你的身體里，可能藏著宇宙最深的謎題

我在寫新書《時空邊緣》的時候，反復講一句話：“人類，就是一堆夸克和電子的集合體。” 這句話我以前經常說，尤其是在那些討論暗物質和可見物質的公開演講中。我會試圖描繪一個極簡的宇宙畫面：宇宙的大部分質量，藏在我們看不見摸不著的暗物質里。而我們這些能照鏡子的人類、桌子椅子、地球太陽，本質上是一堆可以寫在物理課本上的基本粒子。

這個說法聽起來很硬核，甚至有點科幻。但你轉念一想，站在一個生理學家的角度，這個回答就完全不一樣了。如果你去問一位生理學家“人是什么構成的”，對方大概會拋出一組我們中學就聽過的數字：人體大約60%是水，剩下20%左右是碳，再加上一些雜七雜八的元素。說人話就是，我們主要是氫和氧組成的。這完全沒說錯，但這是分子視角，是化學層面的表達。物理學家嘛，就是愛鉆牛角尖，非要把東西拆到底。

這種拆解游戲玩到極致，就會出現一種奇怪的尷尬。我們來看看氫，這是宇宙里最簡單的原子。最標準的那種氫，原子核里就一個質子，外面一個電子在繞著跑。有時候它也會多帶一兩個中子。再看氧，原子核里塞著8個質子，外面最多套著8個電子，中子數量甚至能多達20個。整個元素周期表的玩法，就是用質子、中子、電子這三樣東西搭積木。所以順著這個邏輯，你猜一個粒子物理學家可能會怎么回答那同一個問題？他們的答案可能更簡潔：“人類是由質子、中子和電子組成的。”

但這里面藏著一個明顯不對等的地方。電子，它是一種基本粒子，不可再分，獨來獨往。質子和中子呢？它們是“二道販子”，是拼裝貨。把一個質子拆開，里面是兩顆上夸克和一顆下夸克。中子反過來，是兩顆下夸克和一顆上夸克。而夸克跟電子一樣，你沒法再把它砸成更碎的碎片了。所以你看，當我一邊巡回演講為新書做宣傳，一邊反復告訴別人我們是夸克和電子組成的時候，我其實只是在做一層還原論的減法，把“復合粒子”這個包裝盒給扔掉了。

但最近我越想越不對勁。這個說法，可能漏掉了一個極其重要，甚至有點詭異的角色。我們這套關于“人類成分”的物理清單，或許還應該再加上一種粒子。之所以是“或許”，是因為這件事牽扯到夸克世界最獨特的一條規則：夸克，這種構成你我身體基石的東西，它從來不會孤零零地出現在世界上。你永遠不可能在真空中抓到一顆單獨的夸克。它們死死地抱團，組成我們熟悉的三夸克組合，也就是質子和中子，這是它們最穩定的生存方式。當然，物理學家在加速器里也撞出過別的奇怪組合，有雙夸克的，甚至還有五夸克的，但這些家伙全都不穩定，壽命極短。你眨個眼億億分之一的時間，它們就已經衰變消失了。

這種“永遠被囚禁”的特性，來源于強力——宇宙四大基本力里最不講道理的一個家伙。強力有多強？你可以想象一下，你拼命想把一顆夸克從質子里拽出來。你會用很大的勁，注入極高的能量。但詭異的一幕發生了：你注入的這些能量，非但沒有讓夸克掙脫牢籠，反而憑空生成了新的東西。能量直接轉化成了一顆全新的夸克，以及一顆反夸克。這個反夸克，簡單理解就是夸克的反物質版本：它們的質量一樣，但帶的電荷正好相反。最后的結果是，原來那顆夸克還是跟別的什么東西黏在一起，它從未真正獲得過自由。這一切的背后，是因為有另一類粒子在充當強力的“膠水”。

現在問題來了。這些負責傳遞強力的粒子，如果仔細盤算它們的身份，會讓我們原先那個簡潔優美的“人與宇宙成分等式”發生動搖。你可能會說：那就把它們加進人類的成分清單里不就行了。但麻煩就在于，這些充當力之媒介的粒子，它們并非我們常規意義上理解的、像彈珠一樣實實在在小球。物理學家給它們起了個極其直白的名字：膠子。它們就像給夸克刷上的膠水。但你以為膠水就是你拿在手里的那個瓶子里的液體嗎？在亞原子層面，現實比這要模糊得多。我們將這些在力的傳遞中忽生忽滅的粒子叫作“虛粒子”。

