早鸟票￨关于平行宇宙里你不知道的事，早鸟票售卖截止倒计时7天
2020年05月19日报道
NASA科学家发现平行宇宙证据
美国太空总署（NASA）南极脉冲瞬态天线（ANITA）实验被设计用来探索宇宙高能微中子，侦测所有掉落在地球上的基本粒子微中子。外媒报导，NASA发现平行宇宙证据，涛微中子（Tau neutrino）有别于其他掉落在地球的微中子，会反向升起。
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夏威夷大学粒子物理学家，ANITA首席研究员彼得．高勒姆（Peter Gorham）指出，涛微中子的运动方向照理说绝对不可能发生，这种现象约只有十亿分之一的机率。最简单的假设是，当初宇宙「大爆炸」时，形成了2个宇宙，另1个宇宙与人类现处的宇宙物理定律完全相反，在这个镜像世界中，正为负，左为右，时间倒退。
关于现实与平行时空的对话
开启一场平行宇宙的探索之旅！
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策 展 理 念
CONCEPT
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人类在创世故事中所要寻找的是展现在我们面前的超然宇宙是怎么产生的，在宇宙间我们自己又是怎样形成的。平行宇宙是否真的存在？多年来，平行宇宙被视作疯狂的猜想，世界上可能真的存在一个由无数个宇宙组成的平行宇宙，这些各自不同的新宇宙，除非完全相同，否则绝无重合的可能，而宇宙中的“我们”都在各自生命轨道上生活着。
本次展览旨在利用科学和艺术两种表现形式，探索未知的平行宇宙，这两种都是人类疯狂想象力的绝佳表现。从一个小小的粒子到漫无边界的宇宙，都可以成为艺术研究对象，通过艺术与科技的结合将其可视化、艺术化
，打造成沉浸式互动空间。
01.
薛定谔空间
SCHRöDINGER'S BOX
关于薛定谔的猫
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。这里必须要认识量子行为的一个现象——观测。微观物质有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微观物质以波的叠加混沌态存在；一旦观测后，它们立刻选择成为粒子。实验是这样的，在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来 。
实验图示
展览里的《薛定谔空间》
在薛定谔的猫实验中，猫是死是活，如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道。人类观测行为的介入是探究事物本质的重要途径，我们由此创作了一个现实与虚拟结合的艺术空间，光从四周聚集冲破黑暗闯入空间中，打破边界，二维的元素转变为三维，悬浮于黑暗中，到底会发生什么？只有亲临其境，仔细观测才会发现微观的世界变成宏观的，空间里的所有影像都是有载体支撑才得以呈现的，脱离了载体就不成立。
02.
超膜宇宙
MAMBRANE THEORY
什么是膜理论？
膜理论：20世纪90年代，理论物理学界在10维空间弦理论的基础上提出了11维空间的膜（M）理论。膜理论认为人们直接观测所及的好似无边的宇宙是十维时空中的一个四维超曲面，就象薄薄的一层膜。膜理论使一些原本难以计算的东西可以用弦论工具来做严格的计算了。膜理论是弦理论的扩充，膜理论揭示了弦理论的第10维空间方向，其最大维度是11维。
这一理论由霍金发扬光大，以下的霍金公众演讲《膜的新世界》详细阐述了此思想：
我想在这次演讲中描述一个激动人心的新进展它可能改变我们关于宇宙和实在本身的观点。这个观念是说，我们可能生活在一个更大空间的膜或者面上。
膜这个字拼写为BRANE，是由我的同事保罗 汤森为了表达薄膜在高维的推广而提出的。它和头脑是同一双关语，我怀疑他是故意这么做的。我们自以为生活在三维的空间中，也就是说我们可以用三个数来标明物体在屋子里的位置，它们可以是离开北墙五英尺离开东墙三英尺还比地板高两英尺，或者在大尺度下，它们可以是纬度、经度和海拔。在更大的尺度下，我们可以用三个数来指明星系中恒星的位置，那就是星系维度、星系经度以及和星系中心的距离。和原来标明位置的三个数一到，我们可以用第四个数来标明时间。这样，我们就可以这样把自己描述成生活在四维时空中，在四维时空中可以用四个数来标明一个事件，其中三个是标明事件的位置，第四个是标明时间。爱因斯坦意识到时空不是平坦的，时空中的物质和能量把它弯曲甚至翘曲，这真是他的天才之举。根据广义相对论，物体例如行星企图沿着直线穿越时空运动，但是因为时空是弯曲的，所以它们的路径似乎被一个引力场弯折了。这就像你把重物代表一个恒星放在一个橡皮膜上，重物会把橡皮膜压凹下去，而且会在恒星处弯曲。现在如果你在橡皮膜上滚动小滚珠，小滚珠代表行星，它们就围绕着恒星公转。我们已经从GPS系统证实了时空是弯曲的，这种导航系统装备在船只、飞机和一些轿车上。它依靠比较从几个卫星来的信号而运行的。如果人们假定时空是平坦的，它将会把位置计算错。
