黑洞是一个地方，不是一样东西

Janna Levin 在这场三个小时的对话一开始就对 Lex Fridman 说，人们常常把黑洞是怎么形成的，和黑洞是什么混为一谈。黑洞最初作为方程的解出现时，爱因斯坦很惊讶它们竟能这么快被找到，但他仍然相信大自然会保护我们，不让我们造出它们。大自然确实找到了办法，那就是让大质量恒星死亡。Levin 希望把这个故事和概念分开来讲。恒星死亡只是一条制造途径。黑洞本身比一颗死去的太阳更普遍，也更根本。

这个想法起初只是一个思想实验。1915 年到 1916 年间，爱因斯坦在第一次世界大战中写出了广义相对论的标准形式，之后收到一封从东线寄来的信。信的作者卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）是个天文学家，入伍时已经四十多岁，他在战壕执勤和炮声的间隙里把方程解了出来。同事们打趣说他是在算弹道，其实他也在翻看普鲁士科学院的会刊。他提出的问题是：如果把一颗恒星的全部质量挤成一个点，会怎样？至于怎样才能挤成一个点，先不去管它。姑且设定它可以，再看时空会呈现什么样子。

物质与能量让时空弯曲，而弯曲的时空又规定了物质与能量怎样运动。史瓦西求得了第一个精确解，在这个解中，有一条分界线，连光都没法越过它逃出去。一百年过去，Levin 依然指着这条线。黑洞本身指的是事件视界，而不是那团被压缩的质量。事件视界是一个把事件切开的表面：外部能够影响内部，内部却无法影响外部。探测器可以扔进去，掉进去的人却没办法再把任何东西送出来。正是这种单向性，最耐人寻味。视界处没有任何实体，那只是一块空的时空区域，它更像一个地方，不太像一样实体。

爱因斯坦帮忙促成了这项工作的发表，但他仍然怀疑这类天体能否真正形成。同一个解，从远处看可以描述地球绕太阳的轨道，用在这里几乎是大材小用；它同时也标出了理论失效的地方。一路走到中心，数学开始显得不对劲，就像一个垂死的人在地上划下的警告。之后，彭罗斯证明，一旦视界形成，奇点就不可避免；他又猜测，经典理论里缺席的量子力学会取代它。Levin 说，大家都会同意：不引入量子力学，就谈不了那些曲率和能量尺度。她喜欢指认的，仍然是那个空的视界。她说，黑洞不是一样东西。

Levin 说，即便是在混乱复杂的天体物理里，最后也总会剩下点什么。奥本海默在她看来，可能是他最重要的理论工作，其中他问了一个问题：恒星为什么会发光？它们会不会坍缩到连光都逃不出来？大质量恒星就是一颗聚变炸弹，燃烧着好几个地球那么多的热核燃料。当它的核心变成铁，继续聚变铁就会耗能，于是燃料断了。质量是太阳二十到三十倍的恒星，随即在自身重量下坍缩，快到足以产生激波。这场爆炸就是超新星。Levin 很感激它：恒星把碳和氧抛回太空，所以我们才不只是由氢构成的。

剩下的可能是中子星：密度极高，却仍然是一样东西，是一个巨大的超导态原子核，电子被挤压进质子里。如果剩余核心的质量超过太阳的两倍左右，它就会继续坍缩。太阳的直径是 150 万公里。想象一个质量是它十倍的残骸被压缩到大约 60 公里，只有一座城市那么大。那里的时空弯曲得厉害，连光都逃不出去。视界形成了，但恒星无法停留在那种致密的状态，正如它无法以光速向外冲去一样，因为连光都被迫向内落下。恒星继续下落，把视界留在身后，然后消失在黑暗里。

惠勒（John Wheeler）是美国相对论的教父，他拿柴郡猫打过一个比方：恒星从视野里渐渐消失，只剩下那个笑容，笑容就是引力。1967 年，他在哥伦比亚大学附近的 Tom's Restaurant（就是《宋飞正传》里那家餐厅）楼上讲课，嘴里反复念着一个拗口的说法：“灾难性引力坍缩的终态”。据说后排有人喊：“那叫黑洞怎么样？”惠勒就这样把这个名字送给了世界，这种本事他很有。之后，Fridman 调出奥本海默 1939 年和学生合著的论文，只有三页，发表那天纳粹刚开始进攻波兰。论文开头的那句话，Levin 说写得很漂亮：一切热核能源用尽之后，质量足够大的恒星就会塌缩。

