楊振寧可以和愛因斯坦相提並論嗎?

楊振寧可以和愛因斯坦相提並論嗎?

都是楊振寧很牛牛在哪裡?


導讀:我看過一個視頻,視頻中楊振寧先生說:我最遺憾的是,沒有和愛因斯坦合影。97歲的諾貝爾獎獲得者楊振寧先生,從北京特意飛來上海參加了愛因斯坦的「異想世界」特展,在半個多世紀以前,那時候還很年輕的楊振寧先生就與愛因斯坦見過多次,但是他們沒有留過合影,楊振寧為此表示遺憾。

在剛進入50年代的時候,楊振寧和李政道兩位年輕的物理學家,就已經十分有所作為了。他們兩個寫了一篇關於統計力學的文章,愛因斯坦對他們的文章很感興趣,於是就邀請他們一起聊天,他們三人在辦公室談了一個多小時。

楊振寧回憶說,當時他心裡十分緊張,因為愛因斯坦是他非常敬仰的大師之一。當時的愛因斯坦年紀也十分大了,說的英語中摻雜了很多德語,楊振寧聽不懂德語,所以雖然楊振寧對於那場交流感到十分的榮幸,但是沒有得到什麼實際的有用的智慧。

而在我看來,如果愛因斯坦能看到今天的楊振寧在物理學領域的貢獻,也會遺憾沒和這個年輕小伙拍一張照片。

在物理學史上,如果非要排名次,我個人覺得牛頓,愛因斯坦,楊振寧和麥克斯韋,可以排進前五。

愛因斯坦的主要貢獻,還是相對論,當然他還參與了量子力學的建立;而楊振寧主要是量子力學方面的貢獻,可以說開山立派的人物。現在的標準模型體系能夠如此完善,就得益於楊振寧的貢獻。和楊振寧合作頗多的李政道,其實也非常優秀,但今天對他不做說明。

而現在物理學的一大難題,恰恰是廣義相對論無法和量子力學融洽。那麼從愛因斯坦到楊振寧之間的橋樑是什麼?就應該成為本世紀物理學研究的重點。下面的內容,會幫你更好的了解愛因斯坦的工作,以及楊振寧的工作。期望正在讀書的你,看到此篇文章,有啟示。

內容如下:

【埃倫費斯特】

愛因斯坦可以建立狹義和廣義相對論,當然也是建立在前人的研究基礎之上。我們熟知的有伽利略,牛頓,洛倫茲,赫茲,麥克斯韋,布萊尼茲,龐加萊,馬赫,貝索,黎曼等人。這些人的理論,對愛因斯坦建立相對論有直接影響。但現在應該加上一個人,這個人就是保羅·埃倫費斯特。

1909年,在德國的《物理雜誌》期刊上,埃倫費斯特發表了一篇看起來很不起眼的論文。當時他才28歲,也不是什麼大學教授,論文看起來也很簡單。但就是這篇論文,卻讓愛因斯坦找到了其思想鏈條中缺失的關鍵一環,也直接幫助愛因斯坦提出廣義相對論。埃倫費斯特的這篇論文的題目是《剛體的勻速轉動與相對論》。

這篇論文寫得很簡單,但涉及到了狹義相對論背後的深層次矛盾。正是在這篇論文的啟發下,愛因斯坦推出了廣義相對論。

我們都知道愛因斯坦是在1905年提出了狹義相對。愛因斯坦只比埃倫費斯特大一歲。一開始埃倫費斯特並沒有關注相對論。

話說1903年的春天,埃倫費斯特坐上了一趟開往荷蘭萊頓的火車。巧合的是,他在火車上認識了當時荷蘭最著名的物理學家洛倫茲。與洛倫茲成為朋友後,他開始注意到洛倫茲的研究工作有很多狹義相對論的思想。當時,這部分工作主要是洛倫茲、龐加萊等人在做,愛因斯坦此時還屬於默默無聞者。

到了1905年,愛因斯坦後來居上,發表了關於狹義相對論。這篇跨時代的文章理清了洛倫茲與龐加萊的思想混亂,基本奠定了整個狹義相對論的基礎(主要是提出了絕對靜止的慣性參考系不存在的思想)。愛因斯坦的論文得到了德國物理學大師普朗克的力挺,加上普朗克的弟子勞厄等人的傳播,學術圈開始慢慢接受了狹義相對論。

