吕司长最终还是没有说动王峰,于是便只能告退。
不过想一想这才是正常的,有哪一个能够取得瞩目成功的大科学家,或者是企业家,政治家不是自主性非常强的那种?
如果一个人很容易被别人给说动的话,那他也就不是能够做成大事的人了。
这并不是说这个人一意孤行,听不进去别人的劝告,而是他有着自己的坚持,有自己的理想和目标。
大统一理论难吗?
非常难!
统一电磁力和强相互作用力难吗?
仅次于大统一理论了,否则的话他也不会被放在后面来解决。
在微观,量子场论——是狭义相对论(质能转化)、量子力学(概率和不确定性)、以及经典场论(相互作用的场模型),三者相结合的产物,又称相对论量子场论。而在量子场论中,可以根据电磁力、弱力、强力,进步细分为:
电磁力的量子场论——量子电动力学。
强力的量子场论——量子色动力学(因夸克的色荷得名),或量子强动力学。
弱力的量子场论——量子弱电理论(电磁力和弱力可以统一),或量子弱电力学。
那么,关于强弱电三种力的量子场论,又统称为——粒子物理标准模型。并且,随着标准模型中,所预测的粒子全都被实验成功验证——这意味着,这个理论框架已经完备。
然而,不仅如此,根据宇宙大爆炸模型学,物理学家发现,电磁力、强力、弱力原来是一个大统一的“超力”,理论计算表明:
在10^-43秒(即普朗克时间),温度10^32K,在10^-36秒,温度10^28K。
在10^-43秒到10^-35秒之间,温度为10^29K,「强弱电」是统一的一种力,具有所有可能的对称性,此时的温度又称——大统一温度。
在10^-36秒以后,温度下降到10^28K以下时,首先强力分离,但电磁力和弱力依然统一。
在10^-10秒,温度下降到10^15K时(约太阳核心温度的1亿倍),电磁力与弱力分离。
由此可见,「强弱电」完整统一的描述了微观世界,而量子场论——就成为了微观世界的“真理”。
但显然,宏观的引力——被挡在了这个“微观真理”之外。
虽然我们知道,宏观物质一定都是由微观粒子所构成的,但微观粒子从大到小,从分子到原子到质子中子,最后到基本粒子,其中都无法找到宏观引力的“身影”。
那为何宏观引力的存在性,在微观就会消失不见了呢?
事实上,从量子场论的角度来看,微观的三种作用力——强力、弱力、电磁力——都是粒子之间传递规范玻色子所产生的。
这些规范玻色子,对应了产生三种作用力的胶子、W和Z玻色子和光子,它们又被称为——信使粒子。因为,它们就如同“信息”,传递它们使得量子场产生了相应的作用力。
例如,在电磁场中,带相同电荷的粒子,传递光子产生斥力,带相反电荷的粒子,传递光子产生吸引力,光子承担了“信息”的功能。
于是按照这个“套路”,很自然的,人们就会联想到对于宏观引力,是否也存在一种微观的规范玻色子称之为——引力子,并且碰撞交换引力子,就是引力在微观本质所在。
显然,按照这个设想,就可以把宏观引力,纳入到微观的量子场论之中,并得到合理的解释,而这就是引力量子化的研究方向,也是实现大统一理论的途径之一。
然而,为了实现引力量子化,进行的重整化数学计算,其结果都不能完整且自洽的对引力进行量子化描述——这种问题只有在普朗克尺度下才会明显表现出来。
原因就在于,当试图引入“虚拟”的引力子,进行引力场的量子化计算时,因为引力子会相互吸引,而把所有的吸引力累加起来,总会得到许许多多的无限大数值,且通过任何数学技巧,都无法抵消掉这些无限大的数值—。
后来,物理学家才意识到,无限大结果的出现,说明我们把理论运用到了,超越它应用范围的地方,同时这也说明,目前的理论不够“通用”。
所以,引力量子化,目前仍是一个“未解之题”。
当然,或许这个方向本身就是“错误”的,即引力不应该被量子化,引力子根本就不存在,引力不是以粒子的形式存在于微观的。
