如果谁能统一四大基本力(宇宙引力科学禁区、电磁力、强核力、弱核力),它将成为第一个触及万物至理“物理圣杯”之人 。他绝对会能在物理学史上留名千古,比肩牛顿、爱因斯坦,甚至具有更大的影响力 。
现在四大基本力还无法统一,其本质不是理论的问题,而是科技实力的问题 。为什么这么说呢?因为科学是一套以实验为基础的知识获取系统,没有大量的实验辅证,无论你有什么理论,都难以最终让人信服 。
而基于亚原子研究的粒子物理学,普朗克尺度的目前人类科学的禁区 。我们无法基于观察构建这一尺度下的物理世界,而要找到四力的统一描述就必须涉及这个领域,理论物理学的弦理论,预言了普朗克尺度下的弦,为物理学勾画了从未想过的物理图景 。而图景指导正是爱因斯坦最后30 年研究统一场论时缺失的最重要一环 。
当然弦论描述的图景未必一定正确,但它却是目前唯一有图景指导,能统一四大基本力的理论,所以如果要谈四力统一问题,就不得不涉及弦论对于世界基础概念的假设 。
在弦论的图景下,世界必须是高维的 。在弦论的描述下,我们现在无法观测的普朗克尺度下的世界正是我们无法觉察的高维空间 。
“物质”被看作是整个时空织物的振动 。因而可以得出一种迷人的可能性,即我们所看到的周围的一切,从树木、山脉到星星本身,不过是超空间中的振动 。如果这是真的,那么它给了我们一种漂亮而简单的几何方法,对整个宇宙提供了一种条理清晰、令人信服的描述 。
如果弦论的描述是正确的,统一四力会让人类真正成为宇宙的主人 。物理学家保罗·戴维斯(Paul Davies)曾对此作了一番评论,他说: “我们可以改变时间和空间的结构,在虚无中产生物质,并建立秩序 。控制这种统一后的超力,我们便能随意构造和改变粒子,从而生成奇异形式的物质 。也许,我们甚至可以改变空间本身的维度,创造不可想象的人造世界 。我们真的成了宇宙的主人 。”
理论上,要探索多维空间所需的能量是102o亿电子伏特,而目前全球最大的粒子加速器LHC能产生的能量仅仅1万亿电子伏特 。也就是说我们现在能操控的能量还差着13个指数级 。
要达到这一能量要求是痴人说梦吗?乍一看,似乎确实如此 。然而200万年的人类历史,科技发展不过200年,纵观人类文明的进程预示着科技也是成指数级发展的 。
科学家们认为如今我们所获得的知识总量,大约每10年到20年就翻一番 。就好比一天生长一倍的荷叶,半池塘的荷叶只需要一天,就能长满池塘 。这样想来,展望未来达到检测高维空间理论的技术也不是不可能的 。
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