
紐約 - 愛因斯坦(Einstein)在完成創造一切統一理論的夢想之前就去世了。從那時起,物理學家一直在他的火炬上進行,繼續尋求一種理論來統治所有這些理論。
但是他們會到達那裡嗎?這是辯論的話題,當時七位主要物理學家聚集在美國自然歷史博物館參加第11屆年度艾薩克·阿西莫夫紀念辯論。
對一切理論的追求之所以出現,是因為兩個最著名,最成功的物理學理論是矛盾的。
描述了非常大的事物的理論 - 一般相對論 - 描述了非常小的事物的理論 - 量子力學 - 每個人在自己的領域中都可以很好地發揮作用,但是當結合時,分解時。他們倆都不能正確。
而且我們不能僅僅在地毯下掃除該事實,並繼續按原樣使用它們,因為在某些情況下,這兩種理論都適用一個黑洞。
哥倫比亞大學物理學和數學教授Brian Greene解釋說:“就長度而言,其大小很小;它的大小很大。因此,您都需要這兩種規模。”
科學家希望統一的理論能夠解決這種不兼容,並一方面描述宇宙中的任何事物。
振動字符串
許多物理學家說我們對一切理論的最大希望是超弦理論,基於這樣的想法,即亞原子顆粒實際上是振動弦的幾個小環。當通過弦理論的鏡頭過濾時,可以使一般相對論和量子力學相處。
因此,弦理論激發了許多物理學家的職業發展,因為該想法是在1980年代首次提出的。
格林(Greene)說:“弦理論中有很多進展。”弦樂理論的支持者說,其2000年的書《優雅的宇宙》用外行的術語描述了理論。 “坦率地說,我從未想過的問題已經開發和解決,我們將能夠解決。過去十年來的進步只鞏固了我對這是一個值得追求的方向的信心。”
但是其他專家正在厭倦弦樂理論,該理論尚未產生具體的,可測試的預測。他們說,也許弦理論以及單個理論可以解釋宇宙的整個觀念被誤導了。
博物館海頓天文館主任尼爾·德格拉斯·泰森(Neil Degrasse Tyson)建議,弦理論似乎已經停滯不前,並將弦理論家“軍團”的缺乏進展與看似短的10年的“軍團”的進步與一個人 - 愛因斯坦(Einstein) - 從特殊的相對論過渡到一般相對論。
“你是在追逐鬼,還是你的收藏太愚蠢了,無法弄清楚這一點?”迪格拉斯·泰森(Degrasse Tyson)取笑,開始了一個友好的戲ter,將在整個晚上持續。
格林承認,弦樂理論家沒有產生實驗可以確認的可測試預測,但說不是該放棄的時候了。
他說:“只要進步繼續前進,你就會繼續前進。” “說沒有進步,來吧,那是不對的!”
該理論是如此復雜,他負責,並處理了實驗數據無法訪問的如此奇妙的規模,難怪這需要一段時間才能破解。
同意,紐約巴納德學院的物理學家詹娜·萊文(Janna Levin)表示:“我們不得不解決我們的生命中的問題。”
隱藏的尺寸
弦樂理論的一個方面是,許多版本的許多版本要求宇宙包含超過空間的三個維度,而我們熟悉的時間之一。
實際上,最受歡迎的字符串理論版本要求11個總尺寸。
“我們為什麼看不到他們?”萊文說。 “可能是它們非常非常小。或者可能是我們以某種方式局限於三維膜。或者可能是它們不在那裡。但是,這些是非常有趣的想法,具有非常引人注目的後果。”
然而,這樣一個奇怪的概念使許多人感到不安。
馬里蘭州大學 - 科爾利格大學公園的物理學家吉姆·蓋茨(Jim Gates)說:“我是一個更高的拒絕。
格林說:“我們根本無法解決問題,所以我們從帽子裡拔出了額外的尺寸。”
迪格拉斯·泰森(Degrasse Tyson)進行了友好的辯論,他說:“我只是說它看起來就是這樣。”
測試字符串理論
幸運的是,更高維度的問題不完全限於理論領域。有一些希望,例如大型強子對撞機- 瑞士日內瓦世界上最強大的粒子加速器 - 將能夠提供宇宙中隱藏尺寸的實驗證據。
證據可能是在沒有某些顆粒或缺失能量的情況下,這可能會導致粒子留下我們的正常尺寸並進入隱藏的尺寸之一。
密歇根大學物理學家凱瑟琳·弗雷斯(Katherine Freese)說:“我們要做的是在加速器上獲得最高的能量,並將某些東西送入額外的方面。”
弦理論的另一個可能的測試將是分析大爆炸中留下的光的詳細觀察結果,稱為宇宙微波背景輻射,滲透到空間。人們認為這種輻射可以保留早期宇宙中本來可以存在的密度微小波動的烙印,並可能揭示了一些弦理論的預測的證據。
弗里斯說:“如果幸運的話,我們實際上可以利用它來測試弦理論的某些思想,從而在宇宙微波背景中查看烙印。”
我們甚至應該搜索嗎?
最終,一些物理學家說,尋找一切的理論將是毫無結果的追逐。
新罕布什爾州達特茅斯學院的物理學家馬塞洛·格萊瑟(Marcelo Gleiser)說:“對我來說,一切理論的概念的問題是,這意味著我們最終將知道所有要知道的一切。” “對我來說,物理是一項正在進行的工作。”
他說,隨著我們對物理學的知識的增長,“無知的海岸也會增加”。因此,總會有更多要知道的更大的問題,不確定性的更大領域。
“我對尋找最終理論的夢想感到不安,”加拿大安大略省局部理論物理學研究所的理論物理學家李·斯莫林(Lee Smolin)說。他說,這一追求與現代物理學方式不相容,後者已經超過了牛頓的科學方法,在該方法中,科學家一遍又一遍地進行實驗,改變了最初的條件,以隔離適用的一般性或法律。
現在,斯莫林說:“我們不再一遍又一遍地進行實驗。有一個實驗,這是整個宇宙。”
他說,我們無法在測試場景中運行其他宇宙來了解宇宙學。
“我們不再可以將法律與最初條件分開。我們遇到了一個問題,不僅是法律,而且為什麼這些法律?為什麼這些最初的條件而不是其他初始條件?牛頓不再告訴我們的方法不再告訴我們如何繼續。我們必須改變我們試圖理解宇宙的方法。”
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