3 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

洛德·瑟林对维度了如指掌。他所创作的电视剧《迷离境界》横跨想象的维度，交织了视觉、听觉与思维的三重维度，如宇宙般浩瀚、如永恒般无尽。可一旦涉及现实中的时空维度，这位编剧却三缄其口，从未对此作过解释。当然，自爱因斯坦时代起，科学家们也在绞尽脑汁，挠头思索：该如何理解时空的本质？在此之前，几乎所有人都认为牛顿已经解开了所有谜团。牛顿宣称，时间“均匀流逝，与任何外界事物无关”，绝对空间也是独立存在，自成体系，“永远相似，亘古不变”。这看似毫无玄机——物理事件在中立的舞台上独立上演，就像有的演员在舞台上昂首阔步、有的则焦虑不安，他们奔走其间，各自表演，却毫不影响舞台之外的剧场。

然而，爱因斯坦的理论将牛顿提出的绝对时空概念变成了一种相对性的混合体。爱因斯坦方程揭示了一个合并的时空。这是一种全新的舞台，物质和能量在其中改变了场地的结构。这颠覆了物理学的传统观念。自此，时空不再是物质和能量的毫无特征的中性载体。原本独立且均匀的时间和空间，变得既不可分割又变动不居。爱因斯坦在广义相对论中证明，物质和能量会扭曲周围的时空。这一事实看似简单，实则不然！该事实解释了引力现象。牛顿所认为的引力，实际上是由时空几何形状造成的错觉。时空的形状决定了大质量物体的运动轨迹，而大质量物体又反过来塑造了时空的形状。这堪称一种精妙且“公平”的对称。

在一个世纪前，爱因斯坦的时空革命得到了验证。当时，日食观测远征队进行过一次日食探测，证实了爱因斯坦广义相对论的核心预言——当光线掠过太阳边缘时，会发生精确的弯曲。然而时空的本质依然成谜。既然时空并非虚无，人们自然会追问其本源。如今，一场新的革命正待揭开该谜底。这场革命基于上世纪另一大物理学突破——量子力学的启发。爱因斯坦将引力视为时空几何的表现，这一观点取得了巨大的成功。同样，量子力学也以无与伦比的精准度描述了原子尺度下的物质与能量活动。然而，试图将量子力学的奇异现象与几何引力理论纳入统一数学框架的尝试，却遭遇了严峻的技术和概念障碍。至少人们在理解常规时空的尝试中，长期存在这样的困境。但转机可能来自对另类时空几何的理论研究——这些时空在理论上存在，却拥有奇特属性。

“反德西特空间”便是一种特例。该空间曲率异常且具有自我坍缩倾向，与我们所处的膨胀宇宙截然不同。该空间并不宜居。但作为研究量子引力理论的实验室，它却价值非凡。这种时空与我们生活的宇宙截然不同。但正是这种虚构时空，可能为揭示普通时空产生的量子机制提供关键线索。

对反德西特空间的研究表明，描述引力的数学，即时空几何，可能与低一维空间的量子物理数学存在等价关系。可以将其类比为全息投影，即二维平面承载着三维图像。类似地，四维时空的几何，或许可以被编码在三维空间中量子物理的数学中。或者，可能需要更多维度。不过，具体到底需要多少维度，仍是亟待解决的难题。无论如何，沿着这些研究方向探索，科学家们发现了一种惊人的可能性，即时空本身可能是由量子物理生成的，特别是由一种被称为量子纠缠的神秘现象所驱动的。通俗地讲，量子纠缠是一种“幽灵般的联结”，它能将相距甚远的粒子联系在一起。如果这些粒子来自同一来源，那么无论它们飞离多远，仍然能够保持纠缠的状态。若测量其中一个粒子的某个属性，比如自旋属性或偏振属性，就可以知道另一个粒子在相同测量方式下的测量结果。然而，在测量之前，这些属性并未预先确定。这一反常识的现象已通过大量实验反复验证——仿佛A点的测量行为瞬间决定了遥远的B点的测量结果。

