精英日课:物理学家想做什么 3.终极理论前面我们说了引力理论这条

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3.终极理论

前面我们说了引力理论这条线，这条线的理论专门研究大尺度的物理现象。物理学的另一条线是往小尺度走，那就是量子力学这条线。一开始，你以为电力和磁力是两种完全不同的东西。有了电动力学以后，你发现电和磁可以用同一组方程统一描写，而光其实就是一种电磁波。为了研究原子这么小尺度的电磁现象，我们就有了量子力学，再推广到量子电动力学、量子场论、量子色动力学等等 —— 现在微观尺度的一切物理，可以说已经统一起来了，严格地说叫“标准模型”，简单地说就叫量子场论吧。好，现在如果有引力，尺度比较大，你就可以用广义相对论。如果引力可以忽略，尺度比较小，你就可以用量子场论。那如果引力比较大，尺度又比较小，你怎么办呢？黑洞内部，和最初的宇宙，就是这个极端的情况，而我们还没有一个理论适合这个情况。所以现在物理学家最想要的，就是把广义相对论和量子场论统一起来。这个理论的了不起之处，就在于它将能解释和预言从遥远星际到黑洞内部、从宇宙起源到无穷的未来、从无比小到无比大的尺度上的*一切*现象。所以它被称为“统一理论”、“Theory of Everything”、“万物理论”、“终极理论”。这就是物理学家的雄心壮志。

?这将是*最后一个*物理理论，引无数英雄竞折腰。在物理学家眼中，只要有了这个终极理论，世间一切科学知识，就都可以从这个理论中推导出来 ——物理学家心目中各个学科的推导关系你考虑终极理论在大尺度下的情况，就是广义相对论。你把终极理论取一个引力是 0 的极限，就是量子场论。从广义相对论出发你可以推导出狭义相对论和电磁学，从量子场论出发你可以推导出核物理和粒子物理学…………从物理学出发你可以推导出化学、机械工程和电子工程。从物理学和化学出发你可以推导出地球科学和生物学。从生物学出发你可以推导出心理学和医学，然后你可以推导出社会学……这一切的一切，都源自一个“终极理论”。所以这就是为什么物理学家常常自我感觉良好。如果你有能力研究这个终极理论，那这件事就是唯一值得你做的事儿。我上大学的时候有个老师，他就跟我说过，现在有人搞的什么数据分析啊之类东西，根本就“不是学问”。《生活大爆炸》里，谢尔顿表示地质学不是真正的科学可惜我的智力平平，真是没有能力研究这个理论，所以现在给你当个解说员。不过也有些物理学家认为，所谓“终极理论”是个过于自大的梦想，也许这个世界根本就不存在什么终极理论。我们专栏去年有一期叫《反叛才是科学家》，提到弗里曼·戴森就反对追求终极理论。但不论如何，我们总可以预期，将来会有一个适用范围更广的、新的物理理论。如果有那么一个新理论，它会给我们打开一道什么样的门、预言什么样的新现象，解锁什么样的新技能呢？这些我们不知道。但是泰格马克这本书的关键思想，就是我们现在就知道新理论应该有一个什么性质，而这个性质，会给我们的世界观带来根本性的改变。这个新世界观就是宇宙其实是数学的产物。而从此出发，你就能推导出一些特别离奇的结论。比如说，时间的流逝其实是个错觉。

咱们下次再说。

摘自:万维钢.精英日课