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超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

作者:陈璞实观

之前我介绍了有关相对论和量子力学的矛盾问题,双方仿佛是仇人一般,一见面就分外眼红。但好在有弦理论这个和事佬,勉强能让双方稍微安静一下,坐下来好好谈一谈。

今之文,我将简单介绍一下弦理论的主要思想和基本论点。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

我之前讲过,为了实现统一场论,爱因斯坦用它最后的三十年孤注一掷,最终失败。但在它那个年代,统一场论理论的发展还十分青涩,连强力和弱力都还没有发现,他企图统一的也只不过是电磁力和引力而已。

虽然爱因斯坦成了一个孤独的逆行老头,与主流物理界之间相互孤立,但毫无疑问的是,他行走的方向,是正确的。某种程度上来说,他又一次成为了时代的先行者。

现代的物理学界,有越来越多的物理学家相信,统一场论离我们越来越近了。而实现它的最先进的武器,无疑便是弦理论。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

弦理论,顾名思义,它认为万物在最微观的层面并不是由一个个点组成的。万物的本质是如同钢琴的弦,通过振动产生了我们认识的世界。弹过钢琴的人都知道,不同的弹奏方式会产生不同的弹奏音律。弦理论也与此类似,每种弦在振动时也具有不一样的振动模式。

只不过跟钢琴的振动频率不同,它并不能形成我们能够听到的声音,而是通过振荡形成一个个粒子。通过不同的振动模式,产生的物质的质量和力荷也将会有所不同。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

每种物质都具有不一样的结构和性质,从远处看仿佛就跟一个个小点差不多。但如果我们深入到物质中最里面去我们就会发现,这些物质根本就不是一个个点状的粒子,而是如同一根根弹簧一样的振荡的丝线。有的是闭合的小环,有的则是开弦,我们美妙的世界就在这群欢快的橡皮筋的跳动中诞生了。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

但弦理论的创立却不仅仅是给我们跳跳舞那么简单,很有可能就是这简简单单地改变一下物质的结构,我们就有可能找到解决量子力学和相对论矛盾的办法。在弦论中,粒子本身和它的性质,都是弦共振模式下同一物理特性的体现。物质的质量,四大基本作用力,都可以在弦理论中找到创生的机制。

这一次,跟爱因斯坦那个时代不同,我们终于有机会说我们可能找到了一个彻底的终极理论。宇宙中所包含的一切,都能在弦理论的框架里找到解释。一切理论,都可以建立在弦理论的基础之上自然推导出来。

但正是因为弦理论是目前几乎唯一有希望解决统一场论的候选理论,它未来可能展示的力量过于强大了。所以,如同一个寒江孤影的剑客一般,弦理论也遭到了许多经典派物理学家的批评。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

一般的物理学家虽然也比较看好弦理论的发展,不过大多数都还是保持着谨慎的态度。只在有限的范围内运用弦理论的基本思想和其对于物质描述的结构创新。至于说它究竟是不是未来唯一的统一理论,大多数都还是保持怀疑的。而在一些重心放在量子引力的研究的理论物理学家来说,相关的批评可能也会更加激烈一些。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

当然,还有一些固执的持还原论思想的学者,觉得一旦弦理论成功建立,我们就能够运用它来预测宇宙的一切了。世界的一切本质上是简单的,只要我们能用理论解释最微观的物理学过程,那么我们从宏观上则一定能对其做出精确的预测。

但事实真的是如此吗?我们的宇宙真的就是完完全全遵循着物理学规律精确运转的机器吗?生命的存在难道只不过是物质之间偶然的聚合吗?

因为他们的存在,我们也不由得思考这么一个问题。如果有一天弦理论真的发展起来了,然后我们就能够庄严地宣告说物理学已死吗?

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

在搞混沌理论的人眼中,他们认为我们即使获得了最基本的宇宙规律,但我们依然没有办法准确无误地认识宇宙中的所有事情。当一个系统的复杂程度增大到一定程度时,总会出现一些我们预料不到的事情来影响整个系统的运行。单个的物质我们或许精准预测,但一旦多个系统物质同时发生影响时,其结果最终也会变成不可计算。

超弦理论第五讲:寒江孤影的弦理论

所以很有可能,弦理论即使最后能成功成为所有物理学理论的基础理论,但并不代表着我们人类就能认识宇宙的一切了。理论是一方面,实际是一方面。统一理论并不是说要把世间的万物放在一块一下子全部解决了,而是说我们要找到一个最深层次的理论来帮助我们认识宇宙。

即使统一理论最后成功建立了,也不代表着物理学的死去。相反,这将给我们认识宇宙打下坚实的基础,它能够让我们相信,宇宙是可以理解的。

好了,有关弦理论的简单介绍到这里就结束了。不过我要说明的是,这只是开胃小菜,在未来的节目中,我将更加详尽地向各位介绍弦理论的思想

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