三维空间和一维时间是我们看到的一切。那么我们为什么要相信我们不能想起不能观察到的它的额外维呢？它们仅仅是科学幻想呢，还是能够被看的到的科学后果呢？我们认真地接受额外维的原因是，虽然爱因斯坦广义相对论和我们所作的一切观测相一致，该理论预言了自身的实效（还是失效？我觉得该是失效）。罗杰彭罗斯和我在讨论广义相对论时预言时空在大爆炸处具有开端，在黑洞处有终结。在这些地方广义相对论失效了。这样人们就不能够预言宇宙如何开端，或者对落进黑洞的某人将会发生什么。
广义相对论在大爆炸或黑洞处失效的原因是没有考虑到物质的小尺度行为。在正常情况下，时空的弯曲是非常微小的，并也是在相对场的尺度上，所以它没有受到短距离起伏的影响。但是在时间的开端和终结，时空就被压缩成单独的一点。为了处理这个，我们学要把非常大尺度的理论即广义相对论和小尺度的理论即量子力学相结合。这就创生了一种TOE，也就是万物的理论，它可用来描述从开端直到终结的整个宇宙。
我们迄今已经花费了三十年的心血来寻找这个理论，目前为止我们认为已经有了个候选者，称为M理论。事实上，M理论不是一个单独的理论，而是理论的一个网络，所有的理论事物都在物理上等效。这和科学的实证主义哲学相符合。
在这哲学中，理论只不过是一个数学模型，它描述并且整理观测。（Positivist Philosophy -- A theory is just a mathematical model, that describe and codifies the observations）人们不能询问一个理论是否反映现实，因为我们没有独立于理论的方法来确定什么是实在的。甚至在我们四周，被认为显然是实在的物体，从实证主义的观点看，也不过是在我们头脑中建立的一个模型，用来解释我们视觉和感觉神经的信息。当人们把贝克莱主教的没有任何东西是实在的见解告诉约翰逊博士时，既然他用脚尖踢到一个石头并大声吼叫，那么我也就驳斥这种见解。
但是我们也许都和一台巨大的电脑模拟连在一起，当我们发出一个马达信号去把虚拟的脚摆动到一块虚拟的石头上去，它发出一个疼痛的信号。也许我们也就是外星人玩弄的电脑游戏中的一个角色。不再开玩笑了，关键在于我们能有几种不同的对于宇宙的描述，所有的这些理论都预言同样的观察。我们不能讲一种描述比另外一种描述更实在，只不过是对一种特定情形更方便而已。所以M理论网络中的所有理论都处于类似地位。没有一种理论可以声称比其余的更实在。
令人印象深刻的是，M理论网络中的许多理论的时空维数具有比我们经验到的四维更高。这些额外维数是实在的吗？我必须承认我曾经对额外维持迟疑的态度。但是，M理论网络配合得天衣无缝，并且具有这么多意想不到的对应关系，使我认为如果不去相信它，就如同上帝把化石放进岩石去误导达尔文去发现进化论一样。
在这些网络的某些理论中，时空具有十维，而在另一些中，具有十一维。这是如下事实的有一个迹象，即时空以及它的维不是绝对的独立于理论的量，而只不过是一个导出概念，它依赖于特殊的数学模型而定。那么对我们而言，时空显然是四维的，而在M理论是十维或者十一维的，这是怎么回事呢？为什么我们不能观察到另外的六或七维呢？
这个问题是传统的，也是迄今仍被普遍接受的答案是，额外维全部被卷曲到一个小尺度的空间中，余下四维几乎是平坦的。它就像人的一根头发，如果你从远处看它，它就显得像是一维的线。但是如果你在放大镜下看它，你就看到了它的粗细，头发的的确确是三维的。在时空的情形下，足够高倍数的放大镜应能揭示出弯卷的额外维数，如果它存在的话。事实上，我们可以利用大型粒子加速器产生的粒子把空间探测到非常短的距离，比如在日内瓦建造的大型强子碰撞机。至少，迄今我们还没有探测到超出四维的额外维的证据。如果这个图象是正确的，那么额外维就会被卷曲到比1厘米的一百亿亿分之一还小。
