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【第六課:萬有理論】
目前數(shù)學(xué)學(xué)困局有62種,此系列早已講過真空災(zāi)變,引力量子化,暗物質(zhì)粒子等烏云。后續(xù)這62種烏云我就會提到,這一系列我會漸漸更新,后續(xù)恐怕得更新好幾年。
在這種烏云中,最大的一朵只有一種。這也是本期內(nèi)容的核心內(nèi)容。在數(shù)學(xué)學(xué)烏云系列中,我會先從最大的一朵烏云講起,這樣大家就有了一個整體框架,然后更新的內(nèi)容會在這個框架內(nèi)舉辦。這樣學(xué)習(xí)上去會更系統(tǒng),也更有效率。
回歸題外話,假如你對所有化學(xué)現(xiàn)象都不斷追問緣由,那最后的誘因一定是因果律失效的終極問題。反過來講,假如我們從這個終極問題出發(fā),才能到達任何化學(xué)現(xiàn)象。
在科學(xué)史上,化學(xué)學(xué)家?guī)缀醵急种唵味y(tǒng)一的信念,化學(xué)學(xué)家在對待兩個表面上看上去毫不相關(guān)的自然現(xiàn)象總喜歡嘗試著統(tǒng)一高一物理天體運動知識點,找尋它們之間更深層次的共同緣由,逐漸迫近終極問題。
終極問題對應(yīng)著終極理論。終極理論也就是萬有理論(ToE)
綜觀整個數(shù)學(xué)學(xué)史,正是因為我們?nèi)匀汇裤浇K極理論,才帶動了科學(xué)的發(fā)展。
早在17世紀(jì),人們?nèi)匀灰詾樘祗w運動和拋物運動是由不同的化學(xué)機制控制。
直至牛頓的出現(xiàn),才將月球上物體運動和天體運動統(tǒng)一上去,我們才曉得天體運動和蘋果落地原先是由同一種力量控制。
1865年之前,人類其實早已曉得了吸鐵石的存在,也曉得雷電現(xiàn)象。并且絕對想不到吸鐵石和閃電有哪些相同之處。直至麥克斯韋等式組的出現(xiàn),才將這兩種“毫不相關(guān)”的現(xiàn)象徹底統(tǒng)一上去,如今我們曉得,光,電,磁,物理反應(yīng)這四種完全不同的現(xiàn)象,雖然都是由電磁作用導(dǎo)致的。
20世紀(jì)初,量子熱學(xué)的出現(xiàn),統(tǒng)一了原子理論和牛頓熱學(xué)。
1905年,狹義相對論統(tǒng)一了質(zhì)量和能量,時間和空間。
1915年,廣義相對論統(tǒng)一了時空和引力。
20世紀(jì)40年代,化學(xué)學(xué)家統(tǒng)一了電磁理論,狹義相對論和量子熱學(xué),進而提出量子電動熱學(xué)。
20世紀(jì)60年代,弱力和量子電動熱學(xué)又被統(tǒng)一,產(chǎn)生了電弱理論。
現(xiàn)在,化學(xué)學(xué)學(xué)家一邊在統(tǒng)一強力和電弱理論,也就是大統(tǒng)一理論(GUT)。
另一邊,又在統(tǒng)一量子熱學(xué)和廣義相對論,也就是量子引力理論。
然后,量子引力理論將與大一統(tǒng)理論再度統(tǒng)一,也就是預(yù)期中的萬有理論!
所以就目前來說,化學(xué)學(xué)距離萬有理論還為潮流早!目前比較可能實現(xiàn)的則是大統(tǒng)一理論!
哪些是大統(tǒng)一理論?
