恐怕还要花掉大笔资金。然而,他对这项计划之所以感兴趣,只是想得到资金来投资支持的能量研究。建立及经营这家公司至少要耗费十年的时间,算起来和他投入比尔家族企业的那十年光阴同样漫长。普索夫当下打定主意,专注寻找资金来集中进行能量研究,随后秉持初衷,专注于利他目标——这是以他的终生事业为赌注的。先提供服务,再获得荣耀,最后(真有的话)再获取报酬。
一通狂妄的留言
普索夫等了将近20年,才有人重做研究并扩展他的理论。对他的肯定,是从一通电话留言开始的。那是在凌晨3点钟录下的留言,就多数物理学家而言,这种举止似乎显得过于傲慢,甚至是无理取闹。伯尼·海施正要结束他在帕洛阿尔托市洛克希德办公室的工作,等最后几项细节工作收尾,就准备动身前往德国加兴镇,到普朗克研究院履约上任。海施是洛克希德的天体物理学家,当时他盼望能在暑期从事星体X射线发射研究,而且也觉得自己很幸运能够抓住这次机会。海施兼具两种迥异的个性,公众场合举止刻板拘谨,私底下却热情奔放,还写民歌抒发感情。但是在实验室中,他喜欢用夸张的语调,这和他的朋友阿方索·鲁埃达很像。鲁埃达是位知名的物理学家暨应用数学家,在加州大学长堤校区任职,海施那通半夜的电话留言就是他留的。
留在海施录音机上的信息表示:“喔,老天,我想我才刚导出F=ma。”
对于一个物理学家而言,讲这句话就相当于宣称自己已经导出数学方程式。就这个例子来讲,上帝是牛顿,而F=ma就是第一诫命。F=ma是物理学界的核心信条,这是牛顿于1687年在他的《自然哲学的数学原理》一书中提出的假设,这本书成为古典物理的圣经,而这个公设则是运动方程式的基础。这是物理学说的重要核心,是种假定事实,不是可以证明的现象,即使完全假定为真,也从来不必去质疑。力等于质量(或惯量)乘以加速度,或者也可以说,任意设定一力,所得的加速度都与质量成反比。惯性指一种倾向——当物体静止不动便难以开始移动,而且一旦物体开始移动便难以停止,它和提高某物体速率的能力相抗衡。物体愈大,使其移动所需之力便愈强,抛掷一只跳蚤飞越网球场所需的力气,不够移动一头河马。
重点在于,还没有人能用数学来证明诫命。诫命是整套宗教的构成根基。自从牛顿以来,所有物理学家全都认定这项基本假说,并以这片基岩为基础来搭建理论、进行实验。基本上,牛顿的公设为惯性质量下了定义,并为过去300年来的物理力学奠定了基础。尽管并没有人能够实际证明,然而我们全都知道这是真的。
现在鲁埃达却在录音机上留言,宣称物理学界这项仅次于E=mc²的方程式,经过他数月以来的日夜钻研和疯狂的数学计算,终于得出最后结果。他将详细资料寄到德国给海施过目。
尽管沉浸于航天研究领域,海施却也读了普索夫的几篇论文,而且他本人对零点能量场也感兴趣,希望能将其作为太空远航的能源。海施经常参酌英国物理学家保罗·戴维斯和大不列颠哥伦比亚大学威廉·安鲁的研究成果,并从中获得灵感。他们发现,如果以恒定速度穿越真空,那里会看似全无变化,不过只要一加速,真空就开始改观,随着向前移行,变得像是一片热辐射微温海洋,在眼前向外发散。海施开始推敲,惯性是不是就像这种热辐射,也是由于在真空中加速所致。
后来海施在一次研讨会上遇见了鲁埃达。鲁埃达这位知名物理学家也拥有深厚的高等数学底子,尽管生性严肃,不过在海施鼓舞之下,他开始着手进行分析,深入钻研零点能量场和一种理想化振子等相关课题。这种振子可以当作一种基本组件,用来研究物理学的多项古典问题。尽管海施本人也具备专业技术,不过还是有必要借助高等数学专家来做计算。他对普索夫的重力研究非常着迷,也曾经想过惯性和零点能量场或许有连带关系。
几个月后,鲁埃达完成计算。他发现,当振子受力加速通过零点能量场便要承受阻力,而这种阻力强度便与加速度成正比,看来,这似乎完全能够说明为什么F=ma。从此就不必只因为牛顿恩准这样定义就照单全收。倘若鲁埃达对了,那么这个世界的一项基本公理就降格成为可以从电动力学导出的东西。不必做任何假定,只要把零点能量场纳入考虑,就可以证明牛顿是对的。