那么,在量子场论中,除了引力量子化,还有一个方案,可以平息在普朗克尺度之下,引力与量子涨落之间的矛盾,即:超对称量子场论,其原理就是,利用玻色子(自旋为整数)与费米子(自旋为半整数)之间的超对称性
(Supersymmetry),来削减量子涨落的趋势,从而让引力可以在微观“疯狂波澜”的世界里存在。
又因为,超对称量子场论,是利用超对称性,来统一广义相对论与量子场论,所以也被称为——超引力理论。
但物理学家发现,宇宙不是完全左右对称的,即宇宙是具有手征性的,而正是这个特征(特别是弱力的宇称不守恒),让标准模型,几乎不可能纳入高维的——超引力理论(框架)。
宇称不守恒——是指在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。
那么,从弦理论的角度来看,它认为宇宙并不存在普朗克尺度以下的物理现实,因此在微观,弦理论统一了引力与其它三种力。
事实上,在现实中,除了某些最极端的情况(如黑洞中央内部),物理学研究的东西,要么是小而轻的(如原子和它的组成部分),要么是大而重的(如恒星和星系),但从来没有兼具两种性质,即小而重的。
因此,对于某一事物,物理学只需要广义相对论(大定律)或量子力学(小定律),这就已经足够了。
那为何同一个宇宙,同样的物质构成,却在不同的尺度上表现出了完全不同的规律法则,并需要不同的物理理论模型,来解释描述呢?
布赖恩·格林在《宇宙的琴弦》中,这样说道:
“宇宙就可能是极端情形。在黑洞的中央,大量物质被挤压到一个极小的空间里;在大爆炸的时刻,整个宇宙从比沙粒还小的微尘中爆发出来。这些就是「小而重」的领域,体积很小,而质量大得吓人,所以量子力学和广义相对论应该一起走进来。”
所以,可以肯定的是,广义相对论与量子力学,是两种不同视角下的宇宙模型,且必定会存在一种更高维度的视角,能够从微观到宏观,统一最基本的四种相互作用力,给出一个更为全面完整的宇宙模型,这就是大统一理论一定存在的根基。
那么,就目前来看,宏观与微观理论的不统一,必然是我们宇宙“认知系统”的缺陷所致。
而如果要想了解宇宙的终极真相——我们就需要一个,能够统一宏观与微观的宇宙理论模型,去解释所有的物理现实,而黑洞与宇宙的起源,这就是隐藏在世界背后的现实。
所以我们逐渐由微观世界走向了宏观宇宙,因为我们发现自己对于宇宙的认识是存在偏差的。
人类实在是太渺小了,在宇宙中不过像是一粒尘埃那样渺小;地球甚至整个太阳系都算不上大,他不过是银河星系最边缘的一个小恒星系而已。
地球只是太阳的一个微不足道的行星,就算是和其他的太阳系内的天体加起来质量不过是占整个恒星系的不到0.2%。
我们接触到的宇宙其实就那么一丁点的大小而已。
于是这个时候天体物理学就派上了用场,我们可以通过观察宇宙中的各种各样的存在来完善我们的宇宙模型,最关键的是探究宇宙大爆炸的起源。
近代宇宙学的七大观点之———宇宙大爆炸观点是统一4种相互作用力的重要理论基础。
180亿年前某时刻发生了一场可怕的宇宙大燥炸,根据相对论的观点,大爆炸瞬间,时间和空间同时诞生了。但在大燥炸初的一段极短的时间内(大约为10-44s),宇宙中没有任何天体,没有任何粒子,也没有任何辐射,只是单纯而对称的时空以指数方式进行急骤的膨胀。
因此,在这段时间内绝不可能存在可以区分开的4种相互作用力,也许整个宇宙就在一种作用下而膨胀着。根据对称原理,宇宙应是球形的(爱因斯坦超圆体模型)。因此时空是弯曲的,到大燥炸后的10-44s,由于时空的弯曲为巨大引力作用的产生打下了基础,引力作用首先分划出来。
