“这是一篇信息量极大的文章,我不知道有多少人能真正读完。但希望大家能静下心来,暂且抛开生活的油盐酱醋茶,好好去感受一下——这些似乎离我们的生活太远的智慧和知识。”
盛宴已过,天才再无用武之地?
他们并非个个家喻户晓,有的甚至命运多舛,但无论岁月如何风云变幻,最后我们必须承认,正是这些人构成了人类文明不断向前的基石。
创世的刹那,开始于10E^- 43 秒……(10的负43次方秒,也称为普朗克时间,人类已知的最小时间存在。普朗克时间=普朗克长度/光速。光速定义值:c=299792458m/s=299792.458km/s。)请注意了,这是一个定义值,而不是一个测量值。
二、物理学的最前沿在哪里?
超弦理论认为:宇宙真正的时空,其实是一个十维的空间,其中四维是爱因斯坦的时空流形(也就是我们的日常生活空间),另外一个和它’垂直’的还有一个很小很小的六维流形。在这个十维空间中,有一种最小单位的弦纵横其中。以类比的说法,十维空间是宇宙这座大琴的音箱,拨动这些弦造成不同的音高与音色,于是产生不同的基本粒子,进而发展出所有的物质与作用力。
三、如何构建“大统一理论”?
为何要统一自然力?
黎曼认为欧几里德数学根基只是常识与直觉的流沙,而不是扎实的逻辑推演结果。
1873年麦克斯韦出版了电磁学专著《电磁学通论》。系统总结了19世纪中叶前后,库仑、安培、奥斯特、法拉第的研究成果,建立了完整的电磁理论。
1、狭义相对论,光速恒定⇒ E=mc²
爱因斯坦进一步导出了下一个重大的结论:质量是从能量来的。
2、广义相对论,空间是弯曲的⇒力学=几何学
数学家黎曼早在1854年就提出了作用力与空间弯曲的关系,并提出了重力场论。爱因斯坦利用黎曼的研究成果,用数学形式表达了他自己的物理学新发现,这就是广义相对论(general relativity)。
量子力学以光子(也就是光的量子)为例,认为弱作用力和强作用力是源于能量量子的交换,并称之为“杨-米场”,这是杨振宁和他的学生米尔斯于1954年发现的理论。
在这里我们喘一口气,从实验物理的角度来看,物理学基本到此终止了。
尽管步履蹒跚,但量子力学最终仍然整合了四种自然作用力的三种:强作用力+弱作用力+电磁力,而历史上最久远的“万有引力”却没有办法驯服,这是物理学上的终极难题,也是“大一统理论”的最大障碍。
(图中的括弧,代表一个十一维的黎曼度量张量场。如果把它简化成四维,就是爱因斯坦的重力场;提高它的维度数,我们就可以推导出麦克斯韦尔方程组和标准化模型;最终,在十一维度,统合了代表四种作用力的所有方程组。)
按照超弦理论,粒子并非是宇宙的基本元素,物理定律就相当于琴弦的合音定律。弦论博大精深,可以解释所有的自然基本定律。
生于1887年的印度,少时坎坷,甚至没有通过升高三的考试。26那年,他给著名数学家哈代写了一封信,信中包含了120个定理。这位贫穷孤立的印度哥们,完全不知道欧洲数学界的任何研究资讯,纯粹凭个人才智、按照自己的方法,重新推导出欧洲百年数学史的所有重要定律。
广义相对论没有对时空维数规定上限,在任何维黎曼流形上都能建立引力理论。超引力理论却对时空维数规定了一个上限——11维。更吸引人的是,已经证明,11维不仅是超引力容许的最大维数,也是纳入等距群SU(3)×SU(2)×U(1)的最小维数。
大型强子对撞机最近的立功时间最近在2013年,验证了标准模型中最后一个粒子希格斯玻色子,我们很难知道,下一代80-100km级的加速器会带来什么新的发现?
到了21世纪,无论是超弦理论,还是M理论,这些物理学家集中的前沿领地,都要在亚原子领域才能获得验证,不知道100年后能不能获得证明?