惠勒曾认为奥本海默错了，而且几十年来一直这么说。他觉得这个设定太理想化，一颗更真实的恒星不会一路坍缩到底。他早年在研究核武器时就开始用计算机工作，战后重新回到天体物理，最终他的计算推翻了自己之前的结论。据说，惠勒宣布黑洞可能是极重恒星的终态时，奥本海默正坐在礼堂外面。被问到这件事，奥本海默只说他已经转向别的问题了。

Fridman 问，同样的物理学家一边对恒星提出乌托邦式的问题，一边又造出了能毁灭文明的武器，这意味着什么。Levin 说，这是科学史上令人痛苦的一刻。曾经有人寄希望于海森堡暗中拖延了纳粹的原子弹，她说这种说法基本已站不住脚。如果海森堡没有在所需材料的数量上犯简单的错误，他本来也会造出这种武器。在 Michael Frayn 的剧作《哥本哈根》里，玻尔对妻子说，没有人想到过用量子力学杀人的办法。然后原子弹就出现了。Levin 说，科学是不带立场的。同一套关于临界质量和热核聚变的理解，既能解释太阳为什么发热，也能解释一座城市如何被摧毁。迈特纳（Lise Meitner）对铀裂变的研究，是对 E=mc² 的第一次具体验证。装置一旦存在，科学推理就不再决定它怎么被使用。

Fridman 从博弈论的角度推演。苏联、纳粹德国和美国都有杰出的科学家。他估计，原子弹率先在美国诞生的概率约为三分之一，并认为希特勒毫不犹豫就会使用它。Levin 同意，在那种情形下，美国的结局是伤害最小的一种，而认真的博弈论学者也不会去选一个根本没有原子弹的世界。但她不认可那三分之一的概率。她认为美国有所不同：科学家逃到了这里，而美国人不会逃去纳粹德国。他们亲眼看见自由奔放的柏林文化几乎一夜之间变成压制性的政权。后来，许多粒子物理学的诺贝尔奖得主出自布朗克斯，他们是欧洲移民，原本很可能成为苏联或东欧的获奖者。

她说，世界曾经涌向这里，如果这个国家不再有智识自由，这种情况就不会再出现。Fridman 补充了一句仍然管用的老话：个人自由在最好的时候能让科学共同体充满活力，而辩论和经费的活力值得守护。谈话顺带提到二十一世纪与中国的一场“冷战”，以及思想自由交流的必要性。然后他们回到那颗坍缩的恒星上。Levin 又重复了她一开始的那一点：如果你正在下落，恰好在视界上朝外射出一个光子，光子可以像逆着尼亚加拉瀑布游动的鱼一样悬停在那里。恒星却不行，它会随着瀑布一起落进去。从外面看，你只需要关心视界。物质和反物质可能在内部湮灭成光，而你永远不会知道。

Levin 不是观测者。她乐于把数学当作思想实验，并按字面来理解。她说，方程暗示的最美的事情之一，是黑洞内部的空间和时间会互换角色。想象你待在一座舒适的空间站里，离一个十倍太阳质量、直径六十公里的黑洞一百公里。你十分安全，它不会把你吸过去。你的宇航员朋友跳了下去。从外面看，你会看见一个球形的阴影，并以为奇点是球心上的一个点。但从朋友的视角看，那个方向在空间里没有位置，它是时间中的一个位置。奇点位于未来。你躲不开它，就像躲不开时间向你袭来一样。火箭、轨道和巧妙的绕行都无济于事。对于恒星质量的黑洞，这段等待只有几微秒。

朋友靠近视界时，他的一部分空间会旋转进你的时间，一部分时间会转进你的空间。原本出自同一家工厂的钟表，现在走得不一样了。空间站上可能过去了好几年，植物枯萎，头发变白，而坠落的飞船里只过了几分钟，花还没有凋谢。在视界附近，这种效应极端到从外面看，钟表好像停住了。空间站上可能已经出生了好几代人，看着宇航员悬在那里，过了几千年。但他们最终还是会掉进去，因为他们有质量。视界会起伏，并在有限的时间内把他们吸收。一个完全无质量的粒子则会等待越来越久；任何扰动仍然只会朝一个方向去。

