众所周知,物理学的发展、物理思想的进化是一个由浅入深、逐步深化的过程,而在漫长的物理学史中,“统一“无疑是一个核心线索。事实上物理学经历了若干次非常重要的统一节点,每次统一都建立起来了蔚为壮观的物理学大厦。 物理学的第一次统一可以追溯到17世纪,被誉为“天空立法者”的开普勒利用他的老师、“星王”第谷精确的天文观测数据,提出了开普勒行星三大定律。被誉为“近代科学之父”伽利略通过斜面实验,总结出了惯性定律和自由落体定律。 随后天才的牛顿横空出世,利用他所发明的数学利器——微积分,将开普勒和伽利略的研究成果最终统一到了牛顿三大定律和万有引力定律的框架中,从而把从天上到地下、一切物体的变化运动统一到了经典力学(或叫牛顿力学)的体系之下,实现了物理学的第一次统一。牛顿也因此成为物理学统一之路的第一人。 杨振宁先生曾经说过:“牛顿无疑是伟大的,但牛顿同时也是幸运的,毕竟在人类历史上建立第一套物理学理论体系的机遇是可遇而不可求的。” 在牛顿之后,沿着实验物理、唯象模型、理论物理到数学物理的物理学进化历程,物理学走上了如下的统一之路。 1. 麦克斯韦方程组实现了电、磁、光的统一。 2. 统计物理学实现了宏观与微观的统一。 3. 狭义相对论实现了时空成一统。 4. 质能方程实现了物质、能量的统一。 5. 广义相对论实现了时空和物质、能量的统一。 6. 量子力学实现了波粒成一统。 7. 粒子物理的标准模型实现了弱电、强相互作用的统一。 除了这些成熟的理论之外,还有一些正在发展中的理论同样在践行“万物皆可统一”这一传承自牛顿和爱因斯坦的物理学信念,例如下面这些例子。 1. 圈量子引力理论试图统一广义相对论与量子论。 2. 弦理论/M理论试图统一物质、能量和四种相互作用。 3. 现代宇宙学试图统一物质与暗物质、能量与暗能量。 谈到这里我们不仅要问:“物理学统一的尽头——将宇宙间万事万物容纳其中的万物之理(Theory Of Everything),真的存在吗?即我们的宇宙真的有简洁的底层逻辑吗?退一步讲,即使万物之理存在,其表述形式能够以数学和逻辑的形式演绎清楚吗?人类或者地球未来的智慧生物有能力捧起这一科学的圣杯吗? 按照现代神经生物学的理解,意识来源于大脑的生物学功能,而人类的大脑是由760亿个神经细胞构建成的神经回路,本质上也是物质的,自然受到了物理规律的制约。也许会像史蒂芬·霍金所说的,物理规律最底层的设计本身就存在后门,就会使得受其制约的智慧永远也理解不了。人类不行,AI也不行,外星高级文明还是不行。 那是不是就无能为力了,智慧生命只配作物理规律的提线木偶呢?其实也不尽然。正所谓“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。根据多宇宙理论,我们的宇宙也许只是无穷多个宇宙中较为完美的一个(物理规律与物理学常数搭配的比较和谐)。如果在别的宇宙中也存在智慧(可能是智慧生物,也可能是具有计算能力的星云),在他看来就完全不会受到我们宇宙物理规律的制约,从而发现我们宇宙的终极真理。 |
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