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人類基礎科學已被鎖死?愛因斯坦提出大統一理論,為何久久完不成
2023/05/02

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在茫茫宇宙中,地球只是一粒細小的塵埃。然而,古往今來,有無數仁人志士,都在不遺余力的探索宇宙的奧秘。在此期間,有許許多多的理論被構思出來。

這些理論無一不是指向同一個謎團,那就是宇宙中是否有一個萬能的公式,可以用來解釋萬事萬物的運行規律?

愛因斯坦死前的遺憾

1905年的某一天,愛因斯坦在發表了本年的第5篇論文后,扶在桌子前默默思考。能否將當今世上所有的公式都歸納起來,創造出一個「九九歸一」的公式?這樣就能利用這個公式,來解釋世界上的一切邏輯了。

在此之前,物理學家們已經將這個世界上的所有理論,歸納成了四種作用力。它們分別是強核力、弱核力、電磁力和引力。這四種力代表著整個物理學界的四個節點,將所有的已知理論都連結在了一起。

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所以現在愛因斯坦要做的,就是將這四種力雜糅起來,使其在同一個理論框架中運行。一開始,愛因斯坦先是將弱核力和電磁力雜糅起來,將其合成電弱力。根據愛因斯坦當時提供的理論框架,這兩種力是可以放在一起相互運行的。

緊接著,愛因斯坦在這個理論框架上,又加入了強核力。

三者組合在一起,形成了電核力。這時候的理論框架,開始被業界人士稱之為「大統一理論」模型。到了這個時候,只需要將引力也加入進去,就能夠形成一個萬能公式了。

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然而,也正是在這個時候,愛因斯坦遇到了瓶頸。他發現其它三種力都能融入到自己的理論框架,唯獨引力融入不進去。其中最核心的一個原因就是,引力太小了。

根據科學家的計算,引力的大小是弱核力的千億億億億分之一。像這麼小的作用力,根本無法將其量子化。所以引力也就無法融入到愛因斯坦的大統一理論框架了。

在接下來的幾十年時間里,愛因斯坦一直執著于解決這個問題,但始終不得其要領。有一段時間,愛因斯坦甚至還構思出了「神學」這個概念,企圖用一些虛無縹緲的理論,來填補自己的認知空白。

這種情況一直持續到1955年,愛因斯坦去世,他都沒有成功將引力融入到統一場理論當中。這也成為了愛因斯坦一生中最大的遺憾。

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弦理論的出現或成「救星」?

當愛因斯坦去世以后,統一場理論的接力棒,給到了日裔物理學家加來道雄手中。加來道雄總結了前輩們的經驗,構思出了一個名為弦理論的模型。

在這個模型中,萬事萬物都是被一根弦所撥動的。每一根弦的振動,都會影響到它所牽引的粒子。而這些粒子,就組成了我們所看到的這個世界。

後來加來道雄用大量的復雜公式,堆砌出了一個弦理論的雛形。他驚奇的發現,引力居然可以成功融入到這個模型當中。這也就意味著,統一場理論有了階段性的突破。

然而,這個模型雖然在理論上成功了,但沒有真正的實驗可以證實這個理論是可行的。這就好比伽利略說小球和大球受到的重力是一樣的,但如果沒有從比薩斜塔將它們一起扔下來,人們就無法信服伽利略的說法。

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同理,弦理論也是一樣。雖然引力在弦理論的公式里面可以運行,但如果放到實際情況中,引力還能這樣運行嗎?因此,在這種情況下,就需要實驗物理學家提供足夠的數據,來幫助加來道雄證實這個模型的正確性。

只可惜,問題恰恰就出在這個「數據」上面。還是那句話,引力太小了。根據萬有引力公式,兩個物體靠在一起的引力,可以說是微乎其微。就算是大如地球,它給人帶來的引力也就500牛頓。

