全部
    
統一四種基本力,融合相對論和量子力學,弦理論到底有多厲害?
2023/02/15

對于我們生活的這個宇宙,你知道多少?

我們生活在地球上,而地球在太陽系中,太陽系在銀河系中,像銀河系這樣的星系,在可觀測宇宙中大約有兩萬億個!

所以,就算是愛因斯坦和牛頓這樣偉大的科學家,他們在面對這個浩瀚的宇宙時,也充滿了疑問和未知。不過,自從人類誕生,我們就開始不斷的探索著周圍,對未知的好奇促使著人類不斷進步。

探索未知,促使了人類文明的進步,但是這個宇宙對于人類來說,實在是太大了,我們看到的和理解的只是整個宇宙的很小一部分。

雖然人類的科學存在很多分支,但是最重要也是最關鍵的一定是物理學,因為物理學代表了人類對于這個宇宙的認知,一切問題的答案都可以隨著物理學的演化得到解決,因為人類文明所經歷的一切都是整個宇宙演化的一部分,而物理學探索的就是宇宙的演化和發展。

牛頓的經典力學讓人類重新認知了我們神身邊的一切,也促進了人類文明的科技發展,為工業革命打下了堅實的基礎,隨后人類的科技和文明都爆發式的增長,量子力學和相對論都誕生于這個時代。

可是在理論發展的過程中,量子力學和相對論之間產生了矛盾,這兩個理論是目前人類物理學的基礎理論,只不過研究的理論尺度不同,量子力學研究微觀粒子的運動規律,而相對論描述高速狀態和強引力場下的物體運動規律。

目前人類物理學最大的問題也是這樣,巨觀和微觀不對等,甚至還存在很多違背我們常識的現象,這引起了物理學發展的分歧,甚至量子力學和相對論兩個理論下的宇宙觀都是不一致的。

在這樣的背景下,一個可以統一的物理理論就顯得至關重要了。而這樣的理論被我們稱為「大一統理論」或者是「萬物理論」,愛因斯坦的晚年就一直在尋找著的大一統理論,不過愛因斯坦并沒有成功。

從理論完善程度來思考的話,量子力學要比相對論更完整一些,因為量子力學統一了三種基本力,除了引力之外的電磁力,強力和弱力都可以在量子力學的理論體系下得到完善的解釋,并且標準模型下,對宇宙的演化也有了比較完善的理論體系。

可是在量子力學中存在太多奇怪的現象,以愛因斯坦和薛定諤為首的科學家,都對量子力學中影響力最大的哥本哈根學派不太滿意。在這些科學家眼中,量子力學的不完備性就是以這些暫時無法解釋的現象體現了出來。

那麼什麼樣的理論,可以成為所謂的「大一統理論」呢?

其實我們現在說的大一統理論,和最初的萬物理論已經相差甚遠了,愛因斯坦當初想要找到的大一統理論,是通過一個公式,描述宇宙中發生一切事情的理論,可是在后續發展的過程中,考慮到了量子力學的不確定性,想要用一個公式去描述宇宙中的一切事情,成為了不可能的事情。

所以我們現在說的大一統理論,逐漸演變成了「可以統一四種基本力」的理論,現在相對論很好地解釋了引力,而量子力學從微觀的角度解決了另外三個基本力,可是在量子力學想用微觀粒子之間的彼此作用來解釋引力的時候,遇到了很大的阻礙。

因為在相對論中,對引力的描述是「時空的彎曲」,相對論對引力的解釋十分到位,可以說是人類物理學發展這麼久以來,最簡單有效的理論描述了,可是這就和相對論的觀點產生了矛盾。

大一統理論?

前面我們已經提到了,現在人類的理論基礎是相對論和量子力學,這就代表還沒有大一統理論誕生,不過我們有一個被萬眾期待的理論——弦理論,這個理論或許就會是人類一直在尋找的大一統理論,也是一切問題的答案。

弦理論是理論物理的一個分支,可以說是建立在天馬行空的想象力之上,弦理論認為,宇宙最基本的組成部分不是基本粒子,而是「弦」,這些弦的振動和運動,促使了不同基本粒子的誕生,目前弦理論被認為是最有可能把各種基本力統一起來的理論。

