我最近看到一張黑白老照片，是諾貝爾獎得主兼量子力學先驅狄拉克（PaulDirac）站在普林斯頓高等研究院的操場上，肩上扛著一把斧頭的照片。從1930年代到1970 年代，他多次到該研究所擔任訪問學者，他經常在研究所後面的樹林裡漫步，並在林中為常駐理論家開闢新的道路，讓他們可以漫步，談論和思考現實的本質。帶領我走過這些泥濘小路的嚮導，是阿卡尼─哈米德（NimaArkani-Hamed），感覺他很適合擔任這個角色，因為這位理論家也決心要對我們目前對量子力學的理解，以及整個時空本身的概念來個大刀闊斧。
阿卡尼─哈米德一直在研究使用全新框架計算粒子之間相互作用的方法，從一種嚴格來說不包括空間和時間的抽象數學系統開始。這項研究仍處於早期階段，到目前為止較適用於某些理想化的系統而不是實驗結果。但如果成功的話，其影響將是極度令人振奮的。「我們目前看到的只是兒童、嬰兒、超級小兒科等級的練習範例，對嗎？對目前的成果，你想在它之前加上再多的指小詞（diminutives）都合理，我完全能理解，」他告訴我，「但無論如何，已經開始出現一兩個在實際物理系統，與我們在現實世界中看到的相距不遠，而且我們也可以弄清楚如何在沒有時空或量子力學的情況下描述它們。」我告訴他，我正在努力理解生活在一個空間和時間都不真實的宇宙中意味著什麼。他笑了。「彼此彼此。」
在你把這個想法當成古怪理論家的高談闊論之前，我應該指出，阿卡尼─哈米德並不是唯一一個這麼說的人。「你一定聽過很多人這麼說了，」幾個月後，強生漫不經心地對我說，「但我認為我們真正更加意識到的，是我們長期以來在弦理論中所說的一件事，那就是時空不是基本的。」噢，對了。那個小細節，當然了。
強生對這個問題的處理方式有點不同。量子重力理論中有一些有趣的暗示，顯示小尺度和大尺度的物理之間存在意想不到的聯繫，而這些聯繫在我們通常對時空如何運作的思考中是不合理的。一個簡化的解釋可能是，如果你想像在一個半徑為R 的假設空間中進行實驗，那麼該實驗的結果將看起來與在小上許多的空間中進行相同實驗的結果完全相同，而小空間的半徑相當於1 除以R。在弦理論中這叫做T 對偶（T-duality），這麼奇怪的巧合，就好像是在說它一定藏著某些深層意義。「如果你問人們這個問題，」強生說，「他們給出的答案是，從某種意義上說這些都不是真的。意思是，一旦破壞大與小，其實你第一個破壞的就是時空。」
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一些理論家試圖讓我放心。加州理工學院的宇宙學家卡羅爾最近對量子力學的根基很感興趣，他認為「認定時空不是嚴格真實的」是有點輕率了。「這是真的，但不是根本的，」他告訴我。「就像這張桌子是真實的，但不是根本的一樣。這是更高層次的浮現（emergent）描述。但這並不代表著它不是真實的。」基本上，我們不應該太糾結這個問題，因為時空並非不存在，只是如果我們真正理解它是由什麼組成的，從更深的層次來看，它看起來完全就像其他東西。
事實上，這並不能讓我放心。作為一名物理學家，當涉及到我的學科時，我總是試圖保持一定程度的冷靜，但時空的真實性僅在它是我們可以談論和坐在上面的東西，而不是組成宇宙的確實成分，還是讓我覺得它隨時可能在我腳下崩潰。這是否與宇宙如何或何時終結有關，仍然是一個懸而未決的問題。無論時空有多真實或不真實，我們都生活在其中，時空發生的事件必然會影響我們。但如果思考作為浮現的時空、或時空在量子力學的新表述，能讓我們得到一些更深層的基礎理論，那它也可能會徹底改變我們的前景。也許，正如強生所說，大尺度和小尺度之間的聯繫，可能暗示著宇宙的新命運。或者，如果我們能夠改寫量子力學，也許終將找到暗能量的解釋。根據阿卡尼─哈米德的說法，即使我們以宇宙常數和熱寂的未來結案，我們仍需在理論方面做出重大轉變，才能夠討論量子漲落屆時可能會做什麼，就是波茲曼大腦或龐加萊復現那種。「在我看來，不太可能所有這些事情都能在量子力學的框架內得到解釋和瞭解，」他說，「我認為我們需要量子力學的一些擴展來幫助我們討論。」
