“物理”,是人類研究宇宙中物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科,簡(jiǎn)單來說,數(shù)學(xué)就是一門探求宇宙本質(zhì),挖掘宇宙起源奧秘的學(xué)問。月球上的每位人都想找到生命的意義,而且生命存在的“意義”沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,每位人都能找到屬于自己的意義,而在數(shù)學(xué)學(xué)中,我們可以去探求宇宙存在的意義,以及宇宙演變的過程。
每每我們談到科學(xué)家,第一時(shí)間想到的肯定是化學(xué)學(xué)家的名子,例如說“牛頓”“愛因斯坦”“霍金”這些著名的科學(xué)家都是化學(xué)學(xué)家,同時(shí)化學(xué)學(xué)家的物理通常都不會(huì)太差,這種頂尖數(shù)學(xué)學(xué)家都是出乎我們想像的“天才”。
化學(xué)學(xué)家的偉大在于她們的發(fā)覺可能會(huì)改變整個(gè)世界,數(shù)學(xué)學(xué)仍然在打造著我們對(duì)這個(gè)宇宙的基本認(rèn)知,例如說愛因斯坦的廣義相對(duì)論直接改變了我們對(duì)時(shí)空的認(rèn)知,哈勃證明了宇宙在膨脹,直接改變了人類對(duì)宇宙整體的認(rèn)知,量子熱學(xué)的誕生改變了我們對(duì)微觀粒子的認(rèn)知,甚至讓我們對(duì)宇宙的本質(zhì)形成了懷疑。
目前,人類數(shù)學(xué)學(xué)兩大理論基礎(chǔ)是“相對(duì)論”和“量子熱學(xué)”,可以說人類對(duì)宇宙的全部認(rèn)知都包括在這兩個(gè)理論中了,但是這兩個(gè)理論之間卻存在著和比較大的“矛盾”,為何量子熱學(xué)和相對(duì)論難以相容呢?
相對(duì)論,是愛因斯坦提出的理論,可以分為“狹義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論”,是一門研究“時(shí)空”和“引力”的理論,在近來一些年,化學(xué)學(xué)家覺得人類現(xiàn)今的數(shù)學(xué)理論可以分為“經(jīng)典理論”和“非精典理論”,所有的量子理論都屬于“非精典理論”,倘若從這個(gè)角度去思索的話,相對(duì)論也應(yīng)當(dāng)屬于“經(jīng)典”理論,這兒的精典是指類似于精典熱學(xué)這些構(gòu)建于人類的認(rèn)知和常識(shí)的理論。
愛因斯坦的相對(duì)論對(duì)人類世界影響深遠(yuǎn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比量子熱學(xué)的影響大,狹義相對(duì)論的質(zhì)能多項(xiàng)式成為了人類核能的基礎(chǔ)經(jīng)典物理相對(duì)論和量子物理,不論是核電站還是原子彈都構(gòu)建在質(zhì)能多項(xiàng)式這個(gè)理論基礎(chǔ)之上。
在人類的傳統(tǒng)認(rèn)知中,質(zhì)量和能量是八桿子打不著的兩個(gè)觀點(diǎn),并且在相對(duì)論手指出,質(zhì)量和能量似乎是等價(jià)的,物質(zhì)具備的能量會(huì)以質(zhì)量的方式彰顯下來,因而所以的物質(zhì)也許就具備著大量的能量,并且只有在非常極端的環(huán)境下,物質(zhì)內(nèi)具備的能量能夠被釋放下來。
在廣義相對(duì)論中,重新定義了時(shí)空和引力,精典熱學(xué)崛起于牛頓定義了引力這個(gè)概念,愛因斯坦第二次定義了引力,他覺得引力并不是某種力,是“時(shí)空彎曲”,一個(gè)物體的質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致時(shí)空的彎曲,質(zhì)量越大,物體的密度越高,讓時(shí)空彎曲的程度就越高。不只是空間會(huì)彎曲,時(shí)間也會(huì)彎曲,由于時(shí)間的本質(zhì)就是在描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的數(shù)學(xué)量,當(dāng)空間形成彎曲時(shí),物體在這個(gè)彎曲空間聯(lián)通的時(shí)間也會(huì)相對(duì)變慢。
