終極理論

終極理論

英語名稱:ultimate theory 終極理論的概念:在物理學中,終極理論又稱萬有理論,是二十世紀六十年代以後,量子論物理學家們提出的一個標準模型理論。物理學家們即將把引力、電磁力與原子核力用單獨一項數學定律來描述。

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基本詮釋

終極理論終極理論
二十世紀三十年代以後,量子物理、相對論物理都有了較大的發展,隨著實驗條件的提高,特別是大能量粒子對撞機的建成,物理學家們發現了六十多種都可稱為“基本”的粒子。本著追求統一性的思想,他們居然找到了一種被稱為標準模型的理論。把這些粒子歸納進去,同時統一了三種力。他們通過標準模型預言了一些粒子的存在,有些真的在實驗室中找到了,這更加鼓舞了物理學家們的信心,很多物理學家一直在做著把引力像其他三種力那樣也統一到一起的努力。如果這樣的工作完成了,建立起來的大統一理論,就是一種能夠解釋宇宙全部現象的終極理論。
宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖1宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖1
宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖2宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖2

儘管愛因斯坦曾在二十年代起就在努力建構一種統一場理論,這一美好的願望雖是無功而返。但是愛因斯坦的精神,卻鼓舞了很多學術後裔朝這方面做著不懈的努力。不過,愛因斯坦當時想要建成的大統一理論並未稱為物理學的終極理論,他仍然承認物理學對精神世界的一無所知。與物理學家相比,一些哲學家要淺薄、不理性得多。在人類歷史上幾個狂人天才哲學家都認為自己發現了宇宙的最高法則,最突出的一個是尼采。他私心自重的把自己視為終極理論的創造者,宣稱自己的思想是宇宙的最高法則,然而哲學發展的史實是,每一種被創造者稱為最高法則的思想,都被後來所超越。其終極理論原不過代表了那個時代的一種“句號”。只可說是一種里程碑、劃時代式的理論。

宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖3宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖3

當一個人說他的理論是終極理論時,其理論必須包含兩個方面的內容:

宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖4宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖4

其一,這樣的理論對一個問題不回答則罷,一旦做出回答,其它全部的問題都能夠得到解決。也就是說,它不可能只回答了這個問題,而其它的一些問題不能回答。比如你要問一個弓箭手練到一定程度為什麼就能“百步穿楊”。若要把它回答透徹,就不能僅僅說“熟能生巧、巧能生精、精能生神”。那么還有一個問題就是為什麼“精能生神”。如果對此做出終極回答,宇宙的全部問題都得到了解答。再舉一個本體論的例子,物質和意識關係或先有雞還是先有蛋或上帝能否把腳下的石頭舉上頭頂的問題等等。總之,這個世界上無有問題不能答覆了。當然,在通常情況下回答一個問題,是有層級或參照系的,我們做出的答案也只是某個層級或參照系中的答案,而現在我要講的是對一個問題做出終極層級層面或參照系的回答。

宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖5宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖5

其二,對一個問題的終極回答必須包含著其它全部問題的答案。這就是說,所做的終極回答是全息性的,即不能孤立地去回答一個問題。對一個問題的解決必然牽扯到對其它問題的同時解決。

物理學要建立的所謂終極理論不能真正稱為“終極”。因為它只是把四種基本力統一在一起去解釋宇宙的全部物質現象,對於占居宇宙一半的精神現象毫無牽涉。事實上,物理學並沒有使引力就範於所建立的標準模型。現在,從太極相對論角度看這也是必然結果,但反而成了一種幸運。因為,引力的本質問題貫通於人類的意識或精神的層面。正是物理學對引力問題的不能解決,才為物理學與宗教、哲學、文化或物質與意識的最後統一留下了餘地。

宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖6宇宙終極理論(弦理論及M理論)-內部結構模型圖6

引力問題不僅僅是一個物理學的問題,而且是一個人類主體性的精神意識問題。以此為切入點進而使我們發現,電磁力、弱力、強力也都包含著一個精神層次。對物質和生命這兩種看上去截然不同的存在,這只是從現象學的層面認識的。這樣,所謂“物質的力”與“精神的力”看上去是不同的,但在本體層面上講,兩者是同一的,對此太極相對論已給出了證明。人類的物理意識總是拖累於“名相”,很難超越“名相(現象)”去認識這種“名相”背後的本真。