我刚才描述的是处理额外维的传统手段。它意味着我们有较大的机会探测到额外维的仅有之处是宇宙的极早期。然而最近有人提出更激进的设想，额外维中的一维或者二维尺度可以大的多，甚至可以是无限的。因为在粒子加速器中没有看到这些大的额外维，所以必须假定所有的物质粒子被局限在时空的一个膜或面上，而不能自由地通过大的额外维传播。光也必须被限制在膜上，否则的话，我们就已经探测到大的额外维，粒子之间的核力的情形也是如此。另一方面，引力是所有形式的能量或质量之间的普适的力。它不能被限制在膜上，相反地，它要渗透到整个空间。因为引力不仅能够耗散开，而且能够大量发散到额外维中去，那么它随距离的衰减应该比电力更厉害。电力是被限制在膜上的。然而我们从行星轨道的观测得知，太阳的万有引力拉力，随着行星离开太阳越远越下降，和电力随距离减小的方式相同。
这样，如果我们的确生活在一张膜上，就必须有某种原因说明为何引力不从膜往很远处散开，而是被限制在它的附近。一种可能性是额外维在第二张影子膜上终结，第二张膜离我们生活其中的膜不远。我们看不到这张影子膜，因为光只能沿着膜旅行，而不能穿过两膜之间的空间。然而我们可以感觉到影子膜上物体的引力。可能存在影子星系、影子恒星甚至影子人，他们的行正为感受到从我们膜上的物质来的引力而大大惊讶。对我们而言，这类影子物体呈现成暗物质，那是看不见的物质。但是其引力可以被感觉到。
事实上，我们在自身的星系中具有暗物质的证据。我们能看到的物质的总量不足以让引力把正在旋转的星系抓在一起。若不存在某种暗物质，该星系将会飞散开。类似地，我们在星系团中观测到的物质总量也不足以防止它们散开，这样又必须存在暗物质。当然，影子膜并不是暗物质的必要条件。暗物质也许不过是某种很难观测到的物质的形式，例如wimp（弱相互作用重粒子），或者褐矮星以及低质量恒星，后者从未热到足以使氢燃烧。
因为引力发散到我们的膜和影子膜之间的区域，在我们膜上的两个邻近物体间的万有引力随距离的下降会比电力更厉害，因为后者被局限于膜上。我们可能在实验室中，利用剑桥的卡文迪许爵士发明的仪器测量引力的短距离行为。迄今我们没有看到和电力的任何差异，这意味着膜之间距离不能超过一厘米。按照天文学的标准这是微小的，但是何其他额外维的上限相比是巨大的。正在进行短距离下引力的新测量，用以检测膜世界的概念。
另一种可能性是，额外维不在第二张膜上终结，额外维是无限的，但是正如马鞍面一样被高度弯曲。莉萨 朗达尔和拉曼 桑德鲁姆指出，这种曲率的作用和第二张膜相当类似。一张膜上的一个物体的引力影响，将不会在额外维中发散到无限去。正如在影子膜模型中，引力场长距离的衰减正好用以解释行星轨道和引力的实验室测量，但是在短距离下引力变化得更快速。然而在朗达尔－桑德鲁姆模型和影子膜模型之中存在一个重大的差别。物体受引力影响而运动，会产生引力波。引力波是以光速通过时空传播的曲率的涟漪。正如光的电磁波，引力波也必须携带能量，这是一个在对双脉冲星观测中被证实的预言。
如果我们的确生活在具有额外维的时空中的一张膜上，膜上的物体运动产生的引力波就会向其它维传播。如果还有第二张影子膜，它们就会反射回来，并且被束缚在两张膜之间。另一方面，如果只有单独的一张膜，而额外维无限的延伸，就像朗达尔－桑德鲁姆模型中那样，引力波会全部逃逸，从我们的膜世界把能量带走。这似乎违背了一个基本物理原则，即能量守恒定律。它是讲总能量维持不变。然而，只是因为我们对所发生事件的观点被限制在膜上，所以就显得定律被违反了。一个能看到额外维的天使就知道能量是常数，只不过更多的能量被发散出去。
只有短的引力波才能从膜逃逸，而仅有大量的短引力波的源似乎来自于黑洞。膜上的黑洞会延伸成在额外维中的黑洞。如果黑洞很小，它就几乎是圆的。也就是说它向额外维延伸的长度就和在膜上的尺度一样。另一方面，膜上的巨大黑洞将会延伸成"黑饼"。它被限制在膜的邻近，它在额外维中的厚度比在膜上的宽度小得多。
若干年以前，我发现了黑洞不是完全黑的：它们会发射出所有种类的粒子和辐射，它们就如热体一样。粒子和象光这样的辐射会沿着膜发射，因为物质和电力被限制在膜上。然而，黑洞也辐射引力波，这些引力波不被限制在膜上，也向额外维中传播。如果黑洞很大，并且是饼状的，引力波就会留在膜的附近，这意味着黑洞以四维时空中所预想的速度损失能量和质量。因此黑洞会缓慢地蒸发，尺度缩小，直至它变得足够小，使它辐射的引力波开始自由地逃逸到额外维中去。对于膜上的某人，黑洞就相当于在发散暗辐射，也就是膜上不能直接观察到的辐射，但是其存在可以从黑洞正在损失质量这一事实推出。这意味着从正在蒸发的黑洞来的最后辐射暴显得比它的实际更不激烈些，这也许是为什么我们还未观测到伽马线暴，后者由正在死亡的黑洞产生。