这听起来像是纠缠粒子能够以超光速传递信息。否则，很难想象一个粒子如何“知晓”另一个粒子在遥远时空中的情况。然而，实际上，粒子本身并没有发送任何信息。那么，纠缠粒子是如何跨越时空的鸿沟并产生关联的呢？答案或许在于：它们本就不必跨越时空——因为量子纠缠并非发生在时空之中，而是纠缠创造了时空本身。至少，这就是当前对宇宙的玩具模型研究给我们带来的启示。

多位顶尖物理学家的深入研究为其提供了理论证据：纠缠量子态构成的网络编织出了时空结构。这些量子态通常被称为“量子比特”——即量子信息单元（类似传统计算机比特，但是，量子比特能同时处于1和0的叠加态，而非单纯代表1或0）。纠缠的量子比特会在空间中构建出几何结构网络，其维度比量子比特本身所处的维度多出一维。因此，量子比特的物理特性可以等价于多出一维的空间几何结构。更令人振奋的是，这种由纠缠量子比特构建的几何结构，很可能遵循爱因斯坦广义相对论中描述引力运动的方程——至少最新研究正指向该研究方向。“显然，由量子纠缠构建的、具备特定性质的几何结构，必定遵循引力运动方程，”斯温格尔写道，“这一发现进一步佐证了时空源自量子纠缠的论断。”不过，对于这些在高维宇宙的玩具模型中发现的线索，能否最终解释真实物理学家所处的普通时空，目前尚无定论。现实中，究竟哪些量子过程能编织时空结构，至今仍是未解之谜。现有计算中的某些假设，或许终将被证伪。但物理学可能正站在突破性发现的门槛上——或将窥见前所未有的时空维度，甚至超越了人类的视听维度，这一切或许会让《迷离境界》中的科幻场景成为现实。

（摘编自汤姆·齐格弗里德《时空源自量子纠缠》，边颖译，有删改）

在探索宇宙本源的过程中，①______________一直是物理学界的核心谜题。爱因斯坦的相对论重塑了人类对时空的认知，成功诠释了②______________，却未能解释量子尺度下的奇异现象。量子力学的崛起填补了这一空白，其揭示的量子纠缠现象颠覆了③______________—— 看似毫无关联的粒子，竟能跨越遥远距离形成 “幽灵联结”。如今，科学家们正试图将这两大理论融合，其核心猜想并非④______________，而是量子纠缠本身可能是时空结构的“缔造者”。

4 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：

在十分遥远的宇宙深处，有个与咱们银河系十分相似的星系，里面有颗看上去和太阳一样的恒星。而且，该恒星的第三颗行星也与咱们的地球十分相似。这颗行星上居住着一个与你相同的人。他/她就如你的孪生兄弟/姐妹一样，不仅长得一模一样，更巧的是，此时此刻你们还正在读着同一句话……事实上，有无数个星系正好和太阳系完全相同；还有无数个你，截至此时此刻，你们的人生完全相同。

你的这些翻版生活在可观测宇宙之外。也许你会觉得我在给你讲科幻故事，但事实上，按照宇宙学标准理论和物理学标准理论推算的话，这是不可避免的结果。如果你能在宇宙中旅行到足够远的地方，你就不可避免地会碰上另一个你。事实上，我们甚至能计算出，如果要去拜访离你最近的另一个你，你需要走多远的路，答案是：约10¹⁰²⁸米。

这个距离长到怕是你不好理解。10²⁸指的是1后面有28个零，也就是万亿亿亿。而10¹⁰²⁸就是指1后面有万亿亿个零。这个距离比目前世界上最先进的望远镜可以观测到的距离还要远得多呢。但你不必过于纠结这个距离。你的关注点不应该落在这个庞大无比的数字上，         ！