就物理學角度講,弄不清時間的本質,何談宇宙的終極問題。不知意識的本質,又何談時間的本質。不知有漢,遑論魏晉。在這裡,時間的本質是個關鍵的樞紐。如果說“時間”還算是物理性的,那么,“意識”根本就與物理不沾邊了。這就是說,從物理學出發永遠解決不了時間本質;從人類精神角度去解決時間本質,無疑是更有指望的。但也必須看到,這些原本說不清的事情,必然牽扯到一個方法論問題,才能給出確切的描述。換句話說,與其說我們是在求解時間的本質,不如說是尋找一種對時間精確描述的方法。否則對時間現象的描述就說不清楚,談何弄清其本質。只有使其現象能夠得到描述,其本質也就反映出來了。

愛因斯坦最後的問題

1955年4月17日是星期日,愛因斯坦從普林斯頓醫院的病榻上坐起來,開始了他一生的最後一次計算。幾個小時以後,20世紀最偉大的科學家去世了。他的床邊放著他最後的、也是失敗的一項努力,即創造自己的“統一場理論”——對於宇宙中所有已知力量的一項單一的、條理清晰的解釋。當時愛因斯坦尋求這樣一項理論已經有30多年,但卻沒有獲得成功。在他去世以後將近半個世紀的今天,他的夢想可能即將成為現實。世界上的一些最傑出的理論物理學家認為,他們瞥見了一項宏大的理論,其涵蓋範圍甚至遠遠超出愛因斯坦的想像。

尋根溯源

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該理論宏大的稱號和更加宏大的目標,掩蓋了其在1831年夏季在一個維多利亞女王時代的實驗室中的起源。當時在倫敦的皇家學會,偉大的英國物理學家麥可·法拉第正在研究電和磁之間的關係。他當時已經知道,電流通過導線產生磁場。

在一些起步時的失敗以後,他獲得了成功,製造了有史以來的第一個發電機。在此過程中,法拉第發現了某種具有深遠意義的事情——儘管表面現象不同,但是電和磁僅僅是同一個基本現象的不同的方面。 雖然法拉第的試驗技能使他得以瞥見這一統一性,但是他缺乏揭示其全部輝煌成果所需的十分重要的智力工具:數學。1861年,蘇格蘭理論家詹姆斯·麥克斯韋成功地把法拉第的發現轉換成數學語言。其成果就是現在著名的麥克斯韋電磁方程組。這些方程闡明了電與磁實質上的統一性。

雖然這是一項傑出的成就,但是它迴避了一個明顯的問題——宇宙的這種統一性是否包括各種力當中人們所最熟悉的引力呢?這正是愛因斯坦在1915年發表自己完全新穎的引力構想——稱為“廣義相對論”——以後不久開始應對的挑戰。 但是他很快就發現,這一難題比他所想像的要難得多。第一個重大障礙是找到一條把廣義相對論、他自己的引力理論和麥克斯韋的方程結合成為一個統一的模式的途徑。根據廣義相對論,引力是我們周圍的空間與時間的物質結構本身扭曲的結果。與此形成對照,麥克斯韋的方程則把電磁力看作一種穿越四維領域流動的“力場”。

1919年,愛因斯坦認識到可以統一這兩項截然不同理論的一條重大線索。當時德國數學家卡盧扎證明了有一系列方程能夠把這兩項理論綜合起來,但是只有在宇宙包含一個額外的第五維情況下才能做到。 這種觀點的確令人震驚,但是它是否並不僅僅是一種好奇的想法呢?這額外的一維在哪裡?1926年,瑞典數學家克萊恩提出了一項答案。他認為,它也許捲曲成太小的形狀,以致無法察覺,就像一根頭髮過於窄小,以致看起來似乎只有一維。

