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  • 1 # 貓先生內涵科普

    物理學的最高教義就是大統一。凡是有志於投身科學的同學們,都給我好好記住。

    真相只有一個

    隨著人類文明的誕生,人類這種好奇的種族,開始面對大自然中有各種各樣的現象。有的跟物體運動相關,有的跟聲音、光、熱相關,還有的跟閃電、磁鐵相關等等。

    哲學和宗教,花費了幾千年的時間,最終都無法解答這些問題。進入16世紀以來,科學家們每天飯都趕不上去吃,就是沉迷於研究各種現象背後的規律,然後他們總結出了一堆關於力學、聲學、光學、熱學、電學之類的定律。

    人類社會在科學理論的幫助之下,讓同學們從刀耕火種,到現在整體躺床上刷手機,可謂日新月異。

    但仍舊有一個問題很頭疼——定律太多!

    《名偵探柯南》中工藤新一告訴我們,真相只有一個!

    在紛亂的表象之下,有可能最終用一套最基礎的理論來描述所有的已知的事情?這是物理學家們的終極夢想,也是我輩跟科學沾邊的同學的最高教義!

    大統一如夢

    1687年,牛頓在《自然哲學的數學原理》首版的前言提到——“我願我們能像對力學原理那樣,用同類的推理匯出其餘的自然現象,許多原因促使我懷疑,它們可能都依賴於一定的力”。

    牛頓的思想,就是將萬物解釋為原子以力凝聚起來,並因此體現出宏觀上的各種性質。大統一之路,就這樣夢幻般開始。在此後的200年裡,我們確立了分子和原子,隨後還發現了原子、電子、原子核,它們以電磁力締結為原子,並以盈餘的電磁力展現出種種力學、聲學、熱學乃至化學的性質

    。隨後,麥克斯韋方程組統一了光學和電磁學,人們開始了經典物理的盡善盡美,自然科學的大統一似乎唾手可得 。

    但終究如夢一場。兩朵烏雲令曾經的美夢黯然失色。

    這兩朵烏雲,一朵是黑體輻射的紫外災難,另一朵是以太不可觀測,即真空中光速不變。

    愛因斯坦夢碎了無痕

    面對碎了一地的物理學,新生的科學家們無所畏懼。

    1905年,從愛因斯坦解決光電效應開始,在20多年時間裡,由普朗克、波爾、費米、狄拉克、波色、海森堡、薛定諤、德布羅意、戴維森等天才同學們共同努力——創立了量子論,重新解釋了電磁力。

    也是在1905年,由愛因斯坦獨立解決——開創了狹義相對論。並在10年後,發展出廣義相對論——重新解釋了萬有引力。

    但量子論和廣義相對論,即使強如愛因斯坦,也無法完成統一,最終鬱鬱而終。

    最接近的現實中的大統一——楊振寧的理論

    從20年代到50年代,站在狄拉克、泡利等人的肩膀上,楊振寧成功的統一了量子論和狹義相對論,成就了規範的量子場論。

    之後,楊振寧的信徒們,溫伯格等人,在1968年,將弱核力與電磁力統一成了電弱力;

    70年代左右,強核力與弱電力也被統一起來,成為一種力。

    總而言之,今天的我們有了一個精美的“標準模型”,它完美描述了迄今為止微觀世界的一切,可惜除了引力。

    結語

    江山代有才人出,各領風騷幾十年!

    從70年代到90年代,一批候選的萬有理論也成長起來,其中,最著名的莫過於弦論。

    數學公式是十分完美了,但要說到實證,那還不著調。

    現實中,它是否能是一個公式呢?說真的,它的表現形式更是徹底脫離普通群眾的理解,沒有研究生以上的數學功底,大家還是不看為妙啦。

    自然科學的統一,還有漫長的路要走呢。

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