虽然还存在另一种乏味的解释，就是说不存在许多这样的黑洞，其质量小到不迟于宇宙的现阶段蒸发。这真是遗憾，因为如果发现一个低质量的黑洞，我就会获得诺贝尔奖。
对于膜世界的产生有几种理论。一种版本是称为Ekpyrotic宇宙的影子膜模型。Ekpyrotic 这个名字有点绕嘴，但是它是从希腊文来的，意思是运动和变化。在Ekpyrotic场景中，人们认为我们的膜以及影子膜存在了无限久。他们是在无限的过去在静态中启始的。膜之间一个非常小的力就使他们相互运动，膜就会碰撞，并且相互穿越，产生大量的热和辐射。这一碰撞被认为是大爆炸，也就是宇宙热膨胀相的启始。
关于膜是否能够碰撞以及如此这般行为，存在许多未解决的技术问题。但是，即是膜具有所需要的性质，以我的意见，Ekpyrotic场景也是不能令人满意的。它要求膜在无限的过去启始时，处于一种以不可思议的精度调准的位形之中。膜的初始条件的任何微小变化，都会使碰撞变得乱糟糟的，产生一个高度无规的膨胀宇宙，一点也不像我们现在观察到的这个几乎光滑的宇宙。如果膜从它们的基态或者最低能态启始，初始条件被精确指定便是很自然的了。但是如果存在最低能态，膜将会停留在那儿，而永不碰撞。但事实上，膜从一个非稳态启始，必须人为地让它处于这种态。这必须是一只相当稳定的手，才能使初始条件那么精确。但是，但是如果一个人能够做到这一点，他能够使膜从任何方式启始。
按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个H2O分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该临界尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在水沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。
膜世界的行为很类似。真空中的起伏会使膜世界作为泡泡从无中出现。膜形成泡泡的表面，而内部是高维空间。非常小的泡泡将重新塌缩成无。但是一个由量子起伏成长的泡泡超出一定的临界尺度，很可能继续膨胀。在膜上，也就是在泡泡的表面上的人们（例如我们）会以为宇宙正在膨胀。这就像在气球的表面上画上星系，然而把它吹涨，星系就相互离开，但是没有任何星系被当作膨胀的中心。让我们希望，没有人持宇宙之针将泡泡放气。随着膜膨胀，内部高维空间的体积会增大。最终存在一个极具巨大的泡泡，它被我们生活其中的膜环绕着。膜也就是泡表面上的物质将确定泡泡内部的引力场。
平等地，在内部的引力场也将确定膜上的物质。它就像一张全息图。一张全息图是一个三维物体被编码在一个二维表面上的象。我对全息图的全部知识是，在一张图上是星际航行的一集中的场景，我本人与牛顿和爱因斯坦在一起。类似于，我们认为是四维时空的也许只是五维泡泡内部区域所发生的事件的一张全息图。
这样，什么是实在的呢？是泡泡还是膜？根据实证主义哲学，这是没有意义的问题。因为不存在独立于模型的实在性的检验，或者说什么是宇宙的真正维数是没有意义的，四维和五维的描述事等效的。我们生活在三维空间和一维时间的世界中，我们对这一些自以为一清二楚。但是我们也许只不过是闪烁的篝火在我们存在的洞穴的墙上的投影而已。但愿我们遭遇到的任何魔鬼都是影子。
膜世界模型是研究的热门课题，它们是高度猜测性的。但是它们提供了可供观测验证的新行为，它们可以解释为什么万有引力为什么这么弱。在基本理论的基础中，引力也许相当的强大但是引力在额外维散开意味着，在我们生活其中的膜上的长距离引力变弱了。如果引力在额外维中更强，那么在高能粒子碰撞时形成小黑洞就容易得多。这也许在日内瓦建造中的LHC也就是大型强子碰撞机上可能实现。一个微小的黑洞不会吃掉地球，不像报纸中绘声绘色的恐怖故事那样。相反地，黑洞将会在“霍金辐射”的“扑”的一阵中消失，而我将得到诺贝尔奖。我们可以发现一个膜的新奇世界。
展览里的《超膜宇宙》
就像霍金在公众演讲《膜的新世界》说过的一样，如果我们的确生活在一张膜上，额外维在第二张影子膜上终结，第二张膜离我们生活其中的膜不远。我们看不到这张影子膜，因为光只能沿着膜旅行，而不能穿过两膜之间的空间，膜与膜之间只有引力可以在所有空间里面自由传播，当第一张膜运动时，第二张膜也会随之运动。我们利用超薄投影膜造出了一张宇宙薄膜，当人上前按压互动时，星空就会发生变化，共有4种变化，从蓝色到红色，再到紫色、黄色膜的最深处是一双眼睛，也是引力黑洞，透过膜即可看到另一个自己。
03.