我們宇宙的本質存在究竟是否有個解釋，也是一個懸而未決的問題。在過去十年左右，物理學家一直在努力解決概念地景（landscape）的問題—一個由不同可能空間組成的理論多元宇宙，這些空間的條件可能與我們自己的條件截然不同。如果這樣的地景確實存在，則可能意味著我們居住空間的屬性僅僅是特定環境的，而不是由我們尚未發現的某些深層原理決定的。這種多元宇宙可能是由於某些版本的暴脹而產生，其中新的泡沫宇宙從某些永恆預先存在的空間中永遠暴脹出來。「我們是世界上獨一無二解決方案的想法，我覺得不太對，」
阿卡尼─哈米德說。「但另一方面，當你試圖理解地景和永恆的暴脹以及所有這些東西時，它又混亂到讓我認為整個問題的概念從一開始就是錯的。」即使有了可能宇宙的地景，基本問題仍然存在。「關於如何將量子力學應用於宇宙學的這些問題，幾乎從零天開始就存在。它們並不新鮮。五十年前，這些問題就非常困難；現在仍然非常困難。」「我始終堅信，我們應該做的其實是原路折回。」宇宙學理論家圖羅克說，這位宇宙論理論家一直在尋找宇宙暴脹的替代方案，並擔任加拿大圓周理論物理研究所所長（Perimeter Institute for Theoretical Physics）多年。「回過頭去，倒回五十年前，然後說，『各位，我們是在沙上建築。』」放眼未來
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天文生物學中有一個著名的方程式，稱為德雷克方程式（Drake Equation）。理論上，這是一種計算銀河系中我們也許可以與之溝通的文明數量的方法。做法是輸入恆星的數量，然後是有行星的恆星比例，有生命的行星比例，以及有智慧生命的比例等等，最後就會得出你預期可在你的星際語音信箱中收到的訊息數量。當然，至少在當前數據下，其中許多輸入的數字完全是無法確定的，這意味著最終答案不具意義。德雷克方程式的有用之處在於，它讓我們思考關於外星生命的假設，並弄清楚我們對整個問題的瞭解和不瞭解之處。
與佩里斯交談時，我突然想到，思考我們最終的宇宙毀滅可能也是如此。我對她說，也許我們所做的計算最終數字為何並不重要，但計算本身很重要。「數字並不重要，」她表示同意，「但我認為，思考面前可能有的不同選項，是很好的思維鍛鍊。」這個思想實驗可能終將獲得回報。「這也許能帶來一些很酷的方法來測試假設，而無需等待70 億年。」
還要等多久才能取得突破？我們不知道，也不可能知道。我們現在正在地圖邊緣探索。強生非常樂觀，他認為我們正朝著更好、更深入理解物理學的方向前進，但他也承認這一警告。「也許我們要花幾百年的時間收集所有數據，才能看到訊號，接著等我們回顧時才會意識到，哦，其實它一直擺在我們眼前。這是一個惱人的可能性。但對於我們試圖回答的這種大哉問，我覺得這樣沒有關係。何必強求一定要在人的一輩子中完成呢？」
在此同時，我們將繼續前進，在樹林中開闢新的道路，看看我們會發現裡面藏著什麼。總有一天，在遙遠未來的未知荒野深處，太陽將膨脹，地球將死亡，宇宙本身將走向終點。在那之前，我們可以探索整個宇宙，將我們的創造力發揮到極限，尋找新方法去瞭解我們的宇宙家園。我們可以學習和創造非凡的事物，而且我們可以互相分享。只要我們是有思想的生物，我們就永遠不會停止問：「然後呢？」
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《萬物的終結：宇宙 毀滅的5種方式》（圖／網路截圖）
＊作者凱蒂•麥克（Katie Mack），天體物理學家，宇宙災難鑒賞家，圓周理論物理研究所宇宙學和科學傳播領域的首任霍金主席，加拿大高等研究院全球學者，北卡羅來納州立大學物理學教授。本文選自作者著作《萬物的終結：宇宙毀滅的5種方式》（鷹出版）
