当我们翻开漫长而辉煌的人类文明史,在那个遥远而荒芜的时代,人类的先行者们在原始的大森林里一边刀耕火种、与猛兽搏斗,一边仰望星空,陷入茫茫的思索当中。
这一思索,就是数万年之久。
直到某一天,人类的先行者掌握了“1+1=2”。

也就是在那一刹那,人类文明的大门悄然开启,在这颗蔚蓝色的星球上绽放出夺目的光芒。
当人类掌握了“1+1=2”之后,再次陷入了更加漫长的思索。
这一思索,数万年的时间又过去了。
直到3600年前,古埃及人继续思考着:如果将“1+1=2”的式子挖个空变成“1+( )=2”,然后我们将这个括号用“x”来表示,就变成了“1+x=2”,于是,“方程”就诞生了。
时间在岁月的长河中不紧不慢地流淌着,在茫茫的宇宙中,最不缺的就是时间。

一转眼,人类来到了17世纪后半叶,牛顿和莱布尼茨分别独立创立了微积分。数学家们再次陷入了思考,如果方程的解不是一个“数”,而是一个“函数”会怎么样呢?于是,“微分方程”诞生了。
是的,“微分方程”的解就是一个“函数”。
也就是说,当我们在解“一般方程”时,是为了求出“未知数”。
而当我们解“微分方程”时,则是为了求出“未知函数”。
“微分方程”将“函数”与其“导数”相关联,“函数”通常表示“物理量”,而“导数”表示其变化率。

通常情况下,“微分方程”分为“常微分方程”和“偏微分方程”。
当“未知函数”是“一元函数”时,叫“常微分方程”。
而当“未知函数”是“多元函数”时,就叫做“偏微分方程”。
许多物理或是化学的基本定律都可以写成“微分方程”的形式。
人们在研究“光”和“声音”在空气中的传播,以及池塘水面上的波动,这些都可以用同一个“二阶”的“偏微分方程”来描述,这就是著名的“波动方程”。

“波动方程”就是描述波动现象的“偏微分方程”,它的一个很重要的性质就是“传播速度有限”。
“波动方程”的“解”表明,“波”总是以“有限”的“速度”进行传播。在真空中,“电磁波”以“光速”进行传播。
这一重要的特性,导致了“狭义相对论”的建立。在1905年那个奇迹之年,爱因斯坦凝视着这个“波动方程“,意识到光速的绝对性。于是,“狭义相对论”破土而出。
在“狭义相对论”里,将“光速”作为“速度”的上限。

“光速不变原理”是“狭义相对论”的两个最基础的“假设”之一。
在真空中的“光速”在所有惯性参考系中相同,且是任何物质或信息传递的“极限速度”。
当故事讲到这里时,“1+x=2”这个方程的解,还是确定的点或路径。
随着故事的继续讲述,时钟指向20世纪20年代,“1+x=2”这个方程的解再次颠覆了人们的认知。
“1+x=2”这个方程的解,不再是确定的路径,而是“概率的分布”。

在量子力学所描述的微观世界中,波函数也是一个微分方程(薛定谔方程)。
在量子力学的世界里,方程的解是“概率的分布”,我们无法同时确定一个粒子的位置和动量。
这时,我们可以将微观世界的一个粒子比喻为一个在舞台上的魔术师,他成功地将手中的杯子变没了,然后杯子又出现了。

但是很快,魔术师也不见了,很快又出现了。
紧接着,舞台也不见了,紧接着又出现了。
最后,在场的所有观众也变得极不稳定,时而出现,时而消失。
这种现象,如果发生在最小的尺度上,我们说时空在“涨落”。
这时,一个大胆的设想诞生了:宇宙最基本的单元,是否并不是点状的粒子,而是一维振动的“弦”?

在弦理论中,“1个弦”加上“1个弦”不再是一个简单的“1个粒子”加上“1个粒子”等于“2个粒子”的确定性过程。
取而代之的,是一个无比复杂的函数,这个函数的计算依赖于所有可能的世界面(即弦在时空中扫过的轨迹)的叠加。
但在这个复杂函数的底层逻辑中,它依然遵循着由“1+1=2”所奠基的整个数学体系。
“1+1=2”演化出来的“方程”的解,不再是数,不再是函数,甚至不再是概率分布,而是整个“相容的宇宙”本身。
时间漫长,沉默无言。人类文明经过数万年的积淀,形成了宠大而繁杂的体系。
但是,一切都写在简洁的“1+1=2”里。