洛伦兹虫洞
LORENTZ WORMHOLE
虫洞分类
虫洞有两种：一种是永远存在的洛伦兹虫洞,它可能存在于黑洞中,或者其他我们不清楚的地方.宇宙飞船可以通过洛伦兹虫洞前往另外的宇宙.当然虫洞的两端也可能都在我们的宇宙中.飞船可以从虫洞的一端进去,再从另一端出来.这种虫洞有可能大大缩短我们宇宙间两点的距离.对于距离我们几亿光年的星系,如果我们这里有虫洞与那里相连,我们就可以到那个星系去旅行了.另外一种虫洞叫做欧几里德虫洞,它是瞬间存在的.我们可以不需要时间,瞬间穿过这类虫洞前往其他宇宙.或者瞬间消失,并立即从宇宙的另一地方冒出来.洛伦兹虫洞是一种持久开放的奇异物质虫洞，不论是奇异物质虫洞或磁虫洞，只要它们存在于空间，就能从地球上测得它们的明显特征。
展览里的《洛伦兹虫洞》
不管是洛伦兹虫洞还是欧几里虫洞，至今还未有人能够证实其真实存在，在我们电影、艺术、文学作品里，人类仍然可以天马星空，畅想未来。我们利用多层投影技术，用艺术化的表现形式打造了一个从点、线、面变换的虫洞，虫洞尽头的光源是来自高纬度文明给人类发来的光源，我们在凝视宇宙时，宇宙也在凝视着我们。
04.
希尔伯特空间
HILBERT SPACE
什么是希尔伯特空间？
希尔伯特空间是欧几里德空间的一个推广，其不再局限于有限维的情形。与欧几里德空间相仿，希尔伯特空间也是一个内积空间，其上有距离和角的概念（及由此引申而来的正交性与垂直性的概念）。此外，希尔伯特空间还是一个完备的空间，其上所有的柯西序列等价于收敛序列，从而微积分中的大部分概念都可以无障碍地推广到希尔伯特空间中。希尔伯特空间为基于任意正交系上的多项式表示的傅立叶级数和傅立叶变换提供了一种有效的表述方式，而这也是泛函分析的核心概念之一。希尔伯特空间是公式化数学和量子力学的关键性概念之一。
平行宇宙中的希尔伯特空间
无穷维的希尔伯特空间是n维欧几里得空间的推广，可视为“无限维的欧几里得空间”，展览里面的希尔伯特空间是由平面波和束缚态所构成的抽象空间，我们用镜面及投影相互作用的原理，将希尔伯特空间从有限维到无线维的的概念进行艺术化处理，作出了一个无穷尽的空间，观众可以从空间里，看到另一个维度里面的自己。
05.
克莱因猜想
KLEIN CONJECTURE
什么是克莱因瓶？
在数学领域中，克莱因瓶（Klein bottle）是指一种无定向性的平面，比如二维平面，就没有“内部”和“外部”之分。在拓扑学中，克莱因瓶（Klein Bottle）是一个不可定向的拓扑空间。克莱因瓶最初由德国几何学大家菲立克斯·克莱因 (Felix Klein) 提出。在1882年，著名数学家菲立克斯·克莱因 (Felix Klein) 发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。
克莱因瓶图示
克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样，这个物体没有“边”，它的表面不会终结。它和球面不同 ，一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面，即它没有内外之分。
展览里的《的克莱因猜想》
其实真正的克莱因瓶至今还未有人能够造出了，目前教科书及市面上造出来的只是基于人类想象力及科技做出来的三维空间的产物，因为克莱因瓶其实只存在于四维甚至更高维度的空间，是多维空间的产物，有人说克莱因瓶能够装下整个太平洋的水，从这一点上看，克莱因瓶是一个高维空间的庞然怪物。”克莱因猜想“这个项目，其实是基于克莱因瓶的疯狂猜想，将实验室中常见的瓶子，结合镜面折射技术做出一个可多维度观看的作品。实验室中的瓶子是科学发展的见证者及媒介，瓶子中下坠的字母，是人类智慧的结晶，我们用来代表人类的文明，克莱因瓶也是人类想象力的产物，我们想借此表达人类的创造力是无限的。
06.