原子核的組成粒子-內部結構模型圖把原子核相互連線起來的所謂的核強力-內部結構模型圖

雖然愛因斯坦的直覺使他確信它很重要,但是他無法把卡盧扎和克萊恩的發現轉變成自己所尋求的引力和電磁力的統一理論——始終存在尚未解決的零星問題或者滑稽的結果,他還嘗試了另外一些方法,但是效果同樣欠佳。在愛因斯坦忙於解決自己的統一場理論的同時,人們發現了兩種更基本的力——把原子核相互連線起來的所謂的核強力,以及造成放射性的核弱力。更加糟糕的是,這兩種力可以用“信使”粒子傳導的理論來完美解釋——而這與愛因斯坦對引力的看法大相逕庭。 然而令人難以置信的是,愛因斯坦對卡盧扎和克萊恩想法的看重最終被證明是正確的——儘管其證明方式就連愛因斯坦自己理解起來也會很吃力。

力的統一

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由於愛因斯坦已赴黃泉,他統一引力與電磁的努力也被扔進了垃圾堆。人們的注意力轉向統一電磁力和新近發現的核弱力。20世紀20年代,物理學家們認為自己已經發現了做到這一點的方法,即運用所謂的量子場理論。
核弱力的攜帶者:W+, W-, Z0弱玻色子-內部結構模型圖核弱力的攜帶者:W+, W-, Z0弱玻色子-內部結構模型圖

根據這一理論,每種基本作用力都有自己特殊的信使粒子。50年代物理學家們開始探索電磁力的攜帶者(光子)和核弱力的攜帶者(W粒子)之間的相似之處。查明這些相似之處不是簡單的事情——主要由於W粒子與無質量的光子相比,不知要重多少倍。但是到60年代末,三位理論家——美國的溫伯格和格拉肖以及英國的薩拉姆——已經獨立地制訂了理論,表明這兩種力實際上僅僅是單獨一種電弱力的不同的方面。更加美妙的是,這種統一使得人們預言到一些新的現象,並且有可能通過試驗來檢驗。70年代當這些預言開始得到證實的時候,物理學家們歡欣鼓舞——物理學自一個世紀多以前麥克斯韋取得突破以後又一次成功實現統一。

哈佛大學的格拉肖已經開始尋找揭示力的基本統一性的其它途徑。1973年,他發現了把電磁力、核弱力和核強力統一起來的一個數學公式。它稱為“大一統場理論”(GUT),開闢了有關自然界的基本作用力的廣闊視野,認為所有這三種力都曾經是一種在大爆炸剛剛結束的時候統治著宇宙的單一的“超力”的一部分。隨著宇宙冷卻下來,它們分裂開來,從而創造了我們今天所看到的宇宙。

構成物質的粒子——電子和質子--內部結構模型圖構成物質的粒子——電子和質子--內部結構模型圖

這一理論再一次做出了預言,但是這回對這些預言加以證實是比較困難的。理論家們於70年代初發現的“超對稱”是一項把構成物質的粒子——譬如電子和質子——與攜帶著力的粒子——譬如光子——統一起來的數學特性

攜帶著力的粒子——光子--內部結構模型圖攜帶著力的粒子——光子--內部結構模型圖

引力影響

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理論家們發現,超對稱剔除了這些亞原子粒子之間表面上的所有差別,以揭示其基本的統一性。但是他們還發現,它為他們提供了有關萬物終極理論的另外一項更加具有深遠意義的線索——這一線索暗示怎樣才能把大一統場理論的超力與惟一剩下來的局外者引力相統一。

一些理論家當時已經嘗試了利用量子場理論讓引力參加進來。這些大膽的嘗試當中最有希望的全都包括超對稱,以及額外的維——恰恰是這一想法在半個世紀以前使愛因斯坦著迷。他們所缺乏的是某種將會把引力與其它的力相統一,而又不會釋放出數學“妖魔”的重要成分。這種成分是一種十分大膽的、就連愛因斯坦也不敢想像的東西——超弦