狹義相對論包含了一個不符合常理的思想:同一列火車,運動時比靜止的時候更短。埃倫費斯特正是在此基礎上,開始介入狹義相對論的研究。而且他目光如炬,很快就發現狹義相對論有點毛病。

於是,1909年,他在《物理雜誌》發表論文,提出了所謂的「轉盤實驗」。在愛因斯坦闡述洛倫茲收縮之後,大家考慮運動物體的長度收縮時,一般考慮的是平動,而很少考慮轉動。埃倫費斯特則獨闢蹊徑,他考慮的是轉動的物體。

這是一個思想實驗:在一個勻速旋轉的圓盤上,我們在各個位置放上任意方向的尺子。我們很容易知道,盤子外側的速度大,而內側的速度小。因此,不同尺子的洛倫茲收縮程度是不一樣的。

如果尺子的靜止長度是L0,切向運動速度是V,那麼,圓盤運動起來以後,尺子的長度記作L1。如果我們記光速為C,則運動前後尺子長度的關係是:

所以,切向運動速度V越大,則整個尺子的長度L1就越小。換句話說,圖中測量直徑的縱向尺子收縮不明顯,而緊貼圓盤邊緣、記錄周長的切向尺子收縮最為明顯。

這就引起了一個問題:如果計算這時的圓周率,會發現圓盤的周長變小了(在地面靜止參考系看來),但半徑卻不變。因此,這時計算出來的圓周率將小於3.1415926……(這裡我們只討論大致的物理思想,不涉及計算細節。如果要計算這個轉盤參考系的物理細節,則需要用到比較複雜的微分幾何知識,因為這個轉盤參考系不是一個超曲面正交的類時矢量場,情況比較複雜。)

這是埃倫費斯特當時的朦朧想法,他覺得要麼圓周率有問題,要麼就是狹義相對論在處理旋轉運動時有點毛病。於是,他把這個事情寫成論文,發表出去了。

隨後,這篇文章引起了愛因斯坦的注意。愛因斯坦意識到,這個實驗說明,從數學上來說,一個旋轉的參考系似乎等價於一個彎曲的空間(對球面或者馬鞍面上的分析可以知道,彎曲空間中的圓周率同樣不等於3.1415926……)。

綜合數學層面與物理層面,愛因斯坦很容易想到非慣性系中空間的彎曲。在之前的1907年,愛因斯坦已經通過自由下落的電梯將慣性力與引力等效起來了。現在,有了這個將慣性力與彎曲空間聯繫起來的思想,愛因斯坦很容易就把引力與彎曲空間聯繫起來,打通了學術上的「任督二脈」。這在當時是一個巨大的思想變革。在此基礎上,愛因斯坦最終提出了廣義相對論的基本思想,那就是引力等價於空間彎曲。

1912年,埃倫費斯特在布拉格第一次遇見了愛因斯坦,從此以後他們成了好朋友。愛因斯坦內心深處很感激埃倫費斯特提出的這個轉盤實驗。

這就是我看到的那篇文章,撰文作者是張華。我們經常說,看問題要看到問題的本質,才能更好的解決問題。我們知道可以用兩種方法度量物質質量。要麼我們稱它的重量,要麼我們測量它對加速度的抵抗(使用牛頓定律)。

人們做了許多實驗以測量同一物體的慣性質量和引力質量。所有的實驗結果都得出同一結論:慣性質量等於引力質量。

牛頓自己意識到這種質量的等同性是由某種他的理論不能夠解釋的原因引起的。但他認為這一結果是簡單的巧合。與此相反,愛因斯坦發現這種等同性中存在著一條取代牛頓理論的通道。就是說愛因斯坦以「慣性質量」為武器,來搭建了一個理論取代了牛頓的引力理論。是啊,既然它們是等價的,那麼我為什麼不能以此來取代你?

所以我在《變化》中有一個強調,慣性理論才是物理學的一塊基石!絕對是重中之重!伽利略是第一個對慣性有客觀認識的人。牛頓能建立力學理論,也是在伽利略的研究基礎上建立的理論。牛頓第一定律,就是慣性定律。其他兩個定律,都是建立在慣性定律之上的。愛因斯坦的理論也是建立在「慣性理論」之上的,因為任何理論的研究避不開參考系的問題。那麼怎麼能脫離慣性理論呢?

