文档介绍：终极理论有啥用历史告诉我们,对终极真相的每一次追问都有所收获,只不过收获到的并非如我们预期。图片来源:《新科学家》(文/MacGregor Campbell )超引力、大统一场论、终极理论、万物至理,物理学家用各种名称来称呼他们归自然万象于一统的尝试。对某些人来说,这是他们领域中的圣杯, 无不坚信有朝一日必得圆满: 物质尽皆由细小的、振动的弦构成; 三维之外更有额外的空间维度;空间与时间逼近观察时,不再光滑而连续,而是斑驳且离散。而对另一些人而言,追寻大统一理论无异于猎取赫尔曼· 麦尔维尔( Herman Melville ) 小说中的那头白鲸:一个若隐若现、甚至根本就子虚乌有的猎物。“在我看来,现在这些对所谓万物统一理论的追寻, 必将一无所获,”法国马赛理论物理中心的理论物理学家卡洛· 罗韦利( Carlo Rovelli )如此断言。丹麦奥胡斯大学的物理学史专家黑尔格· 克拉格( Helge Kragh ) 则道出了更基本的问题: 即便我们真的发现了合适的万物理论, 而且我们的心智也足以理解它,谁又能断言一切就走到尽头了呢?他认为, “我们无法就某一理论是否是终极理论作出任何断言。”另一方面,我们现有的关于自然的理论,尽管难称完美,对改变我们人类生活的那些技术和创新所起到的支撑作用, 却是意义非凡。因此, 我们是否该有此一问: 万物理论所为何来? 至少从牛顿时代开始,统一就一直是物理学前进的驱动力。对 17 世纪 60 年代的观天者而言, 天体的运动是一个至上谜题。为何天球上某些星光居留不动, 夜夜相循, 而其他一些星光却穿越其间, 游走苍穹?对此, 大瘟疫期间避居林肯郡偏僻一角的牛顿, 想到了一个答案。推动行星和恒星之力,就是让物体沉坠地面之力,此力遍存于任意两个物体之间,只与它们的质量和间隔有关。一旦领悟至此, 天体之秘就洞若观火, 不过是地球附近的行星受太阳的引力以不同速率穿行天际,而恒星则由于距离遥远而显得固定不动而已。牛顿的洞察将此前被认为别若云泥的天界和人间统一在一起。他那套简洁普适的方程, 不仅让工程师得以计算工业革命赖以发生的各种力和力矩, 还给未来一代代的物理学家构筑起一座神圣的殿堂。在牛顿开风气之先 200 余载之后,詹姆斯· 克拉克· 麦克斯韦( James Clerk Maxwell ) 又完成了一次与之类似的统一变革。 19 世纪 60 年代, 麦克斯韦证明了电和磁是同一种力的一体两面。与此同时, 归于他名下的方程组还表明, 光就是一种电磁辐射。这个思想的火花点亮了如今我们生活的电气时代,从广播到智能手机无不赖以产生。统一就是力量今天的万物理论正试图延续上述历程。我们现在认为,所有的物理现象都能通过 4种基本作用力来解释。首先是引力, 即牛顿描述的有质量物体间的相互作用。接下来是麦克斯韦的电磁力, 描述带电物体间的相互作用。所有的“接触”力都来自电磁力。比方说, 为何在地球吸引之下, 我们不会穿透地面遁入地下?因为鞋底和地面之间的电磁相互作用在支撑着我们。还有两种在亚原子尺度下起作用的力: 强核力和弱核力。前者将质子和中子结合在一起成为原子核, 后者则掌控着诸如辐射衰变这样的过程。所谓万物理论, 就是要表明所有这 4 种力都是同一种力的不同伪装而已。 1967 年,距离麦克斯韦又过去了 100 年,理论物理学家史蒂文·