1984年,加利福尼亞理工學院的約翰·施瓦茨和倫敦大學的麥可·格林等理論家的成果使同行震驚,他們宣布能夠把引力與其它的力統一起來,而又不會遇到通常的問題。惟一的條件是,粒子不再被看作僅僅是點,而是稱為超弦的極小的物體。這些像線一樣的物體要比原子核小得多,它們還必須擁有超對稱性(因而成為“超弦”),並且存在於10維之中。

超弦-內部結構模型圖5種M理論超弦-內部結構模型圖

這是一項驚人的斷言,促使大批理論家紛紛對超弦進行進一步的研究。雖然只能有一種萬物終極理論,但是理論家們提出的超弦理論卻足足有5種,而且沒有任何明確的方法能夠在它們之間做出選擇。超弦似乎僅僅是某種更加宏大的東西的一個影子。

五種超弦構成粒子之結構圖表五種超弦構成粒子之結構圖表

霍金放棄

終極理論終極理論
著名物理學家、英國劍橋大學教授霍金宣稱放棄對“終極理論”的追求,過去他認為人們很快就能找到一個至少能在原則上描述、預測宇宙中所有事物的終極“萬有理論”,而現在他認為,人們永遠都獲得不了這樣的理論。霍金這一最新論斷在科學界引起不小震動,可以說仁者見仁,智者見智,科技日報對此也有文章進行過報導。本文將探尋霍金放棄終極理論的原因。

終極理論這個概念包含有兩個相反的含義:

一個含義是:理論的“起點”達到終極。例如:《幾何學》是從“點”概念開始,推導出“線”、“面”“體”等,直至推導出幾何學全部學科體系,“點”就是這門學科達到終極的“起點”。相對幾何學這門學科,這就是“終極起點”的“終極理論”概念。

另一個含義是:終極地“完成理論”。理論已把所有問題都解決,沒有不可證明的問題,如霍金放棄的“終極萬有理論”,這是“終極完成”式的“終極理論”概念。

絕大多數科學家追求的“終極理論”都是指“終極的起點”。因為宇宙之大,未知無盡,不可能有“完成的理論”。牛頓曾經說過:“自然哲學的任務,是從現象中求論證,從結果中求原因,直到我們求得最初的原因為止。”

溫伯格說:“終極理論只能在一個意義上說是終極———它把某一種科學探索引向終點:那是一種古老的探索,探索那些不可能有更深層原理來解釋的原理。”這個“不可能有更深層原理來解釋的原理”就是“起點”。霍金過去也是追求“終極的起點”,他曾宣稱:存在一種可以把所有自然規律都以一個單一的、優美的數學模型表示出來的“終極理論”,也許簡潔到在一件T恤衫上就能列印出來。現在,霍金又放棄了這一追求,理由是“一個物理理論乃是一個數學模型。因此如果有數學命題不能證明的話,那就有物理問題不能預測很高興尋求知識的努力永遠沒有終點,始終都有獲得新發現的挑戰。”這反映出霍金追求的目標從“終極的起點”轉向了“終極的完成”。霍金對“終極理論”的理念上產生反轉,使他自己陷入自相矛盾之中,最終滑向不可能實現的“終極完成”式的“終極理論”。

時間空間

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牛頓認為定律不是孤立的,所有定律之間都有因果關係,因此只要找出一個核心定律(最初因),就能從它推導出所有定律。第一層先推導出數個外圍定律;第二層,每個外圍定律又推導出數個定律;第三層,第四層……最後就把所有實驗定律一一推導出來,而實驗定律又可以推導出宇宙萬物。這就是牛頓的終極理論,也是愛因斯坦“用單純的演繹方法”建立世界體系的構想。

這裡內層定律是“原因”,被推導出來的外層定律是“結果”,定律之間是因果相連。實際上科學並不是從核心開始的,而是從外層的實驗向內層核心尋找。通過實驗可以找出實驗定律,但是再向內層找定律,就無法採用實驗方法,只能從實驗定律(結果)向內層找它的根定律(原因),這就是牛頓的“從結果中求原因”。這是反向推理求根的過程:數個實驗定律歸根於一個第三層定律,數個第三層定律又歸根於一個第二層定律,直到最後全部回歸到核心定律(最初因),這就是“直到我們求得最初的原因為止”。從最初因開始推理所以稱“起點”;推理過程稱“演繹”。