弦理論描述了一個很美好的宇宙,在這個理論體系中,人類物理學現在面對的問題都可以得到解決。

可是,弦理論這個充滿了希望的理論,在最近幾年,關注度越來越低,甚至有物理學家發出了「弦理論已死」的宣言,雖然仍然有不少物理學家對弦理論充滿了希望,但是更多的人還是選擇了放棄這個理論。

為什麼這個最有可能成為大一統理論的弦理論,被越來越多的科學家不看好了呢?要知道,一個理論并不是看似完美就可以的,這個理論還需要可以被我們證實,才能成為大家都認同的理論。

而弦理論最大的問題就是,這個理論十分難以證實!想要證實弦理論,對科技和相關理論的要求很高,可是發展這樣的科技,對人類的科技發展并不能提供太多的幫助,更關鍵的是,就算我們向著證明弦理論的方向不斷發展,也不一定可以證明這個理論。

簡單來說,弦理論就像是一個完美的空中樓閣,雖然十分完美并且讓人向往,但是在我們證實這個理論之前,它都只能是鏡中花水中月,看似美好卻給我們帶不來一點幫助。

弦理論認為,宇宙比我們認知的四維時空更大,在四維時空之外,存在更高的維度,這些更高的時空維度在我們的宇宙中也留下了一些蛛絲馬跡,但是它們卷曲成了非常小的尺度,讓我們無法發現它們。

在弦理論中,還描述了其他的時空模型,并且認為在不同的時空之間,存在巨大的「膜」狀結構,我們的宇宙可能就是9+1維時空中的D3膜,甚至在弦理論中,還描述了平行宇宙的存在,這些加在一起,讓弦理論看起來很完美的同時,又顯得很不靠譜。

我們現在說的弦理論,其實指的是修改后的「超弦理論」,這是因為弦理論本身也在不斷的發展,經歷了多次的修改和理論升級,現在的弦理論已經發展到了「M理論」,這是一個結合了五種超弦理論和十一維空間的理論。

不過M理論雖然完善,人類仍然無法證實,就算證實了弦理論,它也不是一個可以用公式去解決一切問題的理論。

精選推薦
深度解析
海賊王1083海外情報:明哥將登場,他是否會加入十字工會?
2023/05/09
深度解析
海賊王:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆竟然埋了14年!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王1083話:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆埋了14年
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:孔雀是鶴的孫女,云雀是赤犬的女兒,克比有福了!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:莫利亞的經歷令人淚目,青雉百分百是SWORD的成員!
2023/05/09
同人恶搞
海賊王:烏索普對戰范奧卡,危急關頭竟然吃下了惡魔果實!
2023/05/09
天文科普
貝茨球、巴格達電池、超重元素115,盤點跟外星人扯上關系的物體
2023/05/09
天文科普
太陽系被神秘「氣泡」包裹著,直徑達1000光年,這氣泡究竟是啥?
2023/05/09
天文科普
極度燒腦系列:光速限制的世界中,什麼才是真正的現實?
2023/05/09
天文科普
銀河系的四大未解之謎,徹底解開任何一個,意味著人類真的進步了
2023/05/09
天文科普
新觀測數據再次暗示:人類對宇宙的基本認知,可能是錯誤的
2023/05/09
天文科普
20光年外的超級地球:一月等于1天!科學家認為100%存在生命?
2023/05/09
二次元頭條
《海賊王》最新情報,天龍人的真正底牌出現,一共九人且實力強大!
2023/05/09
二次元頭條
歪果仁眼中的海賊王?角色戰力如此排序,網友直呼離譜!
2023/05/08
深度解析
海賊王猜想:大將15億,卡普和元帥30億貝里!十字公會給海軍發布的懸賞金是多少?
2023/05/08
同人恶搞
海賊王:網友自制動漫真人形象!娜美羅賓絕美,索隆香吉士超帥~
2023/05/08
情报搶先看
未來還會有《星際異工隊4》嗎?滾導給出了希望
2023/05/08
超夯盤點
從《星際異工隊1》到《星際異工隊3》!一起來看看銀護成員9年的變化
2023/05/08
情报搶先看
星爵不是最高!《星際異工隊3》演員漫威總片酬揭露,誰是賺得最多的人
2023/05/08
天文科普
《星際異工隊3》「菜鳥」反派至高進化,為何能擠入漫威最佳反派之一?
2023/05/08