大爆燃模型預(yù)測,宇宙中所有的粒子和四種基本斥力都起始于大爆燃之初的奇(qi)點。
在宇宙大爆燃的第一個頓時,也就是在第一個普朗克時間內(nèi),宇宙氣溫曾處于普朗克體溫。所有的力和物質(zhì)都是同一種事物。
當(dāng)宇宙的年紀(jì)超過第一個普朗克時間后,氣溫降到10^31攝氏度,時間為10^-35秒時高一物理天體運動知識點,數(shù)學(xué)規(guī)律才開始生效,這一階段引力率先與其他三種力脫離下來
當(dāng)時間達到10^-32s時,氣溫降至10^26攝氏度。強力又脫離下來。
當(dāng)時間達到10^-12s時,氣溫降至10^15攝氏度,能量為。弱力和電磁力再度脫離。至此,四大基本斥力全部完成分離。
大爆燃以后的宇宙平均氣溫逐漸減少,引力,強力,弱力和電磁力依次分離開來。
逆行推理,只要我們在粒子對撞機中不斷提升粒子撞擊時的能量和濕度,還能見到電磁力率先會合并弱力,再合并強力,最后合并引力。
然而目前的實驗裝置創(chuàng)造的能量和濕度,只還能見到弱力和電磁力的合并。還遠不足以達到合并強力和引力的程度。
所以,現(xiàn)階段我們只能完成弱力和電磁力的統(tǒng)一,也就是電弱理論。
然后電弱理論會嘗試統(tǒng)一強力,最終完成大統(tǒng)一理論。
但大統(tǒng)一理論假如要統(tǒng)一引力,則人工創(chuàng)造的氣溫須接近普朗克體溫,這對實驗來說,幾乎是不可能實現(xiàn)的。所以統(tǒng)一引力的理論須要避開這些幾乎難以完成的實驗,重新建立新的引力嘗試統(tǒng)一引力,例如量子引力理論和超弦理論。
超弦理論會成為終極理論嗎?
在弦理論中,基本粒子只是一個近似值,假如放大這種粒子,都會發(fā)覺它們都是由一根小弦構(gòu)成的,這種弦有時打開,有時閉合。那些弦如同皮筋一樣,也存在張力,也可以震動。
就和鋼琴弦一樣,不同的震動形式可以形成不同的波。
假如震動形式不同,這么都會形成第一種波,第二種波,第三種波依次類推,不同震動的波在量子尺度上都會表現(xiàn)成不同類型的粒子。
通過弦理論的估算,有些弦震動出的結(jié)果像光子,有些弦震動像引力子。
假如我們相信,所有的基本粒子都是由更小尺度的弦構(gòu)成,我們自然可以相信引力子也是由弦構(gòu)成的。
然而弦理論是一種遭受非議,由于它不符合了“如無必要,勿增實體”的觀念。
有了弦理論,引力子是可以和標(biāo)準(zhǔn)模型融洽了,而且又形成了更多的問題暫時未能解決。
第一個問題,所有弦的震動都表現(xiàn)得像是玻骰子,例如光子和引力子!
然而我們的世界卻真實存在著像電子這樣的費米子,根據(jù)弦理論,所有震動模式的弦都難以生成費米子,這與客觀事實遵守!
第二個問題,在弦理論的預(yù)測中,會形成質(zhì)量會虛的超光速粒子-快子。“快子”的質(zhì)量是一個正數(shù)的平方根。
第三個問題,我們感知到的宇宙是四維時空,是三個維度的空間加上第四維度的時間。而且弦理論卻只能適用于26維度的宇宙。弦理論適用的宇宙和我們真實的宇宙相差甚遠。
這三個問題引起超弦理論目前也停滯不前!
還有理論覺得,其實這個世界原本就沒有哪些萬有理論!
首先我們思索一下,數(shù)學(xué)理論的本質(zhì)是哪些?
數(shù)學(xué)理論的本質(zhì)無非就是對自然現(xiàn)象的歸納和總結(jié),但并不能解釋自然現(xiàn)象為什么這么。
我們不生產(chǎn)現(xiàn)象,我們只是現(xiàn)象的歸納工。
假如自然現(xiàn)象本就是獨立的,而不存在一個可以延展出各類自然現(xiàn)象的最基本現(xiàn)象。
這么萬有理論就不可能成功。
由于萬有理論的意義就是將所有自然現(xiàn)象歸納到一個理論中,從這個最基礎(chǔ)的萬有理論出發(fā),就可以解釋任何自然現(xiàn)象。
化學(xué)理論只能基于現(xiàn)象,假如現(xiàn)象本不這么,則理論則也該不這么。
最后,說一下我自己的看法,我覺得萬有理論可能永遠不會實現(xiàn),由于真正意義上的萬有理論意味著數(shù)學(xué)學(xué)的停滯,我們僅基于一個理論就足以解釋宇宙中的所有現(xiàn)象,這是非常憤慨的。
自然規(guī)律還不足以可憐到人類僅有幾百年的時間就被完全把握了。
追求數(shù)學(xué)學(xué)的統(tǒng)一是探求宇宙的驅(qū)動力,而不是終點。我一直相信一句話:已知圈越大,未知圈就更大。