从宇航员那一边看，几乎没有时间过去，你平稳地滑过去，什么剧烈的事都不会发生。你可能根本意识不到自己已经越过了不归点，因为那片空的区域里没有任何标记。在外面，你还能点火，也许能逃走。一旦越过，宇宙里所有的能量都救不了你。Fridman 一直捂着脑袋。人们最想不到的，是黑洞越大，反而越温和。站在篮球上，你能感到脚下的弯曲；站在地球上，你得动点脑筋才能证明大地是圆的。超大质量黑洞附近，则可能几乎感觉是平的。那里依然什么都没有。在你自己的参照系里，你甚至可能不知道自己已经进去了。

也有一些迹象。黑洞从外面看是黑的，里面却不一定。银河系的光会在你身后一起落下并聚焦，所以你靠近奇点时，会看见一道刺眼的白光。Levin 开玩笑说，这是濒死体验，是隧道尽头的光；然后她补充说，这其实是彻底的死亡体验。外面的时钟飞快地走。原则上，你可以在一束光里看到整个星系的演化展开。对于恒星质量的穿越，速度快到人的神经系统跟不上。超大质量黑洞则可能让你多待上好几个月。你仍然会死在中心，只不过死得慢一些。

恒星是最多的一种制造工厂，但不是唯一的。Levin 估计，银河系里大约有几亿个，甚至可能十亿个黑洞，来自那约百分之一以这种方式结束的恒星。令人惊讶的是超大质量黑洞，质量从几百万到几十亿、甚至几千亿个太阳质量不等。宇宙的年龄不够，不足以让它们靠合并恒星黑洞长大。人们推测，它们是在大爆炸后几亿年内，由原始气体直接坍缩形成的。奇怪的是，只要区域足够大，用密度接近空气的物质造出一个非常大的黑洞反而更容易。据信每个星系的中心都有一个，它和星系本身的早期形成紧密相关。

究竟是黑洞先出现，还是星系先出现，仍是个未解的问题。早期是氢和氦构成的恒星，然后是黑洞，接着是气体云团；中心引擎喷出的喷流可能把物质吹走，从而抑制增长。这个先后顺序仍是未完成的科学。已经清楚的，是描述这种天体所需要的信息有多少：黑洞完全由电荷、质量和自旋决定。拥有相同这三个数的黑洞彼此完全相同。你没法靠某个小特征认出自己的那一个。哪怕你往上面堆一座珠穆朗玛峰，它也会用引力波把山抖掉，直到重新变得完美而安静。

这也是 Levin 不愿把它们称为普通天体的另一个原因。从某种抽象的意义上说，它们更接近基本粒子。电子只需要一小串属性就能描述，不存在一个稍有不同的电子，你也认不出哪一个是你的。黑洞在宏观尺度上也有这种无特征性，所以它不只是天文学家拿望远镜的地盘，也是理论物理学家和数学物理学家的思想实验场。广义相对论、量子力学和奇点都在那里相遇。这场相遇在实验上还够不着，但在思想上已经够得着了。

Fridman 问，一个三维的生物该怎样想象时空。Levin 画不出四维。她可以压掉一个空间方向，把其余的画在纸上，并清楚这幅图是一种失真，就像平面地图也会失真一样。时间不是另一根欧几里得轴，几何是闵可夫斯基的。只要用对计算距离的规则，你仍然能算出两个观测者之间过了多少时间。爱因斯坦的飞跃不在于罗列各种解，它提供的是一种范式：方程的一边是物质和能量，另一边是时空的形变。史瓦西在一个月内就找到了一个优美的解。爱因斯坦没有去一一猎取所有的解，他交出的是一台机器。他没想到的一个结果是，一个充满气体或光的宇宙会膨胀，星系之间的距离会越来越大。

他抵制这种膨胀。1905 年他二十五岁，找不到物理学家的工作，只能写关于相对论和量子力学的论文。1915 年，他还不知道其他星系的存在。康德曾经猜想过“岛宇宙”，哈勃的证实则要到 1920 年代末。相对论常被包装成一种相对主义，Levin 更喜欢称它为绝对的理论。爱因斯坦几乎没有依靠数据，就抓住了光速的绝对极限和恒定性，那是只有无质量粒子才具有的性质。其他人都想让光像路上的汽车那样运动。他则固定住光速，转而放弃空间和时间的绝对性。

