
纽约 - 爱因斯坦(Einstein)在完成创造一切统一理论的梦想之前就去世了。从那时起,物理学家一直在他的火炬上进行,继续寻求一种理论来统治所有这些理论。
但是他们会到达那里吗?这是辩论的话题,当时七位主要物理学家聚集在美国自然历史博物馆参加第11届年度艾萨克·阿西莫夫纪念辩论。
对一切理论的追求之所以出现,是因为两个最著名,最成功的物理学理论是矛盾的。
描述了非常大的事物的理论 - 一般相对论 - 描述了非常小的事物的理论 - 量子力学 - 每个人在自己的领域中都可以很好地发挥作用,但是当结合时,分解时。他们俩都不能正确。
而且我们不能仅仅在地毯下扫除该事实,并继续按原样使用它们,因为在某些情况下,这两种理论都适用一个黑洞。
哥伦比亚大学物理学和数学教授Brian Greene解释说:“就长度而言,其大小很小;它的大小很大。因此,您都需要这两种规模。”
科学家希望统一的理论能够解决这种不兼容,并一方面描述宇宙中的任何事物。
振动字符串
许多物理学家说我们对一切理论的最大希望是超弦理论,基于这样的想法,即亚原子颗粒实际上是振动弦的几个小环。当通过弦理论的镜头过滤时,可以使一般相对论和量子力学相处。
因此,弦理论激发了许多物理学家的职业发展,因为该想法是在1980年代首次提出的。
格林(Greene)说:“弦理论中有很多进展。”弦乐理论的支持者说,其2000年的书《优雅的宇宙》用外行的术语描述了理论。 “坦率地说,我从未想过的问题已经开发和解决,我们将能够解决。过去十年来的进步只巩固了我对这是一个值得追求的方向的信心。”
但是其他专家正在厌倦弦乐理论,该理论尚未产生具体的,可测试的预测。他们说,也许弦理论以及单个理论可以解释宇宙的整个观念被误导了。
博物馆海顿天文馆主任尼尔·德格拉斯·泰森(Neil Degrasse Tyson)建议,弦理论似乎已经停滞不前,并将弦理论家“军团”的缺乏进展与看似短的10年的“军团”的进步与一个人 - 爱因斯坦(Einstein) - 从特殊的相对论过渡到一般相对论。
“你是在追逐鬼,还是你的收藏太愚蠢了,无法弄清楚这一点?”迪格拉斯·泰森(Degrasse Tyson)取笑,开始了一个友好的戏ter,将在整个晚上持续。
格林承认,弦乐理论家没有产生实验可以确认的可测试预测,但说不是该放弃的时候了。
他说:“只要进步继续前进,你就会继续前进。” “说没有进步,来吧,那是不对的!”
该理论是如此复杂,他负责,并处理了实验数据无法访问的如此奇妙的规模,难怪这需要一段时间才能破解。
同意,纽约巴纳德学院的物理学家詹娜·莱文(Janna Levin)表示:“我们不得不解决我们的生命中的问题。”
隐藏的尺寸
弦乐理论的一个方面是,许多版本的许多版本要求宇宙包含超过空间的三个维度,而我们熟悉的时间之一。
实际上,最受欢迎的字符串理论版本要求11个总尺寸。
“我们为什么看不到他们?”莱文说。 “可能是它们非常非常小。或者可能是我们以某种方式局限于三维膜。或者可能是它们不在那里。但是,这些是非常有趣的想法,具有非常引人注目的后果。”
然而,这样一个奇怪的概念使许多人感到不安。
马里兰州大学 - 科尔利格大学公园的物理学家吉姆·盖茨(Jim Gates)说:“我是一个更高的拒绝。
格林说:“我们根本无法解决问题,所以我们从帽子里拔出了额外的尺寸。”
迪格拉斯·泰森(Degrasse Tyson)进行了友好的辩论,他说:“我只是说它看起来就是这样。”
测试字符串理论
幸运的是,更高维度的问题不完全限于理论领域。有一些希望,例如大型强子对撞机- 瑞士日内瓦世界上最强大的粒子加速器 - 将能够提供宇宙中隐藏尺寸的实验证据。
证据可能是在没有某些颗粒或缺失能量的情况下,这可能会导致粒子留下我们的正常尺寸并进入隐藏的尺寸之一。
密歇根大学物理学家凯瑟琳·弗雷斯(Katherine Freese)说:“我们要做的是在加速器上获得最高的能量,并将某些东西送入额外的方面。”
弦理论的另一个可能的测试将是分析大爆炸中留下的光的详细观察结果,称为宇宙微波背景辐射,渗透到空间。人们认为这种辐射可以保留早期宇宙中本来可以存在的密度微小波动的烙印,并可能揭示了一些弦理论的预测的证据。
弗里斯说:“如果幸运的话,我们实际上可以利用它来测试弦理论的某些思想,从而在宇宙微波背景中查看烙印。”
我们甚至应该搜索吗?
最终,一些物理学家说,寻找一切的理论将是毫无结果的追逐。
新罕布什尔州达特茅斯学院的物理学家马塞洛·格莱瑟(Marcelo Gleiser)说:“对我来说,一切理论的概念的问题是,这意味着我们最终将知道所有要知道的一切。” “对我来说,物理是一项正在进行的工作。”
他说,随着我们对物理学的知识的增长,“无知的海岸也会增加”。因此,总会有更多要知道的更大的问题,不确定性的更大领域。
“我对寻找最终理论的梦想感到不安,”加拿大安大略省局部理论物理学研究所的理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)说。他说,这一追求与现代物理学方式不相容,后者已经超过了牛顿的科学方法,在该方法中,科学家一遍又一遍地进行实验,改变了最初的条件,以隔离适用的一般性或法律。
现在,斯莫林说:“我们不再一遍又一遍地进行实验。有一个实验,这是整个宇宙。”
他说,我们无法在测试场景中运行其他宇宙来了解宇宙学。
“我们不再可以将法律与最初条件分开。我们遇到了一个问题,不仅是法律,而且为什么这些法律?为什么这些最初的条件而不是其他初始条件?牛顿不再告诉我们的方法不再告诉我们如何继续。我们必须改变我们试图理解宇宙的方法。”
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