所以在人們對慣性理論認識不清晰的時候,物理的前景就始終會蒙著一層黑紗。所以一個很讓人惱火的問題就出現了:慣性的本質是什麼?

這是我們初中學習的知識啊。我寫科普書籍的起因,也是基於對慣性的思考而導致的。我思考了那麼久,總該給自己青春的熱愛一個交代,所以才會留下這些文字。要不然就覺得那麼多天日夜的思考和盤算,都白白浪費了。過幾年,我甚至連自己年輕時候,思考過什麼都忘了。真的會忘的,我對自己的記憶力現在遠遠不如從前那麼自信了。

初中課本上說慣性是物質的固有屬性。當你再問老師為什麼物質會有這個屬性的時候,老師就說這是科學家規定了,你就按照這個學就行了,考試肯定不會考物質為什麼會具有慣性。

我們再來梳理一下,愛因斯坦能建立廣義相對論,首先是知道引力質量和慣性質量嚴格相等的事實,他認為有因必有果,既然有這種相等事實,就一定有相等的聯繫。然後受到了馬赫關於慣性解釋的啟發。馬赫認為慣性是全宇宙物質的作用產生的,不足之處是這個假設回到了超距理論了。但這種廣域的思想,已經不言而喻了,很容易聯想到「場」的概念。後來再接受了上面提到的,埃倫費斯特的轉盤實驗啟發,想到了慣性力與彎曲空間的關係。有了這三點啟發,他的思路就清晰了,但他空間幾何能力一般,數學能力也一般。

1900年畢業的考試中,他僅僅強於沒有畢業的米列娃【愛因斯坦的妻子】,以倒數第二名的成績畢業。他的數學老師明可夫斯基,是著名的數學家。他認為愛因斯坦在數學技巧方面有局限性,訓練也不夠。

這裡插一個題外話,一個人要知道自己需要什麼。愛因斯坦就是這樣的人。他當時專註於物理。他自認為自己在數學領域直覺力不強,而在物理領域卻很敏感。雖然這些次要的東西【數學知識】會妨礙他理解物理的能力,但當時他並不重視。後來在建立廣義相對論的時候,才意識到自己在這方面很欠缺。好在他身處的環境,都是數學界的大咖,所以這才能建立廣義相對論。可以這樣說,沒有這些數學家,愛因斯坦要完成這個工作,是很難的。哪些數學家幫助過或和愛因斯坦合作了,有以下人員。他的老師明可夫斯基,他的同學格羅斯曼。經格羅斯曼推薦,又認識了列維-西維塔,希爾伯特。在寫出場方程之後,為了完善理論,又和一大批數學家合作了,其中有魏爾,嘉當、奧斯卡克萊因和卡魯扎。

【希爾伯特】

愛因斯坦是1915年11月25日發表的廣義相對論。在11月7日到20之間,他和希爾伯特就有6份通信,來討論其中的關鍵點。很多人不知道,希爾伯特在1915年11月20日就完成了和愛因斯坦一模一樣的引力方程。因此兩個人鬧的不愉快。愛因斯坦認為希爾伯特剽竊了他的想法。不過兩個人很快重歸於好,愛因斯坦主動給希爾伯特寫信說:「我們之間有一點不愉快,起因我不願去分析。我一直在同它所引起的痛苦做鬥爭,現在完全勝利了。我懷著往日的友好想您,請您也能這樣對我。」我相信希爾伯特只是數學上優於愛因斯坦,他提前寫出了這個公式,並非要竊取愛因斯坦的果實。不過從這個方面,我們可以看出,愛因斯坦可愛的一面,也會生氣,也懂得給朋友台階下,人格魅力可見一斑。

還有一個人叫貝索。這個人在物理學方面沒有突出貢獻,但愛因斯坦在論文中卻感謝了這個人。因為這個人他博學,什麼都想了解,所以讀過很多書。他在愛因斯坦建立狹義和廣義相對論中都有影響,愛因斯坦想知道哪方面的資料,他都能給出建議和方向。愛因斯坦稱貝索是「全歐洲最好的迴音壁。」可是大家不會想到,貝索因為頑皮,高中就被學校開除了。這才離開了義大利,後來遇到了愛因斯坦。這就是緣分吧。如果他不被開除,可能還遇不到愛因斯坦。