他一生中最快乐的想法，即等效原理，是 Levin 用来教会大家其余内容的一条捷径。你以为自己坐在椅子上，感受到了引力。剪断电梯的缆绳，你就会飘起来，分不清自己是在太空里，还是在绕地球下落。失重就是不受原子约束的引力。地球也在绕太阳自由下落，只是它没有开动引擎。国际空间站以大约每小时 2.8 万公里的速度做着同样的事；让它停下来，它就会像石头一样坠落。被抛出的笔沿着一条弧线运动，直到碰到地面才停止。在爱因斯坦的图景里，它是在沿着地球刻出的那条曲线运动。牛顿本就厌恶超距作用。相对论消解了这种作用：问题出在树身上，是树把苹果托在半空，让它没法沿着原本就存在的曲线自然下落。

Fridman 设想，有个嬉皮士跑去对牛顿说，引力其实只是时空的弯曲。每个想法都有它的时代；你得站在巨人的肩膀上，还得站在那些巨人的肩膀上。Levin 注意到，据说牛顿那句“站在巨人的肩膀上”，是一句针对胡克的刻薄话，因为胡克身材矮小。这段科学史的八卦并不是无关紧要的小插曲。思考宇宙级作用力的人，照样会为办公室、椅子，以及系里唯一的女同事争得不可开交。一句老话说，学术斗争之所以这么激烈，是因为赌注太小。Levin 也为那份孩子气辩护。她认识的最优秀的科学家，问的都是最简单的问题，并且不肯对自己不懂的东西撒谎。她说，如果牛顿再多活两个世纪，他自己就能发明相对论，因为他从来没有假装自己明白苹果为什么会落地。

霍金一举成名，靠的正是信息悖论。作为年轻研究者，他并没有去尝试完整的量子引力。他问的是：如果让事件视界周围的真空稍微带上一点普通的量子性质，会怎样？海森堡不确定性原理指出，粒子的位置和动量无法同时被精确测得，这条限制是根本性的，并不是实验室里的技术缺陷。同样，也没法断言某个区域里一个粒子都没有。真空其实是一片翻涌的海：成对的粒子不断冒出来，彼此纠缠，电荷和自旋正好抵消，随即又消失不见。在量子宇宙里，空的空间最多也就如此。

如果把事件视界穿过这对粒子，故事就断了。一个掉进去，另一个没掉进去，幸存的那个就回不到真空里了，因为它失去了与之抵消的伙伴，还带着一种无法再与谁抵消的电荷或自旋。黑洞偷走了一个虚粒子，逼着另一个活下来。对远处的观测者来说，黑洞好像辐射出了粒子。这个粒子并不来自内部，而是从视界附近的“无”里被拉出来的。由于空间和时间的互换，从外面看，被吸进去的那一半带的是负能量。黑洞的质量因此减小。它不只是在辐射，它还在蒸发。

霍金说，这种辐射看起来是热的，是你能写出的最没有特征的谱，它的温度只取决于你从外面就能测到的质量。辐射里不携带任何关于掉进去的东西的信息。并不是每个人都看出这有多离谱。热爱量子力学的人，包括 Leonard Susskind 和 Gerard 't Hooft，都勃然大怒。量子力学不允许信息就这样从宇宙里凭空消失。Levin 说，幺正性和能量守恒一样神圣，在这里甚至更神圣，因为不确定性原理本来就允许你在能量上做一点小小的通融。这场争论被称为黑洞战争。Susskind 那本书的副标题是：与霍金的一场战斗，为的是让世界对量子力学来说安全。

黑洞的温度随质量增大而降低，所以我们看到的黑洞太冷了，在人类的时间尺度上根本蒸发不掉。它们越变越小，温度就越高。到最后，经过比宇宙年龄长得多的时间，视界会突然被扯掉，天体爆炸。所有掉进去的东西都不见了，因为它们从来就不在辐射里。Levin 说，这场争论很有成效，因为任何未来的量子引力理论，都必须正确给出黑洞的温度和熵。黑洞就是检验理论的地方。这个问题至今没有完全解决。

Fridman 把几种候选方案过了一遍。其中一种是：信息真的丢失了，这意味着量子力学在极端引力下不成立。Levin 不喜欢这个答案，她的直觉是幺正性必须保住。来自弦论的毛球（fuzzball）说，黑洞既没有内部，也没有真正的视界，只有一团纠缠在一起的弦和膜，大小和那个本该存在的视界差不多。在黑洞附近，时间膨胀像放大镜一样，弦被抹开、缠住，什么都掉不进去。信息从来没有进去过，因此也就不需要再出来。Levin 不买账，但她说这个说法很有力量。被霍金、佩里和斯特罗明格重新提出的软毛（soft hair），认为黑洞具有低能的量子激发，可以存储掉进去的东西。这挑战了无毛定理，而无毛定理是广义相对论里严格的数学结论。Levin 说这值得一试，但她也不认为这就是答案。