（摘编自马库斯·乔恩《奇怪的知识增加了》，孔令稚译）

材料二：

有两个不同的时空域，也就是两个宇宙，连接两个宇宙的隧道就是一个蛀洞。这个蛀洞，早期叫作“爱因斯坦——罗森桥”，爱因斯坦认为任何进入到“桥”中心的火箭都将被压碎。然而，令人震惊的事在爱因斯坦去世后发生了。因为几十年以后，索恩等科学家在研究爱因斯坦方程时，发现它可以有新的解。爱因斯坦认为蛀洞中的引力场极其巨大，任何进入其中心的火箭和人都会被撕裂，而新的计算结果说明这是安全的，他们不会被撕裂。原先以为，一旦进入蛀洞，时间就会变慢，有可能地球上已经历了数十亿年；新的计算结果说明，在蛀洞中往返一趟所花费的时间只需一天……

总之，索恩最后的结论是：在原则上，人类是可以穿越蛀洞的。不过，人类穿越蛀洞的现实可能不存在。因为，打开蛀洞需要的能量极其巨大，把地球上所有的能量都集中起来也达不到要求。穿越时空的旅行，也许还要等上几个世纪。

许多科学家对索恩的蛀洞保留看法，霍金就是其中的一位。然而，霍金提出的理论更令常人难以想象。他认为，除了我们的宇宙以外，还存在着无数个平行宇宙！无数个平行宇宙间，有无数蛀洞相连接。那么让我们穿过蛀洞，到那些从未听说过的宇宙中去看看！且慢！需要做一点补充说明，这可能会使性急的人丧气。蛀洞非常小，还没有一个质子大，人怎么穿过去呢？最后不得不提醒大家，这里说到的蛀洞、平行宇宙只是理论上的，是一些物理学家研究中的理论，而不是付诸实现的计划，即使是计划，也尚未找到足够的能量。

时空旅行原本是科学幻想小说中的一个主题，纯粹是幻想。到了今天，幻想的色彩正在减退，科学的成分正在增加。时空旅行原本的目标是旅行，而科学家只是把旅行当作一条线索，引导人们进入超越时空的理论。

（摘编自赵世洲《不知道的物理世界》）

材料三：

平行宇宙是一个惯常被使用在科幻电影中的概念，但最早提出这个概念的是量子力学的奠基人之一——薛定谔。

量子力学最奇特的性质源于哥本哈根诠释：一个量子系统可以以不同概率同时处在不同状态，直到你测量它，它便会随机地坍缩到其中一个状态。薛定谔在1952年的一次学术研讨会上发言时说：“我接下来要讲的这个理论，可能会让你们觉得我发疯了。”这个理论就是平行宇宙理论，用来解释哥本哈根诠释背后的本质。

平行宇宙理论说的是，当我们测量量子系统的时候，并非随机获得其中一个状态，而是当测量发生时，会同时分裂出多个平行宇宙，不同平行宇宙中获得的结果不同。譬如，你现在在参加高考，面临一道选择题，你不确定应该选哪个答案，也许你选对了就能上一本，选错了只能上二本。让我们姑且认为人脑的思考过程本质是量子化的，在做出选择的一瞬间，你并非注定上一本或者二本，而是当你选择时，产生了两个平行宇宙，一个宇宙中的你上了一本，另外一个宇宙中的你上了二本。

平行宇宙理论给了我们一个崭新的思路来看待量子力学的随机性。也就是我们认为的量子力学的随机性不过是受制于我们的感官，我们的意识只能感受到确定的事实，这并不代表不存在多个事实。平行宇宙理论说的就是，所有可能的事实都天然存在，我们的意识所做的行为不过是去选择其中的一个事实与之耦合并感知。不确定性反而源于我们意识的确定性与多宇宙这个现实之间的不兼容性。

就目前最先进的理论弦论来看，平行宇宙的存在已经被放到了其理论的基本假设当中。根据弦论，平行宇宙的数量达到了10的500次方之多。平行宇宙之间不只是发生的事实不同，甚至物理定律也有差异。平行宇宙理论目前未被证实，也有可能永远无法被证实，但是它给了前沿物理学理论无限的遐想空间。