在他的終極理論構想中,各種定律從核心定律向外一層一層推理,各種定律分別在不同層次上。而霍金及許多科學家要把不同層次的定律合成一組數學式,這顯然是辦不到的,不同層次的問題根本不可能合在一起。“核心定律”向外像樹那樣一枝又一枝分出支節,當分解到物理定律時,已變的千差萬別,毫不相連,這就導致定律無法在下層直接合併。如:量子化定律引力定律是二個分支無法直接合併,然而霍金卻要把這兩個定律直接合併,建立“量子—引力”理論。霍金認為終極理論最大的困難是無法將萬有引力與另外三種力合併,其實根本不必合併,因為按照牛頓方法只要沿著分支找主幹,就能將所有分支定律統一。

霍金是直接把定律合併,而牛頓是把定律因果排序找最初因。這是兩種完全不同的方法,反映了二者終極理論構造不同。宇宙主體構架是量子化結構(不連續的量子世界),構件之間採用“連續的”過度(相對論及牛頓世界);相對論及牛頓的“時間”與“空間”相聯,是“確定性”狀態,當“時間”與“空間”撕裂,是“非確定性”狀態;而在“撕裂”狀態下又產生兩個極端,量子力學(微觀世界)及天文學(巨觀世界)。“決定論”是“時間”與“空間”相聯的結果,“非決定論”是由於“時間”與“空間”撕裂導致。由於不清楚它們之間的因果關係,霍金被迫放棄終極理論。

弦理論:宇宙終極理論

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物理學家已經弄清楚的宇宙基本粒子包括電子、中子、夸克等等,是構成物質的基礎。它們都沒有下層粒子。弦理論則推翻了這種說法。根據弦理論,如果可以通過更精確的手段來檢測這些粒子,會發現它們不是一個點狀體,而是一個細小的一維圓環。每個粒子包含一個振盪的細絲,就象一個無限細的橡皮圈,物理學家稱之為弦。雖然沒有辦法觀察到弦的存在,但用弦理論來代替點狀粒子理論可以有效地解決量子理論和廣義相對論之間的不相容性(按目前的推導,兩種理論不能同時成立)。弦理論解開了本世紀物理學家們的戈耳迪之結。這是一個巨大的成就,但這只是弦理論引人注目的原因之一。

愛因斯坦時代,強力和弱力還沒有被發現,但他發現了引力和電磁力這兩種完全不同的力的存在,這使他很困惑。愛因斯坦無法接受自然界建立在這種多餘的設計的基礎上。這使他開始了30年的艱苦研究,來建立一種統一力場理論,希望能找到一種更高級的原理來包容這兩種力。這種堂吉訶德式的追求真理的方式,使愛因斯坦與主流物理學相隔絕,而當時主流物理學所熱衷於研究的是剛剛興起的量子理論。1940年他在給朋友的信里寫道,“我成了一個孤獨的老傢伙,大家所知道的只是我常常不穿襪子,看起來象個古董。”

愛因斯坦完全超越了他的時代。半個多世紀以後,他的統一力場理論的夢想成了現代物理學界的聖杯。很大一部分的物理學界和數學界的人士越來越相信,弦理論可能是這個問題的真正答案。通過這種單一的理論-所有事物在其最微觀的層面上都是由振動的弦聯結而成-弦理論提供了一種包容所有力和物質的架構,可以合理地解釋一切。

例如,弦理論認為現存粒子的性質-與四種自然存在的力(強力和弱力、電磁力和引力)相關聯的基本粒子和力場粒子具有不同的質量和其它性質-可以解釋為弦的不同振動方式。如同小提琴或鋼琴上的弦一樣,它們以一種特有的共振頻率進行振動,弦的圓環的這種振動方式產生的效果就象人的耳朵可以聽到不同的音符。而每種粒子的質量和力場可以通過弦的振動方式來測定,這比製造音符還方便。電子是某種振動方式的弦,上夸克則是另一種振動方式的弦,依此類推。