海施一接到鲁埃达的计算结果,马上和普索夫联系,于是三人便决定携手合作。海施写成一篇非常冗长的论文,投给权威主流物理学期刊《物理学评论》,接着拖了一阵,这篇论文才在1994年2月一字不改地刊出。报告证明,实体宇宙间的所有物体,全都具有的惯性就是种阻力,于是物体在零点能量场中移行之时便会抗拒加速。他们在这篇论文中,证明惯性就是俗称的洛伦兹力,也就是粒子在磁场中移动时令其减速的力。就这个例子而言,磁场是零点能量场的构成要素,并与带电的次原子粒子起作用。物体愈大,所含粒子愈多,于是场便愈能维持物体静止。
这基本上就表示,我们称为物质的有形的东西是一种假象。而自牛顿以来,所有物理学家都认定物质天生具有质量,结果质量也是种假象。这一切都要归咎于这种与加速度抗衡的背景能量之海,每当推动物体,这种能量都要扯住次原子粒子。在他们眼中,质量是种“簿记”装置,一种“临时性位置固定机”,用来产生比较普遍的量子真空反应作用。
普索夫和海施都了解,他们的发现,对爱因斯坦著名的E=mc²方程式有连带影响。这个方程式向来暗含能量(宇宙间的重要物理实体)可以转换为质量(另一种重要的物理实体)之意。如今他们推出这种质量和能量的关系式,且还不只陈述(我们所称的物质所含之)夸克与电子和零点能量场起伏互动所产生的能量。采用物理学的温和、中性说法,根据他们所得出的结果,物质并不是物理学的根本特质。爱因斯坦的方程式纯粹是种配方,只能说明必须有多少能量才能创造出这些物质表象。这就表示,并没有两种基本的物理实体(其中一种是物质,另一种则是非物质),事实上,物理实体只有一种:能量。世界万物,不管多么质密,多么沉重,多么巨大,在最基础层级全都归结为一群电荷,而且全都和背景电磁场之海以及其他的活跃能场——一种电磁阻力互动。后来他们便写道:质量并不相当于能量,质量就是能量。或讲得更彻底点,根本没有质量,只有电荷。
知名科学作家阿瑟·克拉克后来还预言,海施—鲁埃达—普索夫论文有一天将会被当成标杆,他还在《3001:太空漫游》一书中表彰了他们的贡献。他创造出一艘以惯性抵消引擎推进的宇宙飞船,还把这种引擎命名为“萨哈鲁普”(SHARP, S代表萨哈罗夫、H代表哈尔和海施、AR代表阿方索·鲁埃达、P代表普索夫)。克拉克用下面的叙述来解释他为什么要让他们的理论留名青史:
他们提出一个十分基础的问题,质疑大家通常都视为理所当然、只能耸肩表示“宇宙构造就是如此”的课题。
海施、鲁埃达和普索夫提出:“物体的质量(或惯量)从哪里来,为何物体必须受力才会开始移动,而且必须有相等的力才能恢复其原有状态?”
他们的临时解答以几乎不为人知的惊人事实(踏出物理学象牙塔)为蓝本。所谓的虚无空间,实际上却是一大锅翻腾的能量——零点能量场。海施、鲁埃达和普索夫主张:惯性和重力或许都是电磁现象,产生自与这种场的交互作用。
远溯至法拉第时代,从那时至今,想要把重力和磁性串联起来的尝试无可计数,尽管有许多人都宣称实验成功,却从来没有人能验证他们的结果。然而,若能证实海施、鲁埃达和普索夫的理论,这将会开启一道门路(不管机会有多渺茫),实现反重力太空引擎构想,甚至还可能造就惯性控制的更奇幻的成果。这或许会带来若干极有意思的情况:只要你轻轻碰触某人,他就会以每小时几千公里的速度瞬间消失,然后在几分之一毫秒之后,等他撞上房间另一侧才会停止。而这时将根本不可能发生交通事故:不管是以哪种速度发生碰撞,汽车和乘客全都会安然无恙。
此外,在一篇讨论未来太空旅行的文章里面,克拉克还写道:“倘若我是国家航空航天局的官员……我就会派我最好、最聪明,也最年轻的人员(超过25岁的都不得申请)进行长时间的艰苦工作,钻研普索夫等人的方程式。后来,海施、鲁埃达和I BM公司的丹尼尔·科尔共同发表了一篇论文,证明宇宙本身的构造出自零点能量场。根据他们的观点,真空造成粒子加速,接着加速作用促使粒子凝集,构成浓稠能量,而这就是我们所称的物质。”
零点能潜力维度