說了很多題外話,是讓大家體味一個有血有肉的愛因斯坦。深刻了解這個人,有助於深刻了解他的理論。愛因斯坦去世140多年了,作為我們,現在的大學生理解他的理論,依然很困難。所以我才建議真正熱愛物理的同學,還得系統學一下才行,才能在理論物理方面有新突破。

回到正題,愛因斯坦是根據什麼來建立廣義相對論的,大家已經清楚了。如果要知道更細節的東西,可以網上找或者去=看我在《變化》中寫的《愛因斯坦是如何建立狹義相對論和廣義相對論的》一文。

這時候你敏感的話,就要試著回答兩個問題。第一個慣性的本質是什麼?第二個是在用「慣性質量」,「慣性力」來搭建廣義相對論場方程對於引力的解釋是否合理?

本文屬於補充內容,就不一一細講了,直接說我的思考。引力質量和慣性質量嚴格相等,當然不是偶然。慣性的本質可以說是物質的屬性,但再要追溯原因,為什麼物質具有慣性?答案就是引力。即引力是產生慣性的根本原因,引力是慣性的源泉。而物質又產生引力。這條邏輯關係和邏輯鏈就搭上了。也不會走上超距理論的陷阱。

最重要的問題來了,如果我這樣認為,以這個思路去看廣義相對論,廣義相對論在解釋的時候,出現了問題。就是說廣義相對論是在正確的假設下成立的正確的理論,卻在解釋的時候,出現了問題。

為什麼這麼說?引力是慣性的源泉,就意味著引力是比慣性更根本的東西。【二者其實不可分】引力是物質的引力,而物質即空間!這樣理解的話,說空間產生引力無可厚非,是正確的。無論是邏輯,還是想像都是不受阻的。但如果說時空彎曲產生引力,引力是空間幾何效應就有問題了。其實就相當於把慣性看作是比引力更重要的東西了。這句話你一定要多揣摩,結合我上面說的埃倫費斯特的理論。愛因斯坦受到慣性力的啟發,可是慣性力是虛擬力,本身不存在的,是個假象力。我一直在思考,愛因斯坦那麼聰明,為何會用幾何效應來解釋一個實實在在的力——引力。不符合他的哲學理念啊,他是堅定站在可知論的一面,對於詭異的量子力學持高度懷疑態度啊。

而用時空彎曲來解釋引力,是一件不可想像的事情。除了這點之外,所做的場方程的推廣都是值得肯定的,也都經受住了實驗的論證。更加可以肯定,愛氏的場方程理論,肯定是有用的,正確的。但就像是「盲人摸象」,連愛因斯坦本人也看不全此方程的全概貌。一千人本該有一千人的想法,但大家都選擇相信愛因斯坦。這沒有任何錯,但也應該有人來懷疑這個解釋的不自洽性。

看似只是換了個角度去思考廣義相對論了,但真的這樣思考了,要變的東西就很多。關於時間,關於光速,關於空間的認識,都是這樣的。當然還是在廣義相對論框架內的解釋。只是愛因斯坦這樣解釋,我覺得還可以這樣解釋而已。

所以看到埃倫費斯特的文章,我一下就想到了愛因斯坦是如何思考的了。就忍不住寫這個補充文章。關於愛因斯坦的相對論,就補充到這裡了。

標題是《愛因斯坦和楊振寧之間是一座橋樑》,那麼講了愛因斯坦,該講講楊振寧先生了。幸運的是,楊振寧先生就在我們身邊,還在世,願他健康長壽。在本文呢,也只是介紹一下他是如何建立楊米爾斯理論的。

楊米爾斯理論自然是以楊振寧和羅伯特米爾斯的名字命名的。我對於米爾斯這個人也很好奇,但是沒有找到關於這個人的更多信息。所以無法判斷他在物理學上的其他成就。

楊振寧獲得諾獎也不是因為楊米爾斯理論,而是宇稱不守恆理論。是和李政道先生一起獲獎。為什麼楊米爾斯理論這麼出名,卻沒有獲得諾獎呢?其實和相對論一樣,當年愛因斯坦也沒有因為相對論獲獎,如果愛氏能活到現在,拿兩個獎都不誇張。但當時該理論沒有被實驗證實正確性。同樣楊米爾斯理論也是這樣的,現在還沒有實驗證明該理論的正確性。比如楊米爾斯場是否存在,現在沒有發現。

但楊米爾斯方程牛在什麼地方呢?它為標準模型的建立,立下了汗馬功勞。也為大統一理論指明了方向,大有奠基者的潛力!