相對(duì)論主要研究在高速運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)引力場(chǎng)的情況下物質(zhì)的規(guī)律,可以說相對(duì)論就是人類研究宇宙中宏觀物體的理論基礎(chǔ)。
相對(duì)論的提出,間接地促成了量子熱學(xué)的誕生,愛因斯坦也為量子熱學(xué)提供了許多幫助,他是量子熱學(xué)重要的奠基人之一。
時(shí)至今日,量子熱學(xué)依然是最讓人吃驚和困惑的理論,由于量子熱學(xué)中的一些現(xiàn)象完全顛覆了我們的認(rèn)知,但是在精典熱學(xué)中完全沒有類似的現(xiàn)象,相對(duì)論只要你仔細(xì)思索一下才會(huì)會(huì)發(fā)覺,愛因斯坦的理論還是很合理的,而且量子熱學(xué)中的想像會(huì)讓你懷疑這個(gè)世界的本質(zhì)。
在薛定諤這個(gè)貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)中,貓的生死由鐳的衰變決定,而且鐳的衰變時(shí)間是難以預(yù)估的,它可能早已衰變了,也可能永遠(yuǎn)不會(huì)衰變,只有你打開裝著貓的袋子能夠判定這個(gè)貓的生死,并且你打開袋子的動(dòng)作會(huì)造成倉鼠的死亡,所以在你沒有觀察這個(gè)貓的時(shí)侯,貓的狀態(tài)就和鐳一樣,處于“又生又死”兩種狀態(tài)的疊加態(tài)中。
后續(xù)的一系列研究強(qiáng)調(diào),觀察者的觀察可能會(huì)影響宇宙中已然發(fā)生的客觀現(xiàn)實(shí),在我們觀察不到的地方,所有的量子都是處于“波粒二象性”的疊加態(tài)中,只有在我們觀察后就能確定這個(gè)量子的狀態(tài)。
還有“量子糾纏”這樣的神奇現(xiàn)象,我們暫時(shí)未能解釋為何量子糾纏后的兩個(gè)量子可以在頓時(shí)作出變化,雖然這些變化不傳遞信息,它一直是超遠(yuǎn)距離的“瞬間作用”。
量子熱學(xué)主要是研究宇宙最基本單位的構(gòu)成和變化,也就是各類基本粒子是如何組成我們這個(gè)宇宙的。
好多人覺得,量子熱學(xué)和相對(duì)論的矛盾是由于“量子糾纏”這個(gè)現(xiàn)象難以解釋,由于在相對(duì)論中是不容許超光速現(xiàn)象存在的。
雖然相對(duì)論和量子熱學(xué)最大的矛盾并不是量子糾纏,而是兩個(gè)理論對(duì)于四大基本力的解釋未能相容,同時(shí)在物理上也難以相容。量子熱學(xué)目前早已統(tǒng)一了宇宙中的三種基本力:“電磁力”“弱力”“強(qiáng)力”,然而量子熱學(xué)難以解釋引力的是如何存在的。
量子熱學(xué)覺得宇宙中的一切現(xiàn)象和力的傳遞都可以被視為基本粒子交換形成的,并且引力難以量子化,量子熱學(xué)為了解釋引力打造出了“引力子”這個(gè)概念,并且一直沒有找到真正的引力子,相對(duì)論對(duì)引力的描述才是最正確最合理的。同時(shí)在物理上,二者也難以相容,難以被歸納于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型下,可以說引力是量子熱學(xué)解釋整個(gè)宇宙的最后一塊拼圖,然而量子熱學(xué)雖然對(duì)引力有些無能為力。
除此之外,兩個(gè)理論的宇宙觀也存在矛盾,從量子熱學(xué)的角度去思索,這個(gè)宇宙是遵照“決定論”的,而在量子熱學(xué)中,宇宙的本質(zhì)是非決定論,一切都是不確定的。
量子熱學(xué)和相對(duì)論是從不同尺度描述宇宙的兩個(gè)理論,一個(gè)描述宏觀,一個(gè)描述微觀經(jīng)典物理相對(duì)論和量子物理,存在難以相容的地方很正常。其實(shí)人類未來的理論,可以整合這兩個(gè)理論,成為真正的“大一統(tǒng)理論”。