终极理论有啥用

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1、终极理论有啥用历史告诉我们，对终极真相的每一次追问都有所收获，只不过收获到的并非如我们预期。图片来源：《新科学家》(文/MacGregorCampbell)超引力、大统一场论、终极理论、万物至理,物理学家用各种名称来称呼他们归自然力•象于一统的尝试。对某些人来说，这是他们领域屮的圣杯,无不坚信有朝一日必得圆满：物质尽皆由细小的、振动的弦构成；三维Z外更有额外的空间维度；空间与时间逼近观察时，不再光滑而连续，而是斑驳口离散。而对另一•些人而言，追寻人统i理论无异于猎取赫尔曼•麦尔维尔(HermanMelville)小说屮的那头白鲸：一个若隐若现、其

2、至根木就了虚乌有的猎物。“在我看来，现在这些对所谓万物统一理论的追寻，必将一无所获，”法国马赛理论物理中心的理论物理学家卡洛•罗韦利(CarloRovelli)如此断言。丹麦奥胡斯大学的物理学史专家黑尔格•克拉格(HelgeKragh)则道岀了更基本的问题：即便我们真的发现了合适的万物理论，而口我们的心智也足以理解它，谁又能断言一切就走到尽头了呢？他认为，“我们无法就某一理论是否是终极理论作出任何断言。”另一方面，我们现冇的关于自然的理论，尽管难称完美，对改变我们人类生活的那些技术和创新所起到的支撑作用，却是意义非凡。因此我们是否该有此一问：万物

3、理论所为何来？至少从牛顿时代开始，统一就一直是物理学前进的驱动力。对17世纪60年代的观天者而言，天体的运动是一•个至上谜题。为何天球上某些星光居留不动，夜夜相循，而其他一些星光却穿越-其间，游走苍穹？対此，大瘟疫期间避居林肯郡偏僻一角的牛顿，想到了一个答案。推动行星和悝星之力，就是让物体沉坠地而之力，此力遍存于任意两个物体之间，只与它们的质量和间隔冇关。一旦领悟至此，天体Z秘就洞若观火，不过是地球附近的行星受人阳的引力以不同速率穿行天际，而恒星则山于距离遥远而显得固定不动而已。牛顿的洞察将此前被认为别若云泥的天界和人间统一在一•起。他那套简洁普

4、适的方程,不仅让工程师得以计算工业革命赖以发生的各种力和力矩，还给未来一代代的物理学家构筑起一座神圣的殿堂。在牛顿开风气Z先200余载Z后，詹姆斯•克拉克•麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)乂完成了一次与之类似的统一变革。19世纪60年代，麦克斯韦证明了电和磁是同一种力的一体两而。与此同时，归于他名下的方程组还表明，光就是一种电磁辐射。这个思想的火花点亮了如今我们生活的电气时代，从广播到智能手机无不赖以产生。统一就是力量今天的万物理论正试图延续上述历程。我们现在认为，所冇的物理现象都能通过4种棊木作用力來解释。首先是引力，即牛顿描述的

5、冇质量物体间的相互作用。接下來是麦克斯韦的电磁力，描述带电物体间的和互作用。所有的“接触”力都来口电磁力。比方说，为何在地球吸引之卜-，我们不会穿透地面遁入地卜？因为鞋底和地面之间的电磁相互作川在支撑着我们。还有两种在亚原子尺度下起作用的力：强核力和弱核力。前者将质子和屮子结合在一起成为原子核，后者则掌控着诸如辐射衰变这样的过程。所谓万物理论，就是要表明所有这4种力都是同一种力的不同伪装而己。1967年，距离麦克斯韦乂过去了100年，理论物理学家史蒂文•温伯格(StevenWeinberg)、阿卜杜勒•萨拉姆(AbdusSalam)和谢尔登•格拉

6、肖(SheldonGlashow)向万物理论迈出了笫一步。他们证明，在相当于宇宙诞生后头I•亿分Z—秒的极高能量条件下,电磁力和弱核力会结合成弱电力。尽管直到今天，还没人令人信服地完成强核力和弱电力的统一，但这两者很好地协调在一起，构成了标准模型，解释了从夸克到希格斯粒子这样的基木粒子如何相互作用。■•想要在时间和空间中开启一个虫洞，跨越遥远的空间距离，甚至穿越回到过去，可能就需要学握万物至理。图片来源：livescience.com开启虫洞但是，引力仍然像-个问题少年般游离在外。我们今天对引力最好的理解，来口爱因斯坦的广义相对论。后者接替了牛顿

7、理论，描述了质量如何弯

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11、时间和空间，从而产主引力。但广义相对论需要一个光滑的时空,这与电弱力和强核力这样的最子作用所要求的概率化粗糙的时空背景构成了矛盾。结果就是，两者各自为政，量了理论统治着诸如粒了相互作用这样的微观现象，而恒星和星系这样的宏观物体都归引力方程管辖。要是这一大一小两极相遇，乂将如何？美国哈佛人学的马特•斯特拉斯勒(MattStrassler)认为：嘅然只有一个自然存在，那么宏观与微观应该形成一个融洽的整体「但他接着也提到：“当然你有时耍同时运用这两套方程，然后就会产生一些矛盾。”比如说黑洞，其核心是被压缩到极小一点的一•颗

12、恒星。再比如说，在吋间的开端，整个宁宙的质量和能量都集于毫末之屮。这些都是极微观尺度下的広观质量，它们应该算至大还是极小，是听命于引力方