實驗數據還遠遠不夠,弦理論中粒子的所有屬性都可以由一種唯一的物理特徵來體現:基本弦圓環的共振方式,就象音樂。這種理論在自然力場上同樣適用。力場粒子也是和某種特定的弦振動方式相關聯,以此類推,所有的事物-物質和力都在微觀層面由弦振動的理論統一起來,就如同琴弦彈奏出不同的“音符”。

終結所有理論的理論 

終極理論終極理論
在物理學的歷史上,第一次建立起了一種可以解釋所有構成宇宙的基本物理學特徵的理論框架。因為這個原因,弦理論常常被描述成“萬能理論”或者“終極”、“最終”理論。這種誇張的辭彙是為了突出這個最高層次的物理學理論-一種存在於所有理論之中,不需要也無法進行更進一步解釋的理論。

實際上,許多弦理論學家採用的是更現實的方法,他們只是把“萬能理論”當作一種有限的理論,用來解釋基本粒子和它們之間的相互作用力的屬性。簡化主義者則稱這種理論根本沒有界限,原則上可以套用於萬事萬物,從大爆炸到白日夢,所有一切都可以用物質基本成分之間的微觀物理學過程來描述。簡化主義者認為,如果你知道了所有物質的內部成分,那你就了解了一切。

簡化主義者的觀點引起了激烈的急論。許多人認為這是荒唐可笑的,美好的生命和宇宙竟然只是一些完全按照物理學規律跳著毫無意義的舞蹈的微觀粒子。難道所有的感情比如高興、悲傷、厭煩只是大腦中的化學反應-分子和原子之間的反應,從更微觀的層次來說,是一些基本粒子間的反應,而這些基本粒子只是一些振動的弦。

為了回應這種批評,諾貝爾獎獲得者史蒂文·溫伯格在《終極理論之夢》中警告說:

頻譜的另一端是簡化主義的反對者,他們對現代科學的缺乏溫情感到驚惶失措。他們和他們的世界可以最終被簡化為粒子或場及它們之間的相互作用,這使他們受到很大的打擊。我不會回應這種批評,不會去宣揚現代科學的美麗。簡化主義者的世界觀是冷漠而非人的。必須接受這種東西並不是因為我們喜歡它,而是因為世界確實是按這種方式在運行。

有些人贊同這種沒有人情味的理論,有些人則不贊同。其他人試圖用一些新的理論來駁斥,比如渾沌理論,它告訴當系統的複雜程度增加時,許多新的規律會開始發生作用。理解電子和夸克的行為是一回事,用這種知識來理解龍捲風的行為則完全是另一回事。大部分人同意這種觀點。但兩種觀點的分歧在於,在整個系統中多樣性以及常常發生的未預料事件比單個粒子複雜,是否真的說明有新的物理規律在起作用,或者說,是否所有的規律都起源於並依賴於-儘管通過非常複雜的方式-控制著無數基本成分的物理理論。自己的感覺是它們並不代表新的獨立的物理學理論。雖然很難用粒子和夸克的物理學理論來解釋龍捲風的特性,但我認為這只是計算上的困難,而不需要提出新的物理規律。有些人對這種觀點也不贊同。
科學的新起點

即使有人接受這種簡化主義的邏輯,但理論上是一回事,現實卻是另一回事。幾乎每個人都同意,即使找到了“萬能理論”也不表示心理學、生物學、地理學、化學甚至物理學的問題都可以解決或者可以相互包容。宇宙是如此豐富多彩而又複雜多變,終極理論的發現也並不代表科學的終結。恰恰相反,發現“萬能理論”-宇宙最微觀層次上的最終解釋,在其上不存在更高層次的理論-將為我們提供理解世界萬物的最堅實的基礎。這個發現標誌著一個新的開端,而非終結。終極理論將樹立起一個不可動搖的支柱,讓我們可以永遠地理解宇宙。