果壳中的宇宙
UNIVERSE IN THE
NUTSHELL
什么是果壳中的宇宙？
“果壳bai中的宇宙”典出莎士比亚的du《哈姆雷特》。哈姆雷特在剧中吟唱道：zhi即便把他关在果壳dao中，他仍然是无限空间之王。艺术和科学是息息相通的，莎翁和霍金本就是他们各自领域中的无限空间之王。宇宙学家霍金认为，整个宇宙是由一个高维果壳状的泡泡演化而来的，果壳上的皱纹（即量子扰动）在演化中产生了今天宇宙的所有结构。30多年来，世界上一批天才的头脑创建了一门叫做“弦论”的学科，其最新版本叫做M理论。弦论能解释所有已知的自然力（强力、弱力、电磁力和引力），所以它又被称为万物理论。弦是一种高维空间（霍金认为维数应是10维或11维）中的1维客体，弦的概念可以进一步推广到p胚，后者是高维空间的p维客体。霍金认为，时空就是一张推广了的“膜”，不过这张膜不是2维的，而是4维的。物理学家为此创造了一个新词brane，尽管这个词已被使用了十多年，目前似乎尚未被牛津词典收入，在我国的一些学术文章中将它译为“胚”。当p等于零时，胚就是点粒子；当p等于1时，胚就是弦；当p等于2时，胚就是膜（menbrane）；而在一般情况下，就称为胚，即高维的“膜”。人们常说，弦论是一门21世纪的数学，却不幸地早产于20世纪 。所以，虽然人们已经讨论了弦论的许多性质，更知道它是一个真正了不起的理论，但要把弦论讲清楚实在不容易。弦论的基本假设是：不存在粒子，而只有弦在空间中运动。一条弦就是一个画在空间中的圈。弦论假设只存在一种弦，而各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。当一条弦随时间运动时，它的轨迹不是一条线而是一根管子。两条弦还可以结合形成一条新弦，一条弦也可以分裂成两条。自然界中的一切相互作用，包括电子和光子的相互作用，都可以用弦的分裂和结合来解释。在研究的过程中，存在着五个不同种类的自洽弦理论，这与弦论追求一种单一理论的初衷相左。经过数年努力，物理学家终于找到解决问题的钥匙。尽管目前这一理论还未得到一个大家一致赞同的形式，但至少已为它起了一个名字：M理论。在M理论中，空间和时间以普朗克尺度为基本单位。普朗克尺度可以根据已知的基本原理来建立，普朗克长度为10－33厘米，普朗克时间为10－43秒。在M理论中，时空是10维或者是11维的，为什么日常生活中所见的时空是4维的呢？霍金认为，存在着两种可能的解释：一可能是所有额外维的尺度非常小，甚至如普朗克尺度那样小，实在难以观察到；二可能是额外维的尺度相当大，甚至可达无穷大，只是在目前的观察条件下尚未观测到。霍金认为，“大的额外维是新理论探索中的激动人心的进展，它蕴涵着我们生活在一个胚世界中，一个在高维时空中的4维‘面’或‘膜’”中。强力、弱力和电磁力将被限制在这个胚中，所以任何与引力不相关的物理问题就会和在4维时空中的一样。比如，支配构成人体的物理定律是描写电磁力的量子电动力学，所以胚世界的存在，并不会影响到人体的构造。与此相反，引力则会弥散到整个高维空间中去。也就是说，引力随距离的减少可能比以往的估计更快。如果引力的这种更快速减小可延伸至天文距离，就应该在行星轨道上觉察到这一效应。这样，行星轨道会是不稳定的：行星要么掉到太阳中去，要么逃逸到寒冷黑暗的星际空间中去。然而，若该额外维在离人类生活其上的胚不远的另一胚处终结的话，这种效应就不会发生。那么，对于超过两个胚相分离的距离，引力就会如上述像电磁力那样，不能自由地发散开去，而被有效地局限在胚上，并且减小的速率刚好适合于行星轨道。在实验室中精确地测量物体之间万有引力是一件十分艰难的工作，实验尚未探测出当胚的分离小于几毫米时它的效应。