Almheiri、Marolf、Polchinski 和 Sully 提出的火墙（firewall）论文认为，要保住幺正性，视界就必须是一层能量极高的薄膜，任何穿过它的东西都会被烧成灰烬。Levin 觉得这些论文很吸引人，但她认为作者本人未必相信火墙真的存在。他们的意思是，太多东西被掩盖起来了，比如那种“互补性”的说法：一个观测者掉进去，另一个观测者却永远不会掉进去，而两者都可以是对的。AMPS 证明了这种躲避行不通。她不相信你能在视界上真的找到火墙。但她认为这篇论文让这个领域不再停滞，并推动人们转向纠缠的虫洞。

她认真对待的想法是 ER = EPR：爱因斯坦-罗森桥是爱因斯坦-波多尔斯基-罗森纠缠的几何面貌。你没法从第一行一直跟着粉笔推到最后一行。Juan Maldacena 和 Susskind 凭直觉找到了这个方向，至今仍在把它形式化。它的框架是全息。黑洞的熵与面积成正比，而不是与体积成正比。把超过其表面所能容纳的信息塞进一个区域，你就造出了一个黑洞。Susskind 把这叫作全息图。Maldacena 1990 年代末的那篇论文，是物理学史上被引用最多的论文，标题却晦涩难懂。它证明：一个装在盒子里的宇宙（反德西特空间），包含引力和黑洞，等价于其边界上一个没有引力、完全幺正的量子理论。如果这部“字典”成立，那么信息就不会丢失，即使你还看不清内部的描述是如何做到这一点的。

ER = EPR 补上了这个缺口，它说黑洞内部与逃逸出去的霍金辐射是量子纠缠的。信息不必爬出视界。仔细看，黑洞的阴影上绣满了细小的、不可穿越的虫洞。Levin 会回到那个空的、美丽的视界，并放弃定域性。这个含义比解决一个悖论要大得多。如果视界只有由量子细线缝合起来才存在，那么引力可能就不再是需要被量子化的东西，它可能是从量子描述中涌现出来的。这就像温度从分子运动中涌现出来，却并没有印在任何一个分子上。对于那些希望找到一个简洁万有方程的人来说，这将是糟糕的一天，因为涌现量通常很难计算。原则上，把所有霍金辐射收集起来，信息就在里面，就像烧毁的书页，文字仍残留在烟雾中。实际上你无法把它们取回来。但从根本上说，它们从来就没有消失过。

Levin 不会预测信息悖论、生命起源或意识什么时候会被攻克。额外维度、暗物质和暗能量，可能都与某个暗部门相关，这是她喜欢的工作，但它仍然只是线索，还不是答案。我们不知道为什么只有三个大的空间维度。弦论需要更多维度才能自洽；即便是对弦论抱有敌意的人，也有理由考虑额外维度。大多数模型把它们卷成一种微小的折纸，能困住量子能量；其中的数值关系可能与暗能量或暗物质对得上，但还不够完美。现在的核心问题是：为什么三个维度长大了，其他维度却保持很小？有些模型让弦和膜缠绕起来，使只有三个方向松开。另一些模型则把我们放在一张三维的膜上，膜在一个不必很小的体（bulk）中运动。我们注意不到额外的方向，是因为我们走不出这张膜。

Fridman 问，其他文明能否生活在其他的膜上。从数学上说，你可以写出包含不止一张膜的高维宇宙。Levin 常常会想：只要能写出来，大自然会不会也去试一试？人们就是这样滑进多重宇宙的：寻找一条包含引力的、唯一而优美的定律，结果却得到了大量描述，它们都还说得过去，或者同样糟糕。通信也并非明显不可能。我们被粘在膜上，但引力能穿过体（bulk）。原则上，你可以造一台引力发射器，像 SETI 用光发送信号那样，告诉邻居我们在哪里，还可以唱唱歌。但实际上，这极其昂贵，很难定向，波长很长，而且极其耗能。