就某种意义来说,萨哈鲁普团队完成了爱因斯坦本人未能企及的成就。他们证明一项宇宙基本定律,还解释了宇宙的一项极奥妙的谜团。事实证明,零点能量场是几种基本物理现象的基础。海施拥有在国家航空航天局任职的背景,他眼光紧盯着这种可能性,只要让惯性、质量和重力全都与幕后这种能量之海紧密相连,就有机会促成太空旅行。他和普索夫都获得研发基金,要设法从真空吸取能源。而对海施而言,国家航空航天局因为迫切希望推动太空旅行才提供赞助。
如果在宇宙任何位置都能够从零点能量场吸取能量,那么就不必携带燃料随行,只需要在太空中扬帆航行,必要时便接通零点能量场——就像是种宇宙风。普索夫还在另一篇(也是和I BM的科尔合作的)论文中说明,原则上,热力学定律完全不排除从真空吸取能量的前景。另一种观念是设法操控零点能量场波,让波产生类似单向力的功能,推动你的载具前进。海施设想,将来或许有那么一天,说不定只需要装好零点转换器(波动调准装置)就可以启程。不过,说不定还有更奇特的用途。若是能够更改或关闭惯性,那么或许只需要极微弱的能量,就可以让火箭起航,但是必须先更改不使火箭移动的作用力。或者还能够使用非常高速的火箭,不过要调节航天员的惯性,这样他们才不会被重力压扁。然后,倘若还有办法关闭重力,那么就能够改变火箭的重量,或调节加速所需的动力。这其中有无穷的潜力。
但是,谈到零点能的潜力维度,这可不是唯一的范畴。普索夫在他的其他著作中,还触碰到悬浮研究。现代人对此都持怀疑态度,认为悬浮现象都是骗人的伎俩,或是宗教迷信引发的幻觉。无论如何,想要揭开其中奥秘的人相当多,却全都失败了。普索夫找到几份有关于这种事例的详尽记载。以他的物理专业背景,碰上任何情况,他都要检视细节,就好像他幼时也曾经把无线电装置拆开来一样。根据那些笔记所述,悬浮似乎是种相对性现象。悬浮被归入意志力范畴,也就是人类不以任何已知力量,便能够移动物体(或他们本人)的本领。普索夫偶然读到一些悬浮案例记载,根据物理学原理,这种现象只有采用某种方式来操控重力才可能实现。尽管多数量子物理学家都认为这实在没有道理,不过,倘若这种真空起伏果真是可以随心所欲、任人驾驭的东西(无论是作为汽车燃料,还是光凭凝神专注就可以移动物体),那么这就不只是种潜在燃料,而且对我们生活的所有方面,也都有可能产生深远影响。或许这还可以和《星球大战》电影里面所说的“原力”相提并论。
普索夫做专业研究时相当谨慎,严格遵循物理学理论,绝不逾越传统规范。不过他私底下相信有种能量之海,也开始了解其形而上学的含义。如果物质并不呈稳定状态,而只是种基本要素,周遭弥漫着无规则的能量之海,按照他的构想,这应该可以作为一种空白基质,得以在上面录下同调模式,更何况零点能量场也正是借由波干涉编码,把古今世上一切现象全都铭印下来。这种信息或许可以说明粒子和场的同调构造。不过,说不定还有一道阶梯,可以通过它探究其他潜在的信息结构,这或许是生物四周的同调场,也说不定可以发挥宇宙的非生化“记忆”功能。甚至还可能借由某种意志作用,来有条理地组织这类起伏现象。克拉克曾经写道:“也许我们已经有非常小规模的运用:这说不定就可以解释部分‘超效率’异常现象,说明为什么久负盛名的工程师纷纷提出报告,表示多种实验装置都呈现奇怪的结果。”
普索夫和海施这两位物理学家都绝不会让思绪失控。不过,一旦任凭心思徜徉片刻,他们便领悟这其中所代表的意义完全就是宇宙的一统概念。这显示万物都有若干牵连,并与无垠宇宙的其他范围全都保持均衡。宇宙或许就是以学识信息作为交流通货,而且是铭印在这种反复无常的流动信息场中。宇宙能量场证明,宇宙的真正通货——宇宙稳定性的根本起因——就是能量的“交换”。倘若我们都是借着场来彼此相连,说不定就有办法连上这种庞大的能量信息库并从中抽取信息。只要有办法驾驭这种庞大的能量库藏,也就是说,只要人类具备某种量子结构,可以借此来取用这种能量,那么万事几乎都有可能办到。但这其中的障碍是,我们的身体必须依循量子世界的定律来运作。