合并相对论和量子力学,晦涩的弦理论,真有这个能力吗?

宇宙观察说 2023-09-22 14:56:20

现在大部分科技成果背后的科学理论,都来自于19世纪甚至是18世纪。

爱因斯坦在20世纪初提出的相对论和量子力学,目前只有极少一部分被应用在了人造卫星和芯片以及天文观测上,剩下的大部分都属于理论允许但目前做不到的阶段,比如引力波通讯,比如虫洞的生成与运维。

由以上例子可知,人类文明对理论物理学是大幅度领先于实际应用的,现阶段的我们其实连现有理论的百分之一的潜力都没发挥出来,而现阶段的理论物理譬如弦理论,更是被称为23世纪的物理学,完全看不到实际应用的苗头。

物理学家可以从时间上划分为经典物理学和现代物理学,19世纪末期到20世纪初期之前,都是经典物理学的时代,从牛顿的万有引力定律到麦克斯韦的电磁学都属于经典物理学的成果,而今天的火箭发射用的还是牛顿的理论,生活的方方面面也都离不开麦克斯韦的电磁学。

19世纪末到20世纪初,以爱因斯坦和玻尔等人为代表的现代物理学横空出世,它主要由相对论和量子力学这两根支柱组成,前者负责解释宏观和近光速运动状态下的一切,基本上可以说是万有引力定律的迭代版本。

而量子力学则聚焦于微观世界,是研究亚原子粒子们的,量子指的是一系列具备波粒二象性的粒子们,而不是单个的粒子,然而从这两个理论出现开始,它们的矛盾也就出现了。

简而言之

爱因斯坦的广义相对论认为引力是由质量扭曲时空带来的几何跌落,而量子力学认为引力是由引力子的交换,这个矛盾导致物理学家在宏观和微观上迟迟无法统一,也就是无法用一个理论囊括从微观到宏观的一切现象。

在这种情况下,弦理论就出现了,它主张宇宙中的所有粒子都不是点,而是像小提琴上的弦一样的一维线,这些弦在多个维度中振动,每一种振动都对应一个粒子,这意味着,我们所知道的所有粒子,从光子到夸克,都是由这些弦的不同振动模式产生的。

这个理论的美丽之处在于它试图将相对论和量子力学统一到一起,或者说是在一种新的诠释框架下把它们框到一起,由此延伸出的超弦理论甚至认为宇宙有几十个维度,但也正因它的晦涩和复杂,不少物理学家们都认为弦理论违背了理论物理学的简洁与美,不太可能是一个正确的理论。

然而由于目前的对撞机功率远不足以验证弦理论的正确性,所以它目前仍是理论物理学最前沿的理论之一。

总的来说

弦理论为我们提供了一个全新的视角来看待宇宙,它挑战了我们对现实的传统理解,尽管它仍然是一个未完成的理论,但它的潜力无疑是巨大的,如果弦理论未来得到验证并投入实际应用的话,对人类而言就掌握了前往其他维度甚至是其他宇宙的能力,届时人类文明也许就成了宇宙中最先进的文明。

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评论列表

果农

果农

2023-09-22 17:24

宇宙用三维空间。已经很贴切了。说它是几十维几百维几千维也未尝不可,只是自找麻烦。

宇宙观察说

宇宙观察说

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