“所以你是想要像班納所說的那樣,干脆改變原本發(fā)生的歷史,制造一個平行世界出來?”古一滿是疑惑的看向漢斯?!翱蛇@依舊會遇上過去時間點的所有人吧?”
“轟母拉!”漢斯突然喊到,古一的目光隨著漢斯的頭一同轉(zhuǎn)向了三個剛才一直在玩弄著海豹形態(tài)的漢斯軀體,然后一直隱形不想引起漢斯注意的馬猴燒酒們!“你應該還記得,她運用的時間魔法所造成的效果吧?至尊法師?”
“你的意思是,班納他的說法是錯誤的,其實并不會產(chǎn)生平行世界?”古一的眼睛放射出詫異而又驚喜的光芒!
“不不不,他們的科學理論我并沒有辦法證偽?!睗h斯的話讓眾人十分的疑惑,“但是現(xiàn)代科學的本質(zhì)是什么?科學是正確反映世界本質(zhì)與規(guī)律的理論,包括正確的概念、命題、原理與理論體系;其對象是客觀本質(zhì)與客觀規(guī)律,內(nèi)容是科學本質(zhì)與科學規(guī)律,形式是語言,包括自然語言與數(shù)學等人工語言。然而,普通人之中的科學家們的大多數(shù),是無法觀測到魔法這一存在的啊……所以說,他的說法是基于他們對自己能夠觀測到、利用到的量子領域方式跨越時間,而得到的研究成果?!?p> “我不太明白,所謂的利用量子領域是如何做到跨越時空的?這簡直不可思議!”約翰急切的插嘴說到,“你知道有什么詳細的理論依據(jù)嗎?說一說!”
“這有些麻煩,可能會需要我先對一些現(xiàn)有的物理學理論,以及未來發(fā)展出來的物理學理論假說進行敘述,但是我不確定會有幾個人能聽懂。”漢斯看到爺爺點頭確認便繼續(xù)開始講述起來,“眾所周知,量子力學是研究微觀事物的,在微觀世界中,電子以及各種高能粒子,它們的運動速度都是極高的,特別是中微子,其運動速度非常接近于光速。而這些粒子顯然都是具有質(zhì)量的,因此在高速運動的狀態(tài)下,它們都擁有著極高的慣性質(zhì)量,也就是說它們周圍的時間都極為緩慢,如果不考慮狹義相對論所描述的時間膨脹效應,那么我們所計算而出的粒子壽命就會出現(xiàn)巨大的謬誤,因為這些高速運動的微觀粒子的時間流逝速度和我們的并不相同。
于是,在狹義相對論的幫助之下,科學家們利用了一個公式精確計算出了電子高速運動的時間,這個公式就是狄克拉公式。
由此可見,狹義相對論和量子力學不僅相融,而且是高度的契合?!?p> “沒錯,沒錯!量子力學加上狹義相對論和經(jīng)典場論相結(jié)合而成的量子場論!弱相互作用有四費米子點作用理論。在弱相互作用中,李政道和楊振寧發(fā)現(xiàn)宇稱不守恒?!奔s翰興奮的表示這個自己知道!“繼續(xù),漢斯,繼續(xù)!雖然狹義相對論下的量子力學理論驗證很完美,但是明顯不符合廣義相對論!目前來說,甚至還沒有一個假說,能夠讓兩者處在一個統(tǒng)一的理論框架下!”
眾人:???
……
他倆是在說啥?