M終極理論

1995年,普林斯頓大學高級研究所的超弦理論家維頓提出了關於萬物終極理論的第一項觀點,或許這就是萬物終極理論。他稱之為M理論。一些理論家爭論說,“M”代表“母親”、“神秘的”,甚至“魔術”,但是如果它代表“膜”,則它與超弦之間的聯繫就最為明確。這樣一來,這5種超弦理論就僅僅成為11維的膜的多維的“邊緣”而已。這11維當中除了4維以外全都捲曲得很小,以致我們無法看到。

M理論仍然最有可能成為愛因斯坦所追求的目標,此外,它所提供的一項統一的描述不僅包括電磁力和引力,而且還包括其它基本作用力,以及這些力施以作用的所有粒子。甚至M理論最終也可能會被證明缺乏回答所有這些問題所必需的威力。但是最起碼,它使我們獲得了對宇宙以及其中萬物的基本統一性的嘆為觀止的一瞥。

岳涌強“終極理論”

終極理論終極理論
岳涌強提出“終極理論”新構想

2004年12月17日,山東棗莊市科技局舉行終極理論新聞發布會,終極理論研究項目負責人岳涌強向媒體宣布:經過長達20多年的研究和數學論證,他得出了“終極理論”。世界著名科學家、英國劍橋大學教授霍金在2004年1月曾向世界宣布他研究的終極理論以失敗而告終,他認為人們永遠也獲得不了這樣的理論。令霍金想像不到的是,時隔不到一年,中國的岳涌強便站了出來,向世人發布了他成功獲得“終極理論”的驚人訊息。但令人遺憾的是,由於我國尚未健全科學理論評價體系,對於岳涌強獲得的“終極理論”對錯與否,沒有任何部門做出回應。

對於終極理論的概念,岳涌強做了這樣的解釋:終極理論的概念包含兩個相反的含義。一個含義是:理論的“起點”達到終極。例如《幾何學》是從 “點”概念開始,推導出“線”、“面”、 “體”等,直至推導出幾何學全部學科體系,“點”就是這門學科達到終極的“起點”。相對幾何學這門學科,這就是“終極起點”的“終極理論”概念。另一個含義是:終極地“完成理論”。理論已把所有的問題都解決,沒有不可證明的問題。如世界著名物理學家、英國劍橋大學教授霍金2004年1月宣布對“終極理論” 研究失敗,其研究的就是“終極完成式”的“終極理論”。

1980年,霍金繼牛頓、狄拉克之後正式接任英國劍橋大學盧卡遜數學講座職位,他以“理論物理學的終結是否已近在眼前”為題,發表了就職演講,雄心勃勃地向世界宣稱,物理學家已經瞥見了一種“終極理論”的輪廓,該理論可以把所有自然規律都以一個單一的、優美的數學模型表示出來。他的演說立刻引起轟動,因為這標誌著數千年來的科學積累終於進入最後的統一階段,為此霍金成為家喻戶曉的名字。簡單地講,霍金就是要把牛頓創建的經典科學與愛因斯坦、狄拉克等開創的現代科學整合為一體,創建自己的“終極理論”。過去他認為人們很快就能找到一個至少能在原則上描述、預測宇宙中所有事物的終極“萬有理論”,也就是所謂的“終極理論”。可惜的是,霍金對終極理論的探索以失敗告終。

通過20多年的潛心研究,岳涌強向世界首次提出終極理論有兩個方向;首次提出終極理論的構造及尋找方法:提出宇宙主體架構是量子宇宙,構架之間是連續的相對論宇宙,把量子論與相對論合成一體;首次提出時間與空間撕裂是不確定性狀態,時間與空間相連是確定性狀態。

岳涌強認為他研究的“終極理論”包含自然、數學、物理、化學、天文是一個包羅萬象的龐大體系,是人類知識的大綜合。他坦言他得出的“終極理論”是建立在牛頓、愛因斯坦、狄拉克等科學家的理論基礎之上,比上述科學家的理論更進步、更完善、更健全、更完美,這應當是世界上一個最令人滿意的“終極理論”。岳涌強特別自信的理由是,以前牛頓、愛因斯坦等人的理論都是推測而來,而現在他得到的“終極理論”是經過了複雜而充分的論證。

