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超弦理論靈魂的存在

生活 更新时间:2025-01-31 09:26:48

作為一個崇尚秩序對于宇宙規律有着偏執執念的物理學家來說,愛因斯坦的後半生的是痛苦的。面對着革命性的量子反叛者,信奉經典學派的愛因斯坦,如同站在風中的劍客一般,用自己卑微的力量,捍衛着自己心中最偉大的信念。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)1

雖然他亦是量子力學的奠基人之一,但在他最後的三十年裡,他卻幹着一件跟主流物理學界格格不入的事情。

尋找着他心中的完美理論:統一場論。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)2

如同持續已久的波粒之争一般,量子力學與愛因斯坦的成名絕技廣義相對論,亦是有着不可調和的矛盾。

一個描述的是最微觀的粒子,一個描述着我們宇宙最宏觀的運作規律。

一個的底層邏輯是不确定且随機的,一個的運行法則卻又精确地控制着宇宙萬物的運行。

愛因斯坦想着:上帝老頭子絕對不可能吃飽了沒事幹,給你整出兩套物理的終極規律,在你看不見的地方使勁扔骰子,在你目所能及的地方又不扔骰子。

量子力學和我的廣義相對論,要麼隻能活一個,要麼這兩者都得死。宇宙之間一定有一個統一的規律,能徹底解釋我們宇宙中的一切。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)3

于是乎,他開始了他這輩子艱辛的工作,一個人踏上了尋找一個能在所有框架下包羅萬象描述所有自然力的統一場論。激勵他的不是功名利祿,而是他心中最熱愛的東西:宇宙最本質的規律。

我們的宇宙是一個奇迹,而這個奇迹又絕對是最簡單的。它的基本原理是那麼的簡潔,而又那麼的普世。愛因斯坦被其深深地吸引了,宇宙最本質的真相,仿佛一個若隐若現的絕色少女,迷人而又神秘,彈奏着最美妙的音樂,他也因此而沉迷。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)4

于是乎,從他的得意之作廣義相對論開始,他開始了調和與量子力學矛盾的工作。但如同老舊的武器即使再升級也沒有辦法打敗現代的高科技裝備一樣,他花費了人生中最後的三十年,但卻一直離他的夢想遙不可及,最終隻有遺憾而終。

愛因斯坦之所以沒能成功實現他的夢想,并非能力不夠,實在是其未到時候罷了。當時的量子力學的數學基礎雖然已經打好,但是自然力和物質的許多特征和性質在那個時代,我們仍然對他們知之甚少。量子場論還沒有徹底建立,除了引力和電磁力,弱力和強力在當時物理學家也都還沒有搞明白。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)5

但随着時代的發展,通過無數物理學家的努力,他們在克服重重困難以後,繼承前人的成果,發揮自己的聰明才智。到了如今,愛因斯坦的統一場論夢想,已經逐漸看見了曙光。

晚年的愛因斯坦即使願望再怎麼強烈,但方法和時間不對,努力也最終隻能付之東流。現在的我們,雖然還未徹底弄明白,但一個成型的統一場論結構卻在無聲無息的進程中,由無數物理學家添磚加瓦,漸漸地成型了。

雖然還未徹底讓所有人信服,雖然也隻是一種數學上的強行解釋,但好歹也是存在了一個原則上解釋得通的理論。而這個理論,被為命名超弦理論。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)6

過去的幾十年中,超弦理論随着多次革命以後,已經漸漸在理論上成熟了。它是我們前人知識的集大成者,融合了我們人類最高最深刻的物理學發現。小到最基本的物質,大到我們的宇宙星辰,都能夠在超弦理論中尋找到一些合理的解釋。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)7

愛因斯坦的相對論統一了時空,量子場論的發展讓我們對微觀世界的了解更加深入。但如果超弦理論真的是正确的話,那麼我們深入最微觀的時空中(量子尺度),我們就會驚訝地發現,原來我們的世界并非由一個個物質點構成。我們的宇宙或許便是一種高維宇宙的投影,更高維度的信息隐藏在我們無法觀測的高維時空當中。這些複雜的高維時空結構,蜷縮在更複雜的高維宇宙當中,我們幾乎不可能直接觀測到。

但幸運的是,我們人類是聰明的。雖然不能直接觀測,但通過一些數學論證和側面證據,我們依然可以擁有一把通往高維時空的鑰匙。通過理解超弦理論的思想,宇宙最深層次的奧秘将通過我們的探索,展露無遺。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)8

雖然目前還有着其它統一場論的相關研究,比如以彭羅斯為代表的圈量子引力理論。但真正成為主流的,還得是超弦理論。可以說目前的理論物理界,超弦理論,幾乎已經成為了唯一的正規軍。

雖然我們還沒有辦法徹底證實超弦理論的正确性,但懷疑論并不能阻止我們前進的腳步。一切科學的發展,永遠都是在問題中解決問題。在當今這個時代,要真正完成愛因斯坦的夢想,沿着超弦理論這條路,大概率是正确的。

超弦理論靈魂的存在(超弦理論第一講)9

接下來一段時間,我将結合相關知識和《宇宙的琴弦》這本書,用最通俗易懂的語言,向各位介紹超弦理論最主要的思想和理論研究成果。

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