“沒錯!后來的廣義相對論卻與量子力學是那么的格格不入,多年以來,愛因斯坦一直嘗試將引力融入到相對論之中,卻始終未能如愿。
任何一種力的傳播都需要傳播子,而引力恰恰沒有,或者說沒有被發(fā)現(xiàn),這也就導致廣義相對論可以完美的闡釋所有引力效應,但如果將其融入量子力學后就會發(fā)現(xiàn)處處矛盾。兩種無懈可擊的理論就是不能相容,這其實是一件很令人費解的事情?!睗h斯說的有些累,歇了口氣。
“我覺得--”讓想要打斷這爺孫倆的互動,但……
“你不要在這你覺得!我要理清楚我孫子的設想思路,不要胡亂插嘴!”約翰粗暴的打斷了讓未說完的話。“小漢斯,繼續(xù)~”
“不單是量子力學,麥克斯韋的電磁力同樣與之無法統(tǒng)一。1926年,愛因斯坦的同事克魯扎首先發(fā)表了一篇論文,而后波爾的同事對克魯扎的論文進行了改進,通過在原有的四維時空的基礎上,引入新的一維空間,從而能夠綜合愛因斯坦的重力方程式與麥克斯韋的電磁學方程式;這個理論就稱為克魯扎-克萊因理論,并且在該理論中,認為多出的一維空間只存在于微觀結(jié)構(gòu)之下,因此在現(xiàn)實世界中無法觀察。然而由于當時的科學家對于這種無法觀測的高維理論缺乏興趣,同時適逢量子理論的誕生,因此科魯茲-克萊因理論無疾而終,但是這種高維卷曲的思想,卻成為了后續(xù)弦理論的思想基礎,顛覆了所有人的時空觀?!?p> “弦理論……”梅麗爾搖了搖頭,“這個理論的研究已經(jīng)沉寂了好幾年了,70年代還能偶爾聽學校的那群數(shù)學教授對物理學教授們說起,近幾年一點消息都沒有了?!?p> “那主要是因為同期的量子色動力學的問世,能夠完美的解釋粒子的強相互作用,成就了弦理論的初衷,因此量子色動力學自然就逐漸搶了弦理論的風頭,弦理論再次被大家扔到了舊紙堆中。而量子色動力學則逐漸完善,最終發(fā)展了標準模型理論,能夠?qū)崿F(xiàn)對電磁力、強相互作用力、弱相互作用力進行統(tǒng)一的解釋,并且能夠通過物理實驗加以驗證,成為在當前粒子理論物理學的主流理論。
有些扯遠了還是回歸到弦理論,真正弦理論的誕生要到大概接近半個世紀以后。1968年,為了解釋當時發(fā)現(xiàn)的核間的強相互作用力,意大利的物理學家維亞那多(Gabriel Veneziano)偶然發(fā)現(xiàn)了通過歐拉Beta函數(shù),可以非常完美的描述幾乎所有的粒子間強相互作用的規(guī)律:角動量與質(zhì)量平方之間成正比的關(guān)系,即一條直線。根據(jù)維亞那多的模型,粒子可以視為粒子可以視為在某空間的延伸量,就是一條線段,或者一條弦。這些弦由兩個反方向的力保持了微妙的平衡,一個是張力,使得弦的兩端靠近;一個加速力,會使弦的兩端分離。做一個近似的類比:弦就類似于飛機的螺旋槳,隨時隨地都在轉(zhuǎn)動;離心力使得弦的兩端在分離,而向內(nèi)的張力,則保持了弦的平衡。
弦理論的提出,給物理學家提出了一種嶄新的物質(zhì)觀,以前我們都把物質(zhì)的基點看做一個無限小的質(zhì)點,而弦理論則將其看做一條一維足夠細小的線段;并且根據(jù)早期的弦理論,基于數(shù)學推導的原因,為了實現(xiàn)理論的自洽,需要擴展到高達26維的空間上才行;這就讓弦理論成為一種玄學,當時的物理學家對于這種如此高維的時空,根本毫無概念,也無法通過試驗方法對這個理論進行證偽;一個無法證偽的理論,當然也無法認可為是一個有效的物理理論。
不過,雖然標準模型不論從理論上,還是實驗上都能對物質(zhì)有非常完美的解釋,以及精確的語言,但是從數(shù)學的角度來講,這卻并不失為一個具有『美』感的理論;為了解釋物質(zhì)及其相互作用力,標準粒子模型構(gòu)建了61種粒子模型,分為了費米子和波色子兩類;如果再包括重力子,則總的粒子數(shù)達到了62種之多。各種物質(zhì),及其相互之間的作用力,都是由這62道食材拼湊的結(jié)果,所以這個理論也是名副其實的雜盤理論。
所以很多物理學家語言,標準粒子模型并非終極的物理理論,而極大可能是這個終極理論的中間態(tài)。