不需要膜世界，也能让外星人显得可信。过去三十年里，系外行星的数量爆炸式增长。银河系里的行星可能比恒星还多。Levin 同意，很难想象生命不曾在别处被点燃，哪怕只是在几百光年之内。Fridman 的直觉是，细菌一类的生命很常见，他并不相信所谓“大过滤器”的说法；他认为高度发达的文明应该会避免自我毁灭。Levin 对 Fridman 给人类的那个 50/50 的概率感到不寒而栗。我们存在了大约二十万年，却已经发明了毁灭自己的手段。鲸鱼没有。Fridman 把这看作宇宙自然选择的一种特征：给每个人核武器，一半人会想明白，另一半人想不明白。她回答说，那样的话门槛就很高。

恐龙活了 2.5 亿年。它们并不聪明，没有火，没有十四行诗，也不思考起源问题，却也没有亲手造出自己的毁灭。水母没有集中的大脑，在她看来也没有心脏和血液，有些水母受了严重伤害后还能退回去，重新开始，某种意义上是一种永生。生命可以在不想操纵环境的情况下繁荣。我们偏爱与自己相像的生物。关于生命，她唯一敢肯定的一点，是它与电子的移动有关，无论是神经里的信号，还是新陈代谢。嗜极生物能以岩石为食。她觉得多细胞化是一道能量难题，是那个最难迈过的台阶；从无生命到有生命的跨越，很可能是模糊不清的。病毒和朊病毒会打乱任何清单式的分类。碳之所以好，是因为它能成键，也许硫也能胜任。她补充说，膜（membranes）也解释不了我们为什么在这个银河系里看不到任何人。这个问题，我们只能先认下来。

虫洞，即爱因斯坦-罗森桥，只是时空中的曲线。拓扑，也就是全局的连通性，要棘手得多，因为爱因斯坦的理论描述的是局部的形变，对于宇宙是否首尾相接并不作答。你可以沿着一条直线出发，看着室女座星系团在身后漂远，最后发现自己又回到了家。这种连通性需要场方程之外的东西。虫洞相当于给时空加上了把手，像瑞士奶酪一样。Levin 并不觉得把它们当作正当的物理有什么不妥。你可以逆向推导：先选定结构，再把爱因斯坦方程倒着运行，问需要什么样的物质和能量。基普·索恩（Kip Thorne）做过这种富有想象力的工作。麻烦的是，所需的物质看起来不像我们见过的任何东西，它需要负能量。有人猜测，如果你想要稳定性，就不应允许这种东西存在。量子力学本身已经给出了例子：金属板之间的卡西米尔效应可以是负能量。你可以想象，虫洞是由这种真空撑着的。Levin 还没有准备好把它当作工程问题，她愿意称之为合理的物理。要让一个人穿过去，就需要大量这种奇怪的物质。

把两个黑洞连起来，通常得到的是不可穿越的桥，即 ER = EPR 那一类，而不是地铁。Thorne 的各种方案，比如放大量子泡沫、把经典几何和量子引力混在一起，都以同样的方式开始：先画出建筑，再去要材料。也正是这样，他们发现必须违反我们通常假定的能量条件。要么放弃这个想法，要么注意到量子场其实已经在一点点违反这些条件。Fridman 想要超光速旅行。Levin 有时会在高等广义相对论课上布置一道曲速引擎的题目：压缩你前方的空间，跳过去，再把它推回来，这种做法需要的东西，与暗能量正好相反。她找不到能做到这一点的能量，也找不到暗能量。我们看着时空加速膨胀，给所需的压强起个名字，再把这个名字当作替代品。这东西就在这间屋子里。它不是暗的，它是看不见的，她说，这个名字起得并不恰当。

暗能量具有正能量和负压强，有一种橡皮筋式的性质：随着东西向外运动，你感受到的能量反而更多，而不是更少。真空能本来会是个很好的答案，只是每次计算得到的结果，要么大得离谱，要么是零。额外维度是另一种尝试，它想通过拓扑结构把一个奇怪的数值强加给我们。目前还没有人提出一个让朋友们都满意的版本。Levin 希望暗物质和暗能量是相互关联的，构成一个统一的暗部门，甚至可能还有暗维度。至少暗物质会聚集，它分布在星系周围的晕里。碰撞星团的图像显示，发光的物质撞在一起、亮了起来，而引力透镜测绘出的质量却直接穿了过去，这正是不相互作用的物质应有的表现。她觉得这很有说服力。