（摘编自严伯钧《了不起的宇宙》）

来源：加来道雄《一名物理学家的教育历程》

5 . 阅读下面的文字，完成各题。

材料一：

①我认识杨先生已经四十五年了。除了我的老师陈省身教授外，他一向是我最尊敬的科学家，他在上世纪五十年代和六十年代在统计物理和高能物理的工作都使人敬佩，影响最大的莫过于他推广Weyl的规范场的工作到非交换规范场的理论，在七十年代由欧美诸人完成的高能物理的标准模型，可以说是人类有史以来对自然界认识最深刻的理论，这个模型的建立需要用到非交换的规范场理论。

②五十年来在欧美不同地方的高能对撞机每一次得出来的重要结果，都能震撼人心，因为它显示了大自然最基本结构的一部分。每一次实验的突破，都代表着人类进一步地了解了人类历史以来最想知道的事情：天地是如何建立起来的？

③这些实验背后的基础理论都用到杨先生的学说，因此每一次突破后，我们对杨先生的学问有更进一步的景仰！所以说杨先生反对高能物理须要有更进一步的发展，使人费解！这更不是华尔街一般的商人能够理解的事情。

④记者说杨教授反对在这个科学界最基本的学问领域上继续做研究，我不敢肯定这句话的真实性。毕竟我和杨教授多有过从，却还没有亲耳听到过他反对建立对撞机的事实。所以此话只能作为存疑。

⑤但是重要科学的创作，都包含众多科学家的贡献在内，不属于某人所有，真理只有在反复的推理和实验下，才能得到大家的认同，所以古希腊哲学家说：吾爱吾师，吾更爱真理。要发掘宇宙间最基本的真理，更要有这种勇气，这种毅力，才能完成。西方国家，无论是科学家，或是政府，为了了解大自然的奥秘，都愿意无条件的付出大量的精力！一百多年来，多少智能，多少金钱，投入在一些看来没有用的基础科学上。但是这些投资却成就了今天西方国家文化的基础。

⑥今日的中国，已非吴下阿蒙，难道不需要为这个人类最崇高的理想作点贡献？难道我们只是在游戏机，在房地产，在互联网上赚点好处，就心满意足？在我记忆所及，中外古今都还没有过这样的大国！

⑦我们扪心自问，中国当今的国力，没有能力做这个对撞机吗？中国和平崛起，可以没有重要的文化意涵，没有探索宇宙奥秘的勇气吗？现在在中国反对建造对撞机的科学家们，有谁是高能物理的实验专家？为什么有深厚经验的外国专家意见变得不重要了？

⑧我和Steve Nadis的书上已经解释很清楚做对撞机对科学，对中国的重要性，希望大家用理性的态度来看这事！

（摘编自丘成桐《关于中国建设高能对撞机的几点意见并回答媒体的问题》，有删改）

材料二：

8月29日微信公众号“老顾谈几何”中有一篇文章，题目是《丘成桐：关于中国建设高能对撞机的几点意见并回答媒体的问题》，讲到他（丘）赞成中国建造超大对撞机，而我（杨）反对，他难相信。其中一段如下：

这些实验背后的基础理论都用到杨先生的学说。每一次突破后，我们对杨先生的学问更加佩服！所以说杨先生反对高能物理需要有更进一步的发展，使人费解！

丘教授的理解有误！属于偷换概念。原因如下：

（一）建造大对撞机，美国有痛苦的经验：1989年美国开始建造当时世界最大的对撞机，预算开始估计为30亿美元，后来数次增加，达到80亿美元，引起众多反对声音，以致1992年美国国会痛苦地终止了此计划，白费了约30亿美元。这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。

目前世界最大对撞机是CERN的LHC。2012年6000位物理学家用此对撞机发现了Higgs粒子，是粒子物理学的大贡献，验证了“标准模型”。LHC的建造前后用了许多年，建造费加上探测器费等，不少于100亿美元。高能所建议的超大对撞机预算不可能少于200亿美元。

（二）高能所倡议在中国建造超大对撞机，费用由许多国家分摊，可是其中中国的份额必极可观。今天全世界都惊叹中国GDP已跃居世界第二，可是中国仍然只是一个发展中国家，人均GDP还少于巴西、墨西哥或马来西亚，还有数亿农民与农民工，还有亟待解决的环保问题、教育问题、医药健康问题，等等。建造超大对撞机，费用奇大，对解决这些燃眉问题不利，我认为目前不宜考虑。