物理理論發展至今,理論模型很多,那麼在紛亂的表象之下,有沒有可能最終用一套最基礎的理論來描述所有的已知理論?這是物理學家們的終極夢想。我們簡單回顧一下大統一理論的進程。

牛頓是第一個登場的人物。他以一本《自然哲學的數學原理》,把數學引入了自然科學的國度,統一了當時天上和地下所有的力!

第二位登場的人物是麥克斯韋。麥克斯韋方程組,一舉統一了所有的電和磁的現象。將宏觀世界裡面,看起來風馬牛不相及的東西,在微觀層面第一次統一了起來。

這是物理學的黃金年代,19世紀末期,人類所有已知現象背後的力就都歸結為引力和電磁力,其中引力由牛頓的萬有引力定律描述,電磁力由麥克斯韋方程組描述。

第三位該出場的人物就是愛因斯坦。1905年被稱為近代物理的第二個奇蹟年,因為這一年,愛因斯坦發表了他的狹義相對論。徹底改變了人們的時空觀,就像一聲炸雷,出現在天空中。

到1915年愛因斯坦發表了廣義相對論。至此,愛因斯坦用狹義相對論融合了電磁力,又用廣義相對論升級了引力理論。

第四位該出場的人物就是楊振寧先生了。隨著技術的進步,觀測手段地提高,人們撬開了原本以為是終點的原子核,這下如同打開了潘多拉的魔盒,發現了強力和弱力。大統一理論之路,變的遙遙無期了。

到了1954年,楊振寧和米爾斯提出非阿貝爾規範場的理論結構——楊米爾斯方程。它為當時的前沿科學指明了方向,以此理論為根基進行量子力學研究的很多人都拿了諾貝爾獎。蓋爾曼從楊-米爾斯理論出發,創立量子色動力學(QCD),完整的描述了強力,獲諾貝爾獎。

格拉肖、薩拉姆、南部和溫伯格等人,遵循楊-米爾斯理論,進而完成了電磁力和弱力的統一,獲得諾貝爾獎。還有後來的希格斯也受益於楊振寧的理論,從而創立希格斯場論理論。後來因為發現了希格斯玻色子,也因此獲得諾獎。

可以說,目前物理世界已知的四種基本力,除了引力之外,剩下的電磁力、強力、弱力都以楊米爾斯方程為基調來描述的。那麼楊振寧為什麼可以創立這個理論呢?其實和愛因斯坦創立相對論也類似。

【李政道與周總理。】

一開始就說了,愛因斯坦的理論,不是實驗得來的。這對楊振寧也是一個啟發。他意識到當理論變得複雜的時候,試圖從實驗去歸納出理論的方式是行不通的!

時代選擇了他,他也選擇了時代。楊振寧的物理和數學功底都是一流的。這為他在理論物理方面做出貢獻有很大幫助。

楊振寧在其他物理學家還在普遍懷疑群論的年代,他已經很好的掌握了群論,這得感謝他有一個數學家出身並且擅長群論的父親——楊武之教授。楊教授在清華開的課程就是群論,楊振寧是虎父無犬子。

起先是德國數學家外爾發現了U(1)群整體規範對稱性對應電荷守恆,他原意是把電磁場幾何化,把整體對稱性推廣到局域,直接得到整個電磁理論——把麥克斯韋方程規範場化。

【李政道和楊振寧先生合影。】

楊振寧看了外爾的論文,他的目光越過了電磁力,他決定將強力、弱力通過把某種規範對稱性進行重整推廣,進而可以得到關於強力、弱力的規範場理論!然而要推廣外爾的思路可不簡單,關鍵點就是要找到新的對稱性。