尽管理论家预言，在距离短于胚之间的分离距离时，引力会下降得更快速。但是实验研究者迄今缺少有效的手段进行测量，一旦在更短距离下的测量成功，就能鉴别人类所在的胚世界究竟是这样的，还是那样的。为了解释恒星绕着银心转动的速度，就必须假设存在着暗物质。恒星绕银心作缓慢的转动，大约2亿多年转动一周。银河系的形状像一个盘子，银心附近聚集着大量的恒星，银盘里包含了更多的气体、尘埃以及一些恒星。如果套用开普勒定律，银盘外部的恒星的运动速度应当比靠近银心的转得慢，但是观测结果并非如此，整个银盘内恒星的运动速度大致相同。所以，天文学家认为银河系中存在大量暗物质，它们中的大部分分布在银盘的外围，从而加快了这部分区域内恒星的运动速度。对星系团内全部星系运动状况的研究也得出相同结论。对宇宙更大尺度结构的仔细研究也表明可能存在着暗物质。这种结构是以星系团和超星系团集结在一起的方式出现的。进一步考虑到宇宙年龄在1秒到3分钟之间的核反应及其宇宙轻元素的丰度，暗物质必须以不参与核反应的形式存在。这就意味着暗物质应以中微子或类似于中微子（轴子、有质量弱相互作用粒子等）的形式出现，它们不带电荷因而不受电磁力、强力的影响。霍金认为，在4维“膜”世界中，人类生活在一个胚中，邻近还有另一个“影子”胚。因为光被限制在胚中，不能传播到另一个胚，所以人类不能看到影子世界。但是人类会感觉到影子胚中的物质的引力影响。这种引力在人类所在的胚世界中会显示成一种“暗”源。检测“影子”胚的仅有办法是通过引力的途径。霍金说，弦、膜和胚“与宇宙中任何其他东西一样，都会有量子起伏。”这些量子起伏就使得胚这样一类客体会自发地创生和消失。这个过程很有一点像沸腾的水中蒸汽泡形成的过程。量子力学中的海森伯不确定性原理导致了胚从泡泡中创生。如果这个4维泡泡继续长大，那么生活在这个泡泡上的人就会感到宇宙正在膨胀。按照霍金的无边界设想，胚世界的自发创生有一段虚时间的历史。在这段历史中，宇宙像一个果壳：一个4维球面（不妨想像成是一个多了两维的核桃壳 ）。只是果壳是空的，在这胚世界图像中的4维果壳是满的：人类生活其中的胚在虚时间中的历史是一个4维球，它是一个5维泡泡的边界，而余下的5维或6维是卷曲的，并且卷得非常小。依照霍金的理论，胚在虚时间的历史将决定它在实时间的发展。高维泡泡在虚时间中产生一个完全光滑的球形的4维“果壳”的概率是最高的；然而，这又对应于在实时间内以暴胀方式永远膨胀的胚。星系不能在这种胚世界中形成，从而智慧生命也不会出现。然而，高维泡泡在虚时间中产生一个有点不光滑和偏离球形的4维“果壳”的概率虽然稍低一些，但是却能与实时间中的减速暴胀过程（胚在开始时有一个加速膨胀——暴胀的相，随后膨胀又缓慢下来）相对应。在这个减速暴胀过程中，星系可能形成，智慧生命也会出现。有趣的是，这些智慧生命将会创造一种宇宙理论，认识到他们来自于不那么光滑，也不那么圆的4维“膜”。随着霍金那根神奇的手指，游历了神奇的果壳中的宇宙之后，会有什么感想？果真每个人都是来自于神奇果壳中的生灵?
展览里的《果壳中的宇宙》
就像莎士比亚说的一样，虽然我们生活在小小的硬果里，但我们仍然自以为无限空间之王。我们人类生活在小小的地球中，地球之外是太阳系，太阳系之外有着浩瀚无穷的宇宙，有可能存在着更高维度的文明，在他们眼中我们只是寄居在太阳底下的小蚂蚱，三体刘慈欣里说：不要回答，不要回答，可能因为人类的回应，带来毁灭性的灾害，但纵使宇宙像个黑暗森林一样，森林深处可能有无数巨大的双眼睛在看着地球，看着我们，但我相信，人类的想象力无边，有一天我们或者我们的后代，我们的子子孙孙会冲破果壳的束缚，超越维度的界限，到达更广阔的的宇宙中去。
07.