岳涌強研究終極理論的思路與霍金的思路恰恰相反,霍金是先解決具體物理難題,把全部問題都解決後再拼接成 “終極理論”。而他是依據已知科學,從各種定律中總結出基本定律,先建立終極理論體系,把宇宙時空的構架搭好,把人類知識主體構架建好,具體的物理問題就會不攻自破。他認為,實際上科學並不是從核心開始的,而是從外層的實驗向內層核心尋找。通過實驗可以找出實驗定律,但是再向內層找定律,就無法採用實驗方法,只能從實驗定律(結果)向內層找它的根定律(原因)。

岳涌強在分析霍金失敗的原因時認為,霍金要把不同層次的定律合成一組數字式,這顯然是辦不到的。不同層次的問題根本不可能合在一起。“核心定律”向外像樹那樣一枝又一枝分出枝節,到分解到物理定律時,已變得千差萬別,毫不相連,這就導致定律無法在下層直接合併。如量子化定律和引力定律是兩個分支,無法直接合併,然而霍金卻要把這兩個定律直接合併,建立“量子一引力”理論。霍金最終認識到,終極理論最大的困難就是無法將萬有引力與另外三種力合併。而岳涌強認為,其實根本不必合併,因為按照牛頓方法只要沿著分支找主幹,就能將所有分支定律統一。這也是他能夠得到“終極理論”的主要途徑。在岳涌強看來,霍金之所以研究失敗,是其沒有弄清終極的起點與終極的完成,從研究的大方向上就搞錯了,再加上他不清楚終極理論的構造,所以他從具體的方法到邏輯思維全盤皆錯。

人們對岳涌強提出的“終極理論”肯定存在這樣的疑問,像霍金這樣一個世界知名科學家都研究不了的“終極理論”,難道沒有任何社會地位、名不見經傳的岳涌強能完成論證?面對人們的質疑,棗莊市科技局副局長史峰的回答很精彩:“小人物也能搞出大發明!科學應該與地位無關,不要以人的社會地位高低看科研成果。如愛因斯坦當年26歲時只是一個檔案管理員,他卻完成了所有科學家都無法完成的《相對論》。像岳涌強這樣一個不花國家科研經費,甘願奉獻研究科學的人,更應該贏得我們的尊敬和支持。岳涌強的“終極理論”是對還是錯?哪個部門能給他—個說法?如果岳涌強的“終極理論”是對的,應當說是世界的重大發現,對全人類都是一個巨大的貢獻。即使是錯誤的,也有一定的意義,它可以避免未來研究者重蹈覆轍。但遺憾的是,目前找不到一個可以和岳涌強展開深層次探討和交流的人。”

《終極理論——反思我們的科學遺產》

宇宙是根據我們提問的方式作出相應的回答的,如果我們一直以來的科學思維本身決定了我們的提問方式就是違背可能存在的終極理論的話,那么我們可能需要更深入地思考所謂的科學思維是否存在許多難以察覺的漏洞和謬誤,當這些可能存在的問題被真正清晰的認識時,或許正確的提問方式的誕生,也會是終極理論到來的時刻。2003年由加拿大籍美國電氣工程師【馬克.麥卡森】所著的科學讀物《終極理論——反思我們的科學遺產》中,獨立的物理新原理解釋了從引力為起點展開的多種物理對象,包括軌道、電、磁、電磁輻射、光、電荷、原子結構、亞原子粒子、電子、最基本粒子、空間、時間、時間流速、物理規律等等,其中許多概念內涵在傳統科學範疇里有交叉,分類並不清晰,在新原理內都得到了重新詮釋和歸納,並趨向於更簡約的一體化,另一方面,對於傳統的公理和定律進行了必要的修正,將傳統視為理所應當的許多規律重新在現實和邏輯層面一一分析,作出重新的審視並作出更具合理化的修正,以上內容只做初步介紹,望任何關注者抱持一定的空杯心態和真正的未經扭曲的科學精神加以關注。
參考書目

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