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第一部 念力的科学
一个人是我们称为“宇宙”的整体的一部分,是一个被限制在时间和空间中的部分。他体验到自己的思想与感情,体验到自己的存在与宇宙的其余部分不同——但这只是他意识的一种错觉。
第一章 变动不居的物质
银河系中很少有地方比汤姆?罗森鲍姆实验室里那个氦稀释致冷机更冷。那是一个房间大小的圆形装置,有许多圆柱形管子,温度可以降低到只比绝对零度(即近乎华氏零下四百五十九度)高几千分之一度。换言之,比外层空间的最远处还要冷上三千倍。要达到这温度,需要让液态氮和液态氦先绕着致冷机流转两天,再用三个帮浦不停猛压入气态氦。由于几乎没有一丝热度,原子在致冷机里的前进速度慢如乌龟。在这么冷的环境下,宇宙的运动趋近于停摆,犹如是科学家制造的极冷地狱。
绝对零度是罗森鲍姆这一类物理学家的最爱。罗森鲍姆四十七岁便是芝加哥大学物理系的杰出教授,并担任过“佛兰克研究所”所长。他是实验物理学家中的尖兵,喜欢探索“凝聚态物理”中无现象的极限,透过打乱液体和固体的基本秩序,研究它们的内在运作。在物理学中,你若是想知道某物的行为模式,最好的方法就是让它不自在,看看会有什么事发生。换言之是先打乱它的秩序(一般方法是加热或施加磁场),再去观察它是怎么反应,以及原子会选择哪一个自旋方位(又称磁定方向)。
大部分凝聚态物理学家都喜欢研究对称的系统,比方说结晶固体,因为它们的原子排列得整整齐齐,就像蛋盒里的鸡蛋。罗森鲍姆却偏偏喜欢无序的奇怪系统(传统的量子物理学家贬称这种系统为“脏污”)。罗森鲍姆相信,透过研究“脏污”,我们可以揭开量子宇宙未知的秘密。他乐于在这个没有地图的地域航行。正因为这样,他喜欢接受自旋玻璃的挑战。自旋玻璃是一种带有磁性的奇怪结晶体,近乎是一种流动缓慢的液体。与一般结晶体不同(一般结晶体的原子都是朝同一方向排列),自旋玻璃的原子皆我行我素,极端混乱无序。
使用极低温去减缓这种奇怪结晶体的原子的运动速度,让罗森鲍姆可以把它们看个仔细,逗引出它们的量子力学本质。当温度接近绝对零度,自旋玻璃的原子会近乎静止不动,开始表现出一些新的集体特质。他发现,一冷下来,这些原子就不会再像室温中的样子,即不会再各行其是,而是变得协调一致。