物理學的奇蹟
我們的中學物理課幾乎就是一個人的天下，他的名字是艾薩克·牛頓。牛頓真的很牛，以一己之力統治了物理學的各個領域。牛頓建立了以牛頓三大理學定律為核心再加上萬有引力的牛頓經典力學體系；論證了開普勒行星定律與引力理論的一致性，展示了地面物體與天體運動遵循著相同的自然規律；再加上反射望遠鏡、顏色理論、冷卻定律、音速研究……還有跨界研究出數學的微積分和經濟學的金本位制度，牛頓這個人可謂是全才中的全才。
英國大詩人亞歷山大·蒲柏這樣讚美牛頓：
自然和自然的規律隱藏在茫茫黑夜中
上帝說：讓牛頓降生吧
於是一片光明
當時間來到20世紀，牛頓遇到了前所未有的挑戰。這個時代可謂物理學的革命時代，阿爾伯特·愛因斯坦的相對論和以丹麥物理學家玻爾為首的「哥本哈根學派」提出的量子力學構成了20世紀兩大物理學上的創新發現。實際上，愛因斯坦作為量子學說的強烈反對者，也為量子力學的發展提供了有力的動力。
1905年，是物理學史上的「奇蹟年」。在這一年，年輕的愛因斯坦連續發表了五篇論文，幾乎每一篇都是重磅炸彈。雖然以愛因斯坦畢生的成就，他完全可以獲得七八次諾貝爾獎，可是因為科學來不得半點馬虎，需要嚴格的實驗證實，所以愛因斯坦這輩子只獲得了一次諾貝爾獎，還不是因為他的廣義相對論，而是狹義相對論的一個實驗結果——光電效應。
如果你翻開一本科普著作發現上面沒有公式，也許你一定會感覺它很親切，讓你想讀下去。著名的宇宙學家、《時間簡史》的作者史蒂芬·霍金就說過：「每多加一個數學公式，我的讀者就會跑掉一半。」但是，只要涉及到宇宙的理論，永遠不能迴避的一個公式就是愛因斯坦提出的質能轉換公式：E=mC2。在這個公式中，E（energy）是能量，m（mass）是質量，C是光速。光速是一個恆定的常數，約等於30萬公里/秒。也就是物質的質量和它蘊含的能量之間存在一個比率，一份質量等於九億億份能量。這真是相當可觀。宇宙中的恆星之所以能夠穩定燃燒多少億年，是因為恆星在用最經濟的方式使用自己的物資。
愛因斯坦對物理學最重要的貢獻是相對論。牛頓認為時間和空間是絕對的。隨著人類認識宇宙的水平的不斷進步，這個觀點已經是漏洞百出。對於光的速度，早期的物理學家都認為光速是無限的。但是，伽利略則不這麼認為。雖然受條件所限，伽利略在測量光速上沒有成功，但為後來的科學家開闢了新思路。許多科學家採用不同的方法對光速進行了測量，得出了越來越接近準確值的光速數值。英國物理學家麥克斯韋首次提出光是一種電磁波，用波動的概念描述了光的傳播過程。經過「波動派」和「粒子派」的幾次爭論，科學界最終承認光有波粒二象性，這是了不起的成就。無論怎樣測量，光速的數值永恆不變。之前被認為存在的「以太」概念也被合理地拋棄了。在這個結論的基礎上，愛因斯坦提出了相對論。對每個人來講，相對論的一個非同凡響的作用是，它改變了我們的空間和時間觀念。
德國科學家馬克斯·普朗克在1900年提出了一種新理論，即光波、X射線和其他的電磁波不能以任意的速率輻射，只能以某種被稱為量子的波包形式發射。每個量子具有確定的能量，波的頻率越高，其能量也就越大。當時普朗克在一次演講中報告了自己發現的輻射定律（即普朗克定律），這一定律跟當時最新的實驗結果精確符合。普朗克然後提出了一個假設：在光波的發射和吸收過程中，物體的能量變化是不連續的。這個能量量子化的假設是一個劃時代的大發現。量子論打破了以往一切自然過程都是連續的經典定論，首次向人們揭示了自然的非連續本性。然而，這個理論讓科學家們既興奮又煩惱。比如愛因斯坦用「上帝不會擲骰子」來反駁量子論。
請各位讀者注意，愛因斯坦的理論並不是推翻了牛頓的理論。在我們日常身處的常規尺度下，用牛頓物理學就足夠了。但是隨著尺度的不斷擴大，尤其是到了宇宙的尺度時，就必須要用相對論來解釋了。相對論其實是對牛頓理論的修正，在常規尺度下，相對論就會退化為牛頓理論，量子論也是如此。
20世紀出現的相對論和量子論可謂水火不容，那麼有沒有一種理論能兼容相對論和量子論呢？物理學家堅信這種「萬物理論」是肯定存在的，關鍵是要如何找到它，而不是懷疑它的存在性。
那麼，目前最前沿的宇宙學理論是什麼呢？
（未完待續，敬請下周期待）
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