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终极理论候选者,哪个是爱因斯坦追求的梦?或许人类永远找不到!

2018-01-15  hyxz_ljf

自从人类有了科学以来,科学家就在探索宇宙的终极奥秘,在二十世纪之前的200多年,人们坚信牛顿力学就是终极理论。

但后来的量子力学和广义相对论,指出了牛顿力学是不完备的,然后科学家又掀起了新的探索。

尤其是爱因斯坦,在完成了广义相对论后,用自己剩下的一生,去探索终极理论,可惜直到他去世,也没能成功。

在电影《银河系漫游指南》当中,超级计算机给出的终极答案是“42”,当然这是个无厘头的答案。

那么现在,我们站在历史的前沿,一起来看看,都有哪些理论,“有可能”成为终极理论吧!

一、 超弦理论

超弦理论是目前最有潜力的理论,1969年物理学家Gabriele Veneziano在瑞士大数学家欧拉的一本著作中,注意到了一个函数(欧拉B函数),可以用来描述强作用力。

后来物理学家Leonard Susskind发现,这一函数延伸出来的物理图像,是'可扭曲有弹性的线段',并在后来发展成了'超弦理论'。

超弦理论描述:我们宇宙的最小基本单元是一维的且很小很小的'弦',尺度是普朗克距离约10^-35m,这些弦以不同的方式振动,可以得到不同的基本粒子,比如电子、夸克和中微子等等。

超弦理论最大的特点,就是对世界的维度做了限制,在超弦理论中,要求我们世界必须是11维的,十维的空间加上一维的时间。

之所以认为超弦理论最有可能成为终极理论,是因为超弦理论能够调和量子力学和相对论之间的冲突。

在之前,量子力学主宰着微观世界,相对论主宰者宏观世界,两者有着本质的矛盾,成为当代物理学中最大的难题,而超弦理论为解决这一矛盾,提供了一种思路。

由于超弦理论涉及到的数学知识艰深,所以能够涉猎该领域的人屈指可数。

二、 圈量子引力论

圈量子引力论又名量子几何学,是专门为了调和量子力学和相对论,发展出来的一套理论。

圈量子引力论的特点,如同广义相对论用空间弯曲描述宇宙一样,只不过圈量子引力论描述的是量子行为,而且非常成功。

以至于某些科学家指出,很有可能圈量子引力论与超弦理论,都是终极理论在某些条件下的近似,猜测两者还会统一到一起。

三、 量子引力理论

量子引力理论,研究量子力学和引力结合的理论,我们知道,现在已知的基本力有四种,强力、弱力、电磁力和万有引力。

其中量子力学可以很好地描述前面三种力,但对万有引力的描述,却显得束手无策,唯有广义相对论可以描述万有引力,所以量子力学和万有引力的结合,必定是终极理论的研究范畴。

量子引力理论最大的特点,是描述了一种反引力,其中强力、电磁力和弱力,都是反引力分化而来。

该理论还描述了“为何存在光速限制”,因为在该理论模型下,粒子级物质都有一种泡沫结构,而支撑这些泡沫的关键就是速度。

如果超过光速,就会造成光子中的引力和反引力不稳定,这种不稳定会使光子运行速度变慢,直到落回光速,这就是光速恒定的原因,但是在该理论中,也存在一些超粒子可以超光速运行。

霍金曾一度研究终极理论,不过在后来的一次公开演讲中,他坦言已经放弃了对'终极理论'的研究,并认为人们永远不可能获得这样的理论。为此,不少科学界的人士,对霍金这一消极的态度,给予了反驳。

以上三个,都是终极理论的候选者。另外,在超弦理论上,发展起来的M理论,本身是五种超弦理论的统称,所以无需单独列出来。

这些理论的预言和研究,在目前实验水平上,还无法进行验证。比如超弦理论研究的尺度,要想验证,所需要建造的对撞机,可以绕银河系一周呢!

当然,不排除未来的人类,真可以建造这么大能量的对撞机。

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