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物理学为什么需要大统一理论?
纯粹的物理学是没办法大统一理论的,还需要宇宙学、生命学,才能大统一理论,也只有先认识宇宙的本质、生命的本质,才能大统一理论。宇宙的本质、生命的本质是什么呢?生命的本质是,有体系有结构、需要吸收物质与能量,还有意识的自主活动,宇宙的本质也是有体系、有结构,需要吸收物质与能量,也有意识的自主活动。宇宙体、生命体同构同体系,同样需要吸收物质与能量,同样有意识的自主活动,宇宙有多层次、有大小,生命也有多层次、有大小,我们是不是可以认为,宇宙体就是生命体,生命体就是宇宙体。这样,我们就可以更好的理解宇宙,理解生命,物理学、宇宙学、生命学,只有三合一,才能大统一理论。宇宙生命论,生命论宇宙,宇宙体内有宇宙,生命体内有生命,多重宇宙,多重生命,生命宇宙生生不息。
吃饱饭和考试拿一百分,哪个重要?
一般人首选吃饱饭,但物理学家大部分可能选考一百分。
物理学为什么需要大统一理论?
因为有些人的梦想是星辰大海。
物理学,从伽利略开宗,到牛顿立派以来,地球上已经有成千上百的先辈们为这门科学呕过心沥过血。物理学的经典教义从开创之初,就写着三个大字——大统一。经典物理说一千道一万,其实就一个目的:“科学能统治整个宇宙”,堪称终极信仰。后世晚辈有志于入得此门者,都得先背下这条铁律。
举个简单的例子,著名的拉普拉斯,当着拿破仑的面说“陛下,我的理论不需要上帝这个假设。”一次装逼双击影射到皇帝以及上帝,绝对算科学史上最拉风的时刻之一!考虑到拿破仑本身的涵养和过往经历,这一段行为艺术至今也没有人敢于模仿。
归根到底,就是只要掌握了终极的定律,获知足够多的参数,具备足够强大的运算量,科学家就能如同上帝一般无所不知!这种行为艺术就是决定论(determinism),爱因斯坦对此就深信不疑,并坚持了一生。
20世纪初的两朵乌云打碎了这个梦想。
量子力学以玻尔的“互补原理”(ComplementaryPrinciple),波恩的概率解释,海森堡的不确定性,三者共同构成“哥本哈根解释”核心。此时的科学界,别说预测宇宙中的一切,物理学甚至连预测一个电子的行为都行不通,我们只能悲催的说,电子在哪里是不确定的,电子有90%的可能出现在这里,10%的可能出现在那里。
而放大到宏观宇宙中,相对论统治着一切;但在微观粒子世界,量子论则是最真实的描述。一个宇宙,居然有两套规则,并且都能各自畅通无阻,但又互不兼容,这对于经典物理学家来说,简直没有比这更痛苦的事情了。
因为物理学本身就是一门追求一致性的学问。
在20世纪之前,物理学其实是高度统一的,牛顿力学可以解释小到颗粒尘埃,大到太阳星体运动的几乎所有问题,只不过在不同的领域,其应用方式和形式具有不同的表象。
不过牛顿力学也不是完美的,特别对于光的本质和规律,其一直不能做出很好的解释,这也为后来的物理学危机买下了一颗大雷。牛顿本人支持光的粒子学说,这样能够很好地解释光的反射,但折射、衍射等现象则无法自洽。后来,惠更斯、托马斯·杨对于光的波动学说做出了一系列深刻而令人信服的理论和实验,最后又由麦克斯韦将光-电磁场理论发展到了极致。
至此物理学已堪称完美。但盛极必衰,随后围绕着光和辐射进行的两个改变人类科学史的重大实验,开始倾覆这座精心建造的宏伟大厦:一个是迈克尔逊-莫雷实验,发现了光速不变原理;另一个是黑体辐射实验,其能量分布无法用经典电磁场理论解释。
于是,为了分别解释这两个与经典物理背道而驰的实验现象,爱因斯坦提出了狭义相对论,普朗克提出了辐射的能量量子化,二者便是今天物理学的两大根基。
由于这两套理论当初是为了解释不同的现象而分别独立发展出来的(即使爱因斯坦当年是因为光量子学说获得了一生中唯一的诺贝尔奖,但相对论跟这却没什么关联),所以其体系有较强的不相容性。在狄拉克等人的努力下,相对论效应被引入量子力学之中,并进一步发展出量子场论和规范场,对除万有引力外的其他三种基本场(特别是弱、电场)进行了较好的统一,但万有引力无论如何也无法在这套体系下相融。
虽然量子力学与相对论都能在各自领域很好地解释他们的物理现象,但这种必须由“两套理论”共同统治物理界的现状,是让真正的理论物理学家们抓狂的事情。据说爱因斯坦去世之前的几个小时,还在为“大统一场”理论作着生命中最后的几笔运算。
如今,超弦理论、M理论都在朝着这个终极目标艰难地前进着,而能够验证他们真伪的实验装置貌似还遥遥无期。了结爱因斯坦的夙愿,终结物理学分裂的局面,依然是广大物理学家长期而艰巨的任务……
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