物理学圈外的人有时会说，暗物质和暗能量是为了给无知贴标签而发明的。Levin 说，这种命名确实有一定道理，但它没有抓住重点。精确宇宙学是令人惊叹的。1980 年代，COBE 测量大爆炸残留光的时候，人们鼓掌。正因为有这样的精度，我们才能直面一个事实：人们曾经见过的所有东西，加起来只占宇宙中存在的物质的不到百分之五。中微子确实是真实存在的暗物质，它们正穿过这个房间，只是质量不够，无法成为缺失的那一部分。希格斯场本可以像暗能量那样起作用，但它的能量太高了。Leon Lederman 想把自己的书命名为《该死的粒子》（The Goddamn Particle），因为他找不到它。出版社让他改成了《上帝粒子》（The God Particle），结果冒犯了信教的人，也冒犯了不信教的人。这个粒子最终在 CERN 按预期出现了。剩下的这种不吻合，并不是嘲笑测量的理由。

引力很弱。整个地球都在拉着 Levin，她仍然能从椅子上站起来。要让引力产生有趣的效果，你需要巨大的质量剧烈运动，黑洞也在其中。如果黑洞弯曲时空，然后自己运动，那么这些弯曲就必须跟着移动，但不能超过光速。两个绕转的黑洞会在空间的形状中激起一道波。模拟中，视界会颤动、合并，剩下的天体会把自身的不规则性辐射掉，直到变成一个安静的、旋转的、沉默的黑洞。最终的质量比两个起始黑洞的质量之和要小。差额在这段“钟声”中以 E=mc² 的形式释放出来。这些都不是光。X 射线、伽马射线、红外、可见光，整个电磁波谱都是暗的。Levin 喜欢用一个声音的类比，她承认没有从解剖学上核实过：这种频率大致落在人耳可听的范围内。即使在真空中，空间的形状也能挤压、拉伸你的耳膜。你真的可以听见这场碰撞。

乘坐在这道波上，感觉会是挤压和拉伸，你的轨道也会被甩来甩去。多年来，人们甚至不确定引力波是否携带能量。Levin 把黑洞比作鼓槌，把时空比作鼓面。引力波几乎不与任何东西发生干涉，所以它可以传播二十亿年左右，抵达时变得微弱，被宇宙膨胀拉伸了一些，但仍然保存完好。LIGO 是一件巨大的乐器，像一把电吉他，记录的是琴弦的形状。两条各 4 公里长的真空管道组成一个 L 形。它们是人类在地球上开辟出的最大的真空空间之一。它们要捕捉的抖动，在这个基线长度上，小于质子宽度的万分之一。Levin 至今仍不敢相信他们成功了。有人三十多岁开始做这件事，等到成功时已经八十多岁了。

她和 Rai Weiss 一起走过那些隧道。Weiss 与基普·索恩、Barry Barish 分享了诺贝尔奖。在成功前大约一个月，Weiss 对她说，如果探测不到黑洞，整个项目就失败了，而他们等于把国家带上了错误的道路。这句话也是她那本书叫《黑洞蓝调》（Black Hole Blues）的原因。他最早的原型机放在 MIT 外面的一张桌子上。同事说他这样拿不到终身教职。2000 年后建成的第一代机器什么也没探测到，一片寂静。他们继续干下去。2015 年 9 月，他们把首轮科学运行推迟了，因为还没准备好。实验人员整夜敲打仪器、开卡车、猛踩刹车，想看看仪器能容忍多大的噪声。之后他们累了，回家睡觉，把干涉仪保持在锁定状态。就在那次驾车的大约一个小时内，一道引力波横扫路易斯安那，穿越美国，撞响了华盛顿州的探测器。

这道信号在路上已经超过十五亿年，早于地球上多细胞生物的出现。那一年，正好是爱因斯坦广义相对论发表一百周年。1915 年他写下理论时，这道波已经在路上了，几乎快要到了。Fridman 问，相对论和 LIGO，哪个更酷。Levin 不会贬低她的朋友们。相对论包罗万象，不过她也承认，是他们真的把它造了出来。Weiss 刚离开现场。夜里他醒来，看着记录，不知道那到底是什么。最后，她也说不清楚，更伟大的成就究竟是那个方程，还是那台让方程在控制室里响起来的仪器。