楊振寧是幸運的,他找到了——強相互作用裡面的同位旋守恆。外爾把U(1)群的整體規範對稱性推廣到了局域,因為U(1)群是阿貝爾群,所以這個過程相對簡單;同位旋對稱相對應的群叫SU(2),楊振寧要做的是把SU(2)群的整體規範對稱推廣到局域,但SU(2)群是非阿貝爾群,情況則複雜得多!SU(2)群沒有現成的理論可供推廣,一切都得從頭搭建。

1954年,楊振寧和米爾斯一起發表了劃時代的論文《同位旋守恆和同位旋規範不變性》和《同位旋守恆和一個推廣的規範不變性》。

可以這麼說,楊-米爾斯方程給出了一個標準的套路,大家按照套路來,能直接從強力和弱電理論里預言未被發現的粒子。以前是實驗物理學家發現了新粒子,理論物理學家再去琢磨著怎麼解釋;現在則是理論物理學家預測粒子,實驗物理學家再去找。

楊—Mills規範場論(即非阿貝爾規範場論)發表。剛開始沒有被物理學界看重,後來許多學者於20世紀60年代到20世紀70年代這個理論可以引入自發對稱破缺觀念,楊米爾斯理論才被普遍重視起來。

楊振寧和Mills的論文,從數學觀點講,是從描述電磁學的阿貝爾規範場論到非阿貝爾規範場論的推廣。而從物理觀點上講,是用此種推廣發展出新的相互作用的基礎規則。

在主宰世界的4種基本相互作用中,弱電相互作用和強相互作用都由楊—Mills理論描述,而描述引力的愛因斯坦的廣義相對論也與楊—Mills理論有類似之處。楊振寧稱此為「對稱支配力量」。楊—Mills理論是20世紀後半葉偉大的物理成就。楊米爾斯方程與麥克斯韋方程、愛因斯坦場方程共同具有極其重要的歷史地位。

隨著希格斯粒子的發現,楊振寧理論的最後一塊拼圖已經拼上。愛因斯坦場方程和楊米爾斯理論都是二階非線性波動方程,要給出確定解都是很困難的。但這也是它們的相似性。

有一個千禧年大獎難題,又稱世界七大數學難題, 是由美國克雷數學研究所(Clay Mathematics Institute,CMI) 於2000年5月24日公布的數學猜想。其中一個就是楊-米爾斯規範場存在性和質量間隔假設問題。如果誰能解決這個問題,那麼就可以獲得100萬美元獎金。而且我認為如果誰解決了這個問題,那麼也意味著楊振寧的理論離諾獎更近了。

接下來上兩個圖,讓大家看看愛因斯坦場方程和楊米爾斯方程長什麼樣子。

愛因斯坦場方程如下圖:

楊米爾斯方程如下圖:

現在回到標題《愛因斯坦和楊振寧之間是一座橋樑》,但這座橋樑在哪?是什麼樣子?現在沒有人說的清楚。找到這座橋樑,其實就是搭建起了引力和量子力學的統一。

如果你看的仔細,你會發現楊振寧也受到很多人的影響。其中之一就是外爾。但外爾是考慮到愛因斯坦將引力和時空幾何聯繫起來後,他也想把電磁力進行幾何化處理,從而把引力和電磁場統一起來。外爾引進了相位變換的概念,產生規範場的存在。從對稱觀點出發,立足於規範不變,規範場便很自然的出現。

簡單的說,如果在任何時空點,我們容許相位變換是遵循對稱性的變換,那這些無數不同時空點的相位變換必須聯繫在一起,這工作必須有場來執行,這便是所謂的規範場。這個邏輯是沒有任何問題的。

講了這麼多,上面這句話就是重點了。將引力看作是時空彎曲產生這個觀點是否可靠,是至關重要的。問題是可靠嗎?

場的概念是沒有問題的,楊振寧沿著外爾的思路,不斷擴展也是沒有問題的。物理定律用數學語言說明,肯定是必須的呀。不然你用什麼語言表達。但如果理解方向不對,會導致幾何語言描述方向的偏離。這就是我的觀點。