說它們“虛”，是一種極度克制的科學描述。它指的不是不存在，而是說，它們更像是一種量子力學允許的、借來的能量漲落。它們在極短的時間和極小的尺度內閃現，隨即消失，以此完成把夸克捆在一起的任務。你永遠無法像捕獲一顆電子那樣，把一顆膠子安安靜靜地擺在桌面上測量。你要計算一個人體內有多少物質，如果把夸克比作磚塊，那膠子就是把磚塊砌成高墻的水泥。如果沒有這些水泥，磚塊就是散落一地的無意義的存在，根本無法構成一個穩定的質子或中子，更別提此后一步步拼出原子、分子、細胞和你我。所以它們當然是你身體運作邏輯的一部分。但如果我們非要在這個邏輯里，去追問一句聽上去很樸素的話：“那人類到底算不算由這些虛粒子組成？”

物理學家和普通人眼中“組成”的詞義，在這個尺度下發生了劇烈的分裂，變得幾乎無法溝通。你早餐吃掉一個蘋果，你很清楚蘋果變成了你身體的一部分，蘋果里有碳、氫、氧，這是物質不滅。但在質子內部，情況可能比這個大分子的流動要復雜得多。量子色動力學，也就是專門描述夸克和膠子如何互動的理論，給出的圖景往往讓人抓狂。你會發現，很多時候，質子內部的大量質量，其實根本不來自于夸克本身。一顆夸克，它的靜質量其實很小。那些讓你體重秤數字往上跳的、讓你感覺到自己“實打實存在”的絕大部分質量，其實是來自于夸克和膠子們瘋狂互動的動能，以及這種強相互作用本身的束縛能。我們感受到的重量，很大程度上是一種被鎖在極微觀尺度上的、沸騰的能量。

這件事實在太反常識了，以至于我在跟朋友聊起這件事時往往會停頓很久。我們總覺得自己站在這里是結結實實的，但實際上這“結實”的感覺，是微觀世界里一片狂暴的能量海所提供的一個副作用。如果膠子都是“虛”的，那由它們的行為產生的束縛能算不算一種虛幻？顯然不能，因為那重量實實在在地施加在了沙發上。那如果能量本身能貢獻質量，那這些負責傳遞能量的粒子，難道不該被寫進我們介紹人類起源時需要用到的最終極的名錄里嗎？我傾向于認為要加，但它們怎么加，加在哪個條款里，標注成“實體”還是“虛體”，物理學教材目前給不出一個讓人舒服的回答。這也是為什么我越琢磨越覺得，過去我輕松地說出“我們是夸克和電子組成的”，其實是在掩蓋一種深刻的無知。

這種無知的邊界，延伸到另一個同樣讓人睡不著覺的天文學現象里。暗物質，那個在星系外圍提供額外引力、把旋轉的星系框住不至于散架的神秘物質，至今沒人知道它到底是什么粒子。我們只知道它不參與電磁作用，也就是它不發光，不反射光，也基本不跟可見物質相撞。它透明地穿過你的身體，穿過地球，好像我們彼此都是對方的幽靈。每當我在演講中試圖解釋暗物質和可見物質的區別時，我都得不斷強化那幅我們剛才一直在解構的畫面：我們是夸克和電子的產物，而暗物質，是完全不同于這種構建方式的另一種存在。但如果我們連自己這個“可見物質”的代表作——人體本身的結構清單都還寫得不太利索，那去談論那個看不見的宇宙主宰，聽起來就更像是盲人摸象了。

這件事最讓人著迷也最讓人困惑的地方在于，科學有時候太成功了，讓我們誤以為我們已經把物質世界的底層邏輯摸得一清二楚。從生理學家到核物理學家，再到粒子物理學家的層層遞進，給我們營造了一種知識可以無限逼近終極的幻覺。但只要再往下多挖一鏟子，試著去精確地定義“你是由什么構成的”這樣一個看似幼兒園級別的問題，就會發現腳下堅實的臺階瞬間變成了流沙。那些被稱作虛的東西，其實在以一種不可或缺的姿勢支撐著你我的存在。這種若即若離，就是我整本《時空邊緣》試圖去觸碰的那種感受：我們活在宇宙中，但我們對“活”和“在”的定義，可能隨時都需要打上一個補丁。也許以后我在演講時必須加上這么一句：人類是夸克、電子，以及無數在虛與實的邊界上跳舞的力場，共同借來的一個短暫形態。