波函数的坍塌
WAVE FUNCTION
COLLAPSE
什么是波函数？
波函数是量子力学中描写微观系统状态的函数。在经典力学中，用质点的位置和动量（或速度）来描写宏观质点的状态，这是质点状态的经典描述方式，它突出了质点的粒子性。由于微观粒子具有波粒二象性，粒子的位置和动量不能同时有确定值（见测不准关系），因而质点状态的经典描述方式不适用于对微观粒子状态的描述，物质波于宏观尺度下表现为对几率波函数的期望值，不确定性失效可忽略不计。
根据哥本哈根诠释，在量子力学里，量子系统的量子态，可以用波函数来描述，这是量子力学的一个关键特色，波函数是个数学函数，专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的概率，测量的动作造成了波函数坍缩，原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。
展览的《波函数的坍塌》
哥本哈根学派认为：一个纯粹的客观世界是没有的，任何事物都只有结合一个特定的观测手段，才谈得上具体意义，就像一堆散乱无序的粒子，在人类“观测”手段的介入下，变成了可交互的艺术装置。在这个项目中，人可以站在距屏幕1.5米处进行互动，当人类没有上前互动时，粒子一直下坠坍塌，但当人介入时，粒子就会波动成人体粒子雕塑，在这个项目面前，人类回归到最原始的粒子状态，无论人怎样观测，粒子都一直在坍塌。
08.
开普勒星系
KEPLER'S GALAXY
什么是开普勒定律？
开普勒定律是德国天文学家开普勒提出的关于行星运动的三大定律。第一和第二定律发表于1609年，是开普勒从天文学家第谷观测火星位置所得资料中总结出来的；第三定律发表于1619年。这三大定律又分别称为椭圆定律、面积定律和调和定律。
①椭圆定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。
②面积定律：行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过的面积相等。
③调和定律：所有行星绕太阳一周的恒星时间(
)的平方与它们轨道半长轴(ai)的立方成比例，即
。
此后，学者们把第一定律修改成为：所有行星（和彗星）的轨道都属于圆锥曲线，而太阳则在它们的一个焦点上。第二定律只在行星质量比太阳质量小得多的情况下才是精确的。如果考虑到行星也吸引太阳，这便是一个二体问题。经过修正后的第三定律的精确公式为：
（式中m1和m2为两个行星的质量；ma为太阳的质量）。
展览里的《开普勒星系》
太阳系中，每个绕着太阳转的天体，在茫茫宇宙里必定有着另一个天体在特定的位置，用特定的时间，与太阳的连线扫过同样的面积。所以没有人会是一颗孤独星球啊，你也会找到独属于你的小星球。
在浩瀚幽暗的宇宙中，遥相呼应的两颗小星星，从孤寂索然到照亮彼此眼眸，一眼万年。
09.
宇宙之书
Universe Odyssey
什么是宇宙奥德赛？
《奥德赛》是古希腊最重要的两部史诗之一，另一部是《伊利亚特》，统称《荷马史诗》，《奥德赛》的主人公奥德修斯是伊大卡岛的王，主人公从海上旅游到回归故里，共经历了十三次大的劫难，以海神作为化身的大自然暴烈无情，他最终吞噬了奥德修斯所有的伙伴，只留他孤单单独自返家。《2001太空漫游》英文名叫《2001：A Space Odyssey》其实说的就是人类太空冒险之旅，从猿进化拥有智慧的现代人类，在这个过程中人类其实就像奥德修斯一样，历经沧桑最终进化成拥有文明、智慧、科技的新世纪人类，人类的最终归属在哪里，还未有人能知道，但拥有勇敢、自强不息的“奥德修斯”会历经万险找到自己的归属地。
展览里的《宇宙之书》
这是平行宇宙里的一本书，被高维度文明翻阅开来，里面记载着人类文明的结晶，是人类探究宇宙的史诗，我们从一个狭小的实验室里开始研究一个粒子、一个物质、一个化学反应，写下了千万个方程式，正是因为这一页一页的记载，让21世纪的我们得以离开地球飞向太空，探索未知的宇宙。平行宇宙究竟会不会存在，终有一天我们或者我们的后代，我们的子子孙孙会站在未来冲破时空的束缚与我们握手寒暄。
关于华南美术馆
华南美术馆是碧桂园旗下第一家美术馆，始创2018年，位于碧桂园广东33小镇。本馆长期举办国际性现当代展览、开展典藏研究、普及公共教育、学术研讨与艺术家驻留等项目，致力于打造立足于华南，面向全球，具有国际化视野的当代美术馆。
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