知道為什麼弦理論都是高維度理論嗎?你想過這個問題沒有。弦理論是不是愛因斯坦和楊振寧理論之間的橋樑?顯然是備選橋樑,就是為了調和引力和量子力學不融洽而發展的理論。

物質的量子化描述和時空的幾何化描述之間彼此不具有相容性,這要求著一個完整的量子引力理論的建立。

一個卡拉比-丘流形的投影,由弦理論所提出的緊化額外維度的一種方法量子場論,作為粒子物理的基礎已經能夠描述除引力外的其餘三種基本相互作用,但試圖將引力概括到量子場論的框架中的嘗試卻遇到了嚴重的問題。在低能區域這種嘗試取得了成功,其結果是一個可被接受的引力的有效(量子)場理論,但在高能區域得到的模型是發散的(不可重整化)。

試圖克服這些限制的嘗試性理論之一是弦論,在這種量子理論中研究的最基本單位不再是點狀粒子,而是一維的弦【其實這是不可想像的,因為一維的東西沒有任何厚度。也就是這種描述還更傾向數學,而不是物理。比如零維在數學上是一個點,物理上也這麼沿用。可是事實上呢?到底是一個點,還是什麼也沒有,值得思考啊。】。弦論有可能成為能夠描述所有粒子和包括引力在內的基本相互作用的大統一理論,其代價是導致了在三維空間的基礎上生成六維的額外維度等反常特性。在所謂第二次超弦理論革新中,人們猜測超弦理論,以及廣義相對論與超對稱的統一即所謂超引力,能夠構成一個猜想的十一維模型的一部分,這種模型叫做M理論,它被認為能夠建立一個具有唯一性定義且自洽的量子引力理論。

取決於廣義相對論和量子理論中的哪些性質可以被接受保留,並在什麼能量量級上需要引入變化,對量子引力的嘗試理論還有很多,例如動力三角剖分、因果組合、扭量理論以及基於路徑積分的量子宇宙學模型。

所有這些嘗試性候選理論都仍有形式上和概念上的主要問題需要解決,而且它們都在面臨一個共同的問題,即至今還沒有辦法從實驗上驗證量子引力理論的預言,進而無法通過多個理論之間某些預言的不同來判別其正確性。

任何形式的幾何化都是數學化,物理研究慢慢變成了純數學的推理,失去了其厚實的土壤,變的不可想像。而這一切開端,就是愛因斯坦將引力產生的原因歸結於時空彎曲開始。

結合我關於慣性的思考,這就是我認為的問題所在。引力可以彎曲時空,但時空彎曲不產生引力,引力不是時空幾何曲率。直接說是空產生引力是可以的,不能把它看做時空彎曲的產物,引力的產生還得歸結於實實在在的物質,實實在在的物質空間。

愛因斯坦和楊振寧之間的橋樑一定存在,世界的普遍聯繫性,我從懷疑。從基礎出發去發問,是找到這座橋樑的最好方法。

結尾處,還要強調一句:慣性是物理學的一塊大基石。相對論,楊米爾斯方程,麥克斯韋方程這樣的理論是這塊大基石上的大樑柱。站在可以想像的地方想像和發問,理論才有不脫離實際。

就寫這麼多吧。我會把這篇文章,收錄在《變化》和《見微知著》中作為補償章節,方便大家去理解整體思維。不足之處,諸位多包涵,多補充。祝學習愉快,生活愉快。

2019年9月17日星期二。

獨立學者,科普作家,藝術家靈遁者科普書籍《變化》。


用對儒學的貢獻來類比的話:

牛頓愛因斯坦相當於孔孟

普朗克玻爾相當於朱熹王陽明

楊振寧相當於顧炎武王夫之黃宗羲

另一個經常拿來比較的霍金相當於曾國藩吧


愛因斯坦理論不是實驗得來的,揚李弱相宇稱不守恆得諾貝爾獎後,李政道轉向物理離子態粒子組成實驗。楊老缺實驗基礎水平轉學愛因斯坦對稱性守恆,引導加速器實驗對撞碎分新粒子模型。

拆屋容易建房難。李老祈求實事求是地實驗粒子拆分與重組,而楊老理論粒子理論在急功拆屋派三下五除二找出理論粒子幾十個,但軍師多打爛船,要把幾十個粒子拼出實驗重組四個力就不知所措了,,,,,,。


又是一個鼓吹的,真不知道是沒腦子還是沒見識!來,給你張老照片,上面的人都認識么?你告訴我,楊要是能去開會,他能坐哪?!


不能,他們都是傑出的科學家,但他們沒有可比性,年代都不一樣。


螢燭之光竟與日月爭輝


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