雖然弦論被大多數(shù)的物理學所鄙視,但是它本身所具備的數(shù)學美感,卻仍然讓少數(shù)的物理學家對它癡迷;在這個過程中,物理學家通過弦理論已經(jīng)很好的解釋了波色子,在1970年,史瓦茲(John Schwarz )和他的同事南夫(Andre Neveu)發(fā)現(xiàn)可以描述費米子的弦論;但是這個描述費米子的弦理論卻產(chǎn)生了一些實驗上無法驗證的粒子。這種粒子具有靜態(tài)質(zhì)量為零,但是擁有的自旋數(shù)為2。經(jīng)過一段時間的研究,才發(fā)現(xiàn)這個粒子的描述,就是對量子重力場理論中假設的重力子的描述,從而發(fā)現(xiàn)了弦理論對重力場的微妙關(guān)系。
史瓦茲和格林在1980年發(fā)現(xiàn)超弦在十維中存在反常相消,1984年格林和史瓦茲沿這個方向推進了一大步,構(gòu)造了一種特殊的弦模型,它具有時空的超對稱,因而稱為超弦理論。對稱概念是物理學家最有用的工具之一。數(shù)學上,當一個方程組的單元之間發(fā)生了互換(變換),而整個集體仍然顯出同樣的性質(zhì),我們可稱之為對稱。對稱的概念之所以在發(fā)展理論時有價值,是因為它可用于指明大相徑庭的事物之間的重要相似點。
當時空維數(shù)等于十,內(nèi)部對稱群為SO(32)時,這個理論不存在反常。超弦理論頗有說服力地證明,曾讓早期弦理論困惑的有關(guān)量子力學的矛盾全都是可以消解的。事實上,他們得心應手地處理了所有的數(shù)學上的自洽性問題,諸如超光速的快子、由點粒子模型所引起的無窮大、對稱性反常、高維自由度與超對稱的引入等等。他們甚至還證明,弦理論有足夠能力去容納4種基本力。不利用“弦”就顯然不可能建立一個數(shù)學上調(diào)和的量子引力理論。相反地,不包括引力,看來也不可能建立一個數(shù)學上一致的弦論。超弦計算,即使包括引力在內(nèi),決不會產(chǎn)生“無限大”。從1984年到1986年,是所謂的“第一次超弦革命”時期。
后來人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在十維空間中,實際上有5種自洽的超弦理論。對一個統(tǒng)一理論來說,5種可能性還是稍嫌多了一些。因此,過去一直有一些從更一般的理論導出這些超弦理論的嘗試,直到1995年人們才得到一個比較完美的關(guān)于這5種超弦理論統(tǒng)一的圖像,稱之為M理論。將5種超弦理論和十一維超引力統(tǒng)一到M理論無疑是成功的,但同時也向人們提出了更大的挑戰(zhàn)。M理論在提出時并沒有一個嚴格的數(shù)學表述,因此尋找M理論的數(shù)學表述和仔細研究M理論的性質(zhì)就成了超弦理論研究熱點,從而點燃了“第二次超弦革命”。
隨著M理論的不斷完善所取得的成果有:
1、成功的將量子理論和相對論統(tǒng)一在了統(tǒng)一理論框架下;
2、具有回答關(guān)于自然最基本的物質(zhì)構(gòu)成和力的初始問題的能力;
3、在宇宙學上,超弦理論成功的解釋了霍金提出的黑洞的熵和輻射問題,這也是第一次從微觀理論出發(fā),利用統(tǒng)計物理和量子力學的基本原理,嚴格推導出了宏觀的黑洞的熵和輻射公式;
這些未來會發(fā)展出的更深的弦理論學說,不只是描述“弦”狀物體,還包含了點狀、薄膜狀物體,更高維度的空間,甚至平行宇宙?!?p> “所以你認為,古一她宇宙中的這個綠皮猛漢科學家,利用量子領域穿越時空的理論依據(jù),便是基于超弦理論?”約翰一邊思索一邊緩慢的問到。
“應該說,這是目前我唯一知道的,量子力學能夠與廣義相對論處于統(tǒng)一的理論框架之下,并且能夠與時間、空間產(chǎn)生一定關(guān)聯(lián)性的理論?!睗h斯想了想后,又開口補充了一下,“大概他們還有其他的基礎物理研究的突破,畢竟他們宇宙的各種科學發(fā)展比魔法還魔幻?;蛟S可以把抑制力們叫回來,然后讓她們把她們世界的愛因斯坦、普朗克、玻爾、薛定諤、狄拉克、玻恩這些物理學家的英靈全都帶過來研究研究?”
“Stop!”看著約翰有些蠢蠢欲動的樣子,梅麗爾捂著額頭急忙對著漢斯喊停!“理論上的先說這么多吧!我覺得大家大概可能也許或多或少都明白了!”眾人紛紛點頭表示對梅麗爾的話表示贊同!
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又水一章!睡覺,醒了繼續(xù)碼!