Levin 的小说《疯子梦见图灵机》把哥德尔和图灵放在一起，她觉得这两个头脑都令人着迷。数学家曾经相信，每一个数学命题原则上都可以被证明。希尔伯特把这当作一项纲领。哥德尔是柏拉图主义者，比起物理现实，他更信任数学对象。他证明了，即便在数的世界里，也存在一些真命题永远不可能成为定理。这相当于说，数学没有万有理论。图灵从不可计算的数出发，那些数没有任何规则可以生成它们，他证明了这样的数确实存在。然后他几乎朝相反的方向走去：他追问什么是证明，什么是思考，并设想了一台能执行指令的机器。通用图灵机，即一台硬件可以运行不同软件的机器，就是计算机。战争期间，他参与破译了恩尼格玛密码，这套密码被普遍认为无法破解。人们相信，这一小群人扭转了盟军的局势。他更进一步的飞跃，是我们自己或许也是生物机器，是可以被复制的。这与哥德尔对这个世界的不信任，相距甚远。

她不想要“疯狂天才”的陈词滥调。她确实认为，那些拒绝普通满足、金钱、舒适和名声，转而追逐某种难以捉摸东西的人，可能会变得不稳定。哥德尔有妻子，每天和爱因斯坦一起走去高等研究院，他还给出了一个旋转宇宙的解，在这个解里你可以回到过去，这在数学上是正确的。他很可能患有偏执型精神分裂，怕食物被下毒，最后把自己饿死了。图灵在英国同性恋仍属违法的时候，公开了自己的性取向。一次小额盗窃案后，他去报警，结果被捕的是他自己。这个帮助赢得大西洋战役的人，被施以化学阉割。他陷入抑郁，痴迷于《白雪公主》，以及那段关于把苹果浸进毒药里的咒语。据信他咬了一口浸过氰化物的苹果；也有人说，这样做是为了让母亲相信那是一场意外。苹果公司的标志有时被解读为一种致敬，但公司否认了。Levin 把这两个人写进小说，是因为一本纪实传记无法捕捉他们。这种难以捉摸，在她看来与不完备性和不可计算性是同构的：我们能够相信，却永远无法真正知道的东西。

Fridman 谈到自我批判和开放，以及一些“武装自己”的建议。Levin 相信希腊人所说的悲剧性缺陷：让一个人伟大的特质，同时也是导致他坠落的东西。也许选择就是不要伟大。塑造了作品的那些性格特质，也塑造了毁灭。他指出，每出现一个哥德尔或图灵，就有几百万人尝试过，然后毫无理由地毁了自己、失败了。这个故事不应该被浪漫化。如果你本来就有点怪，本来就在受苦，那就利用这份摩擦。Levin 无法想象放弃一个她能看清路径的发现，哪怕她担心它被滥用。玻尔也想不到量子力学能用来杀人。Fridman 说，陶哲轩是他见过的最擅长放下一个问题、把它标成“周末问题”的人。Levin 能杀掉自己的大部分想法；任何有自尊的理论学者都应该能做到。安德鲁·怀尔斯为费马大定理花了大约七年，并没有走错路，只是在渐近地逼近一个可能永远无法落地的证明；之后，他还熬过了一个需要一年多才查完的漏洞。格里戈里·佩雷尔曼独自证明了庞加莱猜想，拒绝了菲尔兹奖和千禧年大奖，然后转身离开。Levin 笑着说，一个享受独处的隐士，不想和一个打着领带的人聊天。

她是 Pioneer Works 的首席科学官。那是布鲁克林一座老钢铁厂，由艺术家 Dustin Yellin 买下，想把它变成艺术家与科学家混合的乌托邦式拼贴作品。飓风桑迪在砖墙上留下了水线。创始艺术总监 Gabriel Florenz 喜欢亲手做东西。Levin 不喜欢“推广”和“教育”这类标签。她的说法是，她做的是文化。没有人会问画家，为什么他的展览要有教育意义。如果你从山顶看到了什么，就该把它带回来。他们举办现场活动，出版杂志《Broadcast》。她也采访各种人，包括 CRISPR 的生物学家，因为她不懂，想弄懂。她穿的是设计师 Andrea Lauer 为 Risen Division 设计的连体服，上面缝着弦理论、意识等主题的活动布贴。理论物理大多是孤独的，即便有 Brian Greene、Massimo Porrati、Dan Kabat 这些合作者。Pioneer Works 是她少有的、真正能和别人一起动手造东西的地方。她读的小说比科幻多：石黑一雄的《别让我走》，马丁·艾米斯的《时间箭》，奥威尔，希钦斯论奥威尔的书，还有科马克·麦卡锡的《路》。在她看来，那是一部用科学方式搭建世界的作品，在那个世界里，父亲和孩子仍然在走。Fridman 总是回到《动物农场》。Levin 接话说，有些动物比别的动物更平等；而在图灵那里，有些无穷比别的无穷更大。