如果把這個力放到弦理論公式中,小到幾乎可以忽略不計。

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所以那時候的任何實驗,都無法從實際層面來證明這個理論的正確性。

通過對撞機來驗證

當然了,隨著時代的進步,科技的不斷發展,人類慢慢開始創造了大型強子對撞機。通過這台機器,可以將微觀粒子加速到一定狀態,這樣就能創造出希格斯玻色子。

如果希格斯玻色子真的存在的話,那就說明希格斯場也存在。當這種奇特的能量場被證明存在的時候,就不需要實驗物理學家去提供足夠的引力,來驗證弦理論模型了。

因為希格斯場本身就相當于一個弦理論模型,場內的能量可以讓所有的希格斯玻色子振動起來。所以一旦希格斯場的概念真正被證實,那引力大不大就已經無所謂了。

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然而,要想創造出希格斯玻色子,就需要科學家提供足夠大的能量,注入到大型強子對撞機當中。這樣才能形成一個完美的希格斯場。

只可惜,根據科學家的計算,要想形成這麼一個場,需要將對撞機做成銀河系這麼大,才有可能將實現這個目標。其實到了這個地步,通過實驗來驗證弦理論就可以無路可走了。

通過黑洞來觀測

當然了,老話說的好,只要思想不滑坡,辦法總比困難多。在此之后,科學家們又想到了另一種驗證弦理論的方式。那就是通過觀測黑洞,來計算這個理論模型究竟對不對?

科學家之所以想到了黑洞,主要就是因為黑洞中心有著巨大的品質,可以提供足夠的引力來扭曲周邊的一切事物。只要科學家觀測到黑洞的整個進化過程,就能夠推測出引力是怎麼「作業「的了。

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這樣看來,弦理論模型不就有救了?

只不過,老話又說得好,理想很豐滿,現實很骨感。雖然科學家們一直在不遺余力的觀測黑洞,但黑洞能提供給科學家們的信息少之又少。

很多黑洞不是在幾億光年之外,就是爆發過程轉瞬即逝。以至于科學家們還沒帶好眼鏡,實驗過程就已經結束了。所以通過黑洞來驗證弦理論也不太可行。

前赴后繼的科學家

在後來的幾十年時間里,弦理論一直停留在理論階段。即便是後來出現了像霍金這樣的大佬,依舊無法解決這個世紀難題。

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霍金接手這個課題后,又創造了一個名為萬物理論的公式。雖然換了名字,但其核心思想都是一樣的。那就是如何通過一個統一的理論,來解釋世間萬物。

只不過,霍金先生也同樣為這個謎題忙活了一輩子,最后卻竹籃打水一場空。2018年3月14日,霍金先生去世以后,這個理論模型就一直被擱置了。

時至今日,仍然沒有哪位大佬可以在這個基礎上,將大統一理論給證實出來。

大統一理論未來可期

所以說,很多人覺得隨著愛因斯坦的逝去,人類基礎科學就已經被鎖死了。其實問題遠遠沒有這麼嚴重,畢竟他的繼任者還在這條路上繼續探索著。這些人窮盡各種手段,將大統一理論向前推進了一大步。

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在這種情況下,大統一理論被證實只是遲早的事兒。萬一以后又出了某個更加厲害的科學家呢?說不定這套困擾科學家多年的理論就成功出爐了。

一旦這個理論被塑造完成以后,屆時可能會給整個人類社會帶來一場巨大的變革。因為這套理論的初衷,就是為了解釋萬事萬物的變化規律。

當這套理論真正被人類掌握后,人類就可以預測很多不可思議的事情,并完成以前想都不敢想的任務。比如點石成金、引雷利用、太空飛行等。

畢竟人類已經擁有一套可以解釋全宇宙的概念,只要在這個概念的指引下,幾乎沒有做不到的事情。如果這個夢想真的得以實現的話,那古人所言的「操縱天地萬物」,就不是隨口一說了。

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