（三）建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费，包括生命科学、凝聚态物理、天文物理，等等。

（四）为什么有不少高能物理学家积极赞成建造超大对撞机呢？原因如下：

A.高能物理学是二战后的一个新兴领域，此领域70年来有了辉煌的成就，验证了“标准模型”，使人类对物质世界中三种基本力量有了深入了解。可是还有两项大问题没有解决：

甲）对剩下的第四种基本力量——引力的深入了解还有基本困难。

乙）还没能了解如何统一力量与质量。

希望解决此二问题当然是所有物理学家的愿望。

B．有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”，从而为人类指出解决此二问题的方向。

但是，今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子，只是一部分高能物理学家的猜想。多数物理学家，包括我在内，认为超对称粒子的存在只是一个猜想，没有任何实验根据，希望用超大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。

（五）70年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢？没有。假如高能所建议的超大对撞机能实现，而且真能成功地将高能物理学更推进一大步，对人类生活有没有实在好处呢？我认为短中期内不会有，30年、50年内不会有。而且我知道绝大多数物理学家都同意我的这个说法。

（六）中国建立高能所到今天已有30多年。如何评价这30多年的成就？今天世界重要高能物理学家中，中国占有率不到百分之一二。建造超大对撞机，其设计以及建成后的运转与分析，必将由90％的非中国人来主导。如果能得到诺贝尔奖，获奖者会是中国人吗？

（七）不建超大对撞机，高能物理就完全没有前途了吗？不然。我认为至少有两个方向值得探索：A.寻找新加速器原理。B.寻找美妙的几何结构，如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱，符合当今世界经济发展的总趋势。

（摘编自杨振宁《中国今天不宜建造超大对撞机》，有删改）

【注】丘成桐：出生于1949年，美籍华人，哈佛大学终身教授，国际知名数学家。证明了卡拉比猜想，1982年度荣获最高数学奖菲尔兹奖，是第一位获得这项被称为“数学界的诺贝尔奖”的华人，也是继陈省身后第二位获得沃尔夫数学奖的华人。

杨振宁：出生于1922年。1957年，与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖。在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出了里程碑性的贡献，是世界公认的超一流科学家。

6 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：

科技创新特别是原始创新要有创造性思辨的能力、严格求证的方法，不迷信学术权威，不盲从既有学说，敢于大胆质疑，认真实证，不断试验。原创一般来自假设和猜想，是一个不断观察、思考、假设、实验、求证、归纳的复杂过程，而不是简单的归纳。假设和猜想的创新性至关重要。爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”如果选不准，即使花费很大精力，也很难做出成果。广大科技工作者要树立敢于创造的雄心壮志，敢于提出新理论、开辟新领域、探索新路径，在独创独有上下功夫。要多出高水平的原创成果，为不断丰富和发展科学体系作出贡献。科学研究特别是基础研究的出发点往往是科学家探究自然奥秘的好奇心。从实践看，凡是取得突出成就的科学家都是凭借执着的好奇心、事业心，终身探索成就事业的。有研究表明，科学家的优势不仅靠智力，更主要的是专注和勤奋，经过长期探索而在某个领域形成优势。要鼓励科技工作者专注于自己的科研事业，勤奋钻研，不慕虚荣，不计名利。要广泛宣传科技工作者勇于探索、献身科学的生动事迹。好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体。

（摘自习近平《在科学家座谈会上的讲话》）

材料二：

好奇心驱动是指通过教育方式推动好奇心由内驱力转化为动机驱动，激发学生不断探索。当前我国科技创新政策中关于科教融合的探索主要集中在高等教育阶段，基础教育阶段的科教融合在一定程度上被忽视。实际上，高等教育更偏向于对人类社会已经编码化的知识进行系统化传授和学术化训练，着力提升学生的理论思维和学术能力。有关研究表明，好奇心和创造性思维培养的关键在于基础教育时期的科学引导，创新型人才所必需的基本素质不能仅由高等教育提供，所以，应从基础教育时期开始加强对儿童科学好奇心的培养。