美国物理学家狄拉克将广义相对论,质能方程(E 一 mc2)和量子论结合起来,并进行了划时代的推导,得出著名的狄拉克方程,预言了通过聚集能量能创造出物质粒子,从大爆炸时刻( t=0)到10-36s,这时的宇宙要比现在小多了,难于想象的巨大能量封闭在如此小的宇宙中,根据狄拉克的理论,物质粒子必然大量产生,强作用力分化出来。
随着宇宙的不断膨胀﹐物质粒子间的有效距离不断增大,带电物质粒子间的电磁作用力体现出来,到10~10s后电磁作用分划出来。
至此自然界的4种自然相互作用产生了。
既然4种相互作用力是在宇宙大爆炸后,宇宙逐渐形成的最初过程中,在各不相同的条件下逐次分划出来,因此,人们完全有理由认为在某种特定的条件下,可将这4种自然力统一起来,建立大统一理论,用这个理论解释各种自然现象。
电弱统一的成功——当玻色子的能量远远超过100Gev时,其质量趋于零,它的行为方式与光子非常相似。但能量较低时,玻色子具有较大的质量,使其传递距离为短程。这种理论可将电磁与弱核作用很好地统一起来,称之为电弱相互作用,并且这种理论已有了实验的基础。
不完全的大统一尝试——高能粒子加速器的实验证明:在巨大能量下强核力变得弱得多,而电磁力和弱核力在高能下却变强了。由此物理学家预言,在非常高的称之为大统一能量下,有可能3种传递力粒子,即虚光子、中间玻色子,胶子具有相同的行为和性质,而且不同的物质粒子也会基本上变成一样,这样就可以将这3种力统一为一种力在不同的条件下的表现。
在这里要着重指明两点:一是大统一能量的数值人们还不十分清楚,更无法进行实验验证;二是这种统一理论并不包括无处不有无时不在的引力。因此这是一种不完善的大统一理论。
事实上,微观和宏观是尺度上的——相对概念。因为在更大范围尺度上,原有的宏观就是微观,在更小的范围尺度上,原有的微观就是宏观。
换言之,从微观构建宏观,是一个由“相对微观”构建“相对宏观”的过程。
例如,对于人类整体是——宏观,那么对于一个人就是——微观,而一个人的行为(即运动)是随机不可预测的。之所以,我们看一个人,没有出现微观粒子的特性,是因为我们和一个人的尺度相同,和粒子的尺度不同,而在宏观大尺度上,一个人的行为,就会类似于一个微观粒子。
例如,对于宏观宇宙来说,天体星系就是——微观,弦理论就认为——黑洞可能等同于一个微观粒子,如此宇宙的膨胀,其可能就是这个“宇宙粒子”的弱相互作用。之所以,我们看天体星系,不同于微观粒子,也是因为尺度不同,而天体星系看待我们,就会类似于看待一个微观粒子。
根据黑洞无毛定理,一个黑洞就像一个基本粒子一样简单,因为基本粒子也是把质量、角动量、电荷集中在一个很小的体积内。而基本粒子反过来,可能就是一个“微型黑洞”。弦理论认为,可以找到,微型黑洞与微观粒子之间的联系。
黑洞无毛定理(No-Hair Theorem)——是指无论什么样的黑洞,其最终性质仅由几个物理量(质量、角动量、电荷)唯一确定。这里“无毛”是信息量少的体现(或说是信息都丢失了),而“黑洞无毛”最初是物理学家惠勒的猜想,后来得到了证实。
如果这么理解,按照“量子特性”,微观就是无数个不确定的平行宇宙,而我们的世界就是微观,因此我们的世界,就是无数个不确定平行宇宙中的一个。
那么宏观上,我们看到的是一个确定的结果(符合广义相对论模型),就是因为我们只能身处在一个确定的世界里,且我们的视角,只能看到这个确定的宇宙,即:看不到其它的平行宇宙——因为身处微观。
而微观上,我们看到的是一个不确定的结果(符合量子力学模型),是因为相对于微观,我们拥有了更宏观的视角,所以可以看到更多的不确定性,即:看到来自平行宇宙可能性的叠加——因为身处宏观。
感觉很矛盾!
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