自從人類有了科學(xué)以來(lái),科學(xué)家就在探索宇宙的終極奧秘,在二十世紀(jì)之前的200多年,人們堅(jiān)信牛頓力學(xué)就是終極理論。
但后來(lái)的量子力學(xué)和廣義相對(duì)論,指出了牛頓力學(xué)是不完備的,然后科學(xué)家又掀起了新的探索。
尤其是愛因斯坦,在完成了廣義相對(duì)論后,用自己剩下的一生,去探索終極理論,可惜直到他去世,也沒能成功。
在電影《銀河系漫游指南》當(dāng)中,超級(jí)計(jì)算機(jī)給出的終極答案是“42”,當(dāng)然這是個(gè)無(wú)厘頭的答案。
那么現(xiàn)在,我們站在歷史的前沿,一起來(lái)看看,都有哪些理論,“有可能”成為終極理論吧!
一、 超弦理論
超弦理論是目前最有潛力的理論,1969年物理學(xué)家Gabriele Veneziano在瑞士大數(shù)學(xué)家歐拉的一本著作中,注意到了一個(gè)函數(shù)(歐拉B函數(shù)),可以用來(lái)描述強(qiáng)作用力。
后來(lái)物理學(xué)家Leonard Susskind發(fā)現(xiàn),這一函數(shù)延伸出來(lái)的物理圖像,是'可扭曲有彈性的線段',并在后來(lái)發(fā)展成了'超弦理論'。
超弦理論描述:我們宇宙的最小基本單元是一維的且很小很小的'弦',尺度是普朗克距離約10^-35m,這些弦以不同的方式振動(dòng),可以得到不同的基本粒子,比如電子、夸克和中微子等等。
超弦理論最大的特點(diǎn),就是對(duì)世界的維度做了限制,在超弦理論中,要求我們世界必須是11維的,十維的空間加上一維的時(shí)間。
之所以認(rèn)為超弦理論最有可能成為終極理論,是因?yàn)槌依碚撃軌蛘{(diào)和量子力學(xué)和相對(duì)論之間的沖突。
在之前,量子力學(xué)主宰著微觀世界,相對(duì)論主宰者宏觀世界,兩者有著本質(zhì)的矛盾,成為當(dāng)代物理學(xué)中最大的難題,而超弦理論為解決這一矛盾,提供了一種思路。
由于超弦理論涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)艱深,所以能夠涉獵該領(lǐng)域的人屈指可數(shù)。
二、 圈量子引力論
圈量子引力論又名量子幾何學(xué),是專門為了調(diào)和量子力學(xué)和相對(duì)論,發(fā)展出來(lái)的一套理論。
圈量子引力論的特點(diǎn),如同廣義相對(duì)論用空間彎曲描述宇宙一樣,只不過(guò)圈量子引力論描述的是量子行為,而且非常成功。
以至于某些科學(xué)家指出,很有可能圈量子引力論與超弦理論,都是終極理論在某些條件下的近似,猜測(cè)兩者還會(huì)統(tǒng)一到一起。
三、 量子引力理論
量子引力理論,研究量子力學(xué)和引力結(jié)合的理論,我們知道,現(xiàn)在已知的基本力有四種,強(qiáng)力、弱力、電磁力和萬(wàn)有引力。
其中量子力學(xué)可以很好地描述前面三種力,但對(duì)萬(wàn)有引力的描述,卻顯得束手無(wú)策,唯有廣義相對(duì)論可以描述萬(wàn)有引力,所以量子力學(xué)和萬(wàn)有引力的結(jié)合,必定是終極理論的研究范疇。
量子引力理論最大的特點(diǎn),是描述了一種反引力,其中強(qiáng)力、電磁力和弱力,都是反引力分化而來(lái)。
該理論還描述了“為何存在光速限制”,因?yàn)樵谠摾碚撃P拖?,粒子?jí)物質(zhì)都有一種泡沫結(jié)構(gòu),而支撐這些泡沫的關(guān)鍵就是速度。
如果超過(guò)光速,就會(huì)造成光子中的引力和反引力不穩(wěn)定,這種不穩(wěn)定會(huì)使光子運(yùn)行速度變慢,直到落回光速,這就是光速恒定的原因,但是在該理論中,也存在一些超粒子可以超光速運(yùn)行。
霍金曾一度研究終極理論,不過(guò)在后來(lái)的一次公開演講中,他坦言已經(jīng)放棄了對(duì)'終極理論'的研究,并認(rèn)為人們永遠(yuǎn)不可能獲得這樣的理論。為此,不少科學(xué)界的人士,對(duì)霍金這一消極的態(tài)度,給予了反駁。
以上三個(gè),都是終極理論的候選者。另外,在超弦理論上,發(fā)展起來(lái)的M理論,本身是五種超弦理論的統(tǒng)稱,所以無(wú)需單獨(dú)列出來(lái)。
這些理論的預(yù)言和研究,在目前實(shí)驗(yàn)水平上,還無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)證。比如超弦理論研究的尺度,要想驗(yàn)證,所需要建造的對(duì)撞機(jī),可以繞銀河系一周呢!
當(dāng)然,不排除未來(lái)的人類,真可以建造這么大能量的對(duì)撞機(jī)。
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