注重选拔优秀学生投身基础研究，通过实施拔尖创新人才培养计划助其成长为未来科技领军者。为解决服务国家重大战略需求的高水平人才紧缺问题，教育部在部分高校推出了“强基计划”、加强数学、物理、化学、生物等基础学科建设和拔尖人才培养，将好奇心驱动与国家需求驱动结合，吸引具有创新潜质的优秀学生成为科技人才后备力量。

在国家层面出台更多政策扶持基础研究，建立开放包容的创新生态体系。基础研究不仅需要自由空间及社会给予的宽容态度，也需要政府给予长期稳定的政策支持。基础研究与新技术是互相促进的关系，基础研究能够为新技术提供原理，新技术反过来会拓展基础研究。所以，应基于校企合作探索科教融合的人才培养模式，引导企业以适当形式加大对高校基础研究和人才培养的支持；鼓励社会以捐赠和建立基金等方式多渠道投入，扩大基础研究的资金来源；创造有利于基础研究的良好科研生态，建立健全科学评价体系、激励机制，鼓励广大科研人员解放思想、大胆创新，让科学家潜心搞研究。

（摘编自李珍《好奇心、创造性思维与科技创新》）

材料三：

好奇心会激活记忆回路，帮助大脑更好地保留新信息。一项发表于2014年的研究进行了这样的实验：研究者会询问参与者一些日常琐碎的问题，并让他们评估对答案的好奇程度。例如“披头士乐队的哪首单曲霸榜时间最长”或者“地球上唯一已知的方形树干生长在哪里”。接着参与者需要在功能性磁共振成像设备中等待14秒钟，才能获得答案。在等待期间，参与者会看一些中性、没有情绪倾向的人脸图像。这项研究发现，人们更容易记住那些激发他们好奇心的问题的答案。奇怪的是，他们也更容易回忆起和这些问题配对出现的人脸图像。大脑成像显示，在这一期间，参与者的大脑海马活动增强，而海马对构建记忆至关重要。该研究的第一作者、英国卡迪夫大学首席研究员马赛厄斯·格鲁伯将好奇心比作一个“漩涡”：它不仅会让大脑记住想知道的内容，还会吸入这一内容周围的附加信息。

凡是被孩子们询问过一连串“为什么”的成年人都知道，孩子们拥有强大的好奇心。根据基德的研究，好奇心神经回路中的基本元素，在生命早期似乎就已经存在了。基德说，对婴儿好奇心的研究表明，这些神经回路早已准备好在一生中引导他们获取知识。婴儿会最大限度地从环境中学习，似乎能意识到意料之外的事件都可能是机会。他们对信息量大的刺激有强烈偏好——人脸会比玩具卡车更有吸引力，而语言会比非人类的声音更具魅力。婴儿对任何新鲜事物都充满好奇，即使是还不会说话的婴儿都能意识到自己的知识不足。基德发现，当儿童感到不确定时，他们会继续尝试学习更多知识，并把学到的知识都储存起来。然而一旦他们觉得自己理解了这些东西，就会对其失去兴趣。在2012年一项颇具影响力的研究中，基德和同事向7～8个月大的婴儿展示了物品从盒子中弹出来的动画场景。她使用眼动追踪仪测量了婴儿的注意力被这些场景吸引的时间，发现他们更喜欢那些复杂程度中等的情景，那些不太容易预测但略带惊喜的情景效果最佳。研究者将这一现象称为“金发姑娘效应”，即人们倾向于选择“刚刚好”或适中的挑战。

（摘编自莉迪娅·登沃斯《好奇心，滚起认知的雪球》）

包括基德在内的很多研究者都对好奇心充满兴趣，他们的研究领域涉及①______、教育学和心理学等。当我们处于“睁大眼睛、充满求知欲”这种所谓的好奇状态时，②______？科学家正试图构建出整个过程，探究大脑如何关注新奇事物，如何触发海马活动而③______的。