物理学中所有真正伟大的思想都是超弦理论的“派生物”

物理学中所有真正伟大的思想都是超弦理论的“派生物”
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弦理论本是21世纪的物理学 , 却偶然地落到了20世纪——威滕
普林斯顿高等研究院的威滕像毕加索确定着艺术界的潮流那样 , 确定了物理学界的潮流 。 数以百计的物理学家追随着他的工作 , 以了解他的突破性思想 。
威滕出生于一个物理学家的家庭 。 他父亲路易斯?威滕(IouisWitten)是辛辛那提大学物理学教授 , 爱因斯坦广义相对论的一流学术权威 。 他的父亲说他对物理学最大的贡献是生了他的儿子 。
威腾研究生就读于普林斯顿大学 , 然后在哈佛任教 , 继而在28岁时成为普林斯顿的正教授 。 他的工作的派生结果 , 深深影响了数学界 。 1990年 , 他被授予堪称数学界诺贝尔奖的菲尔兹奖章 。
大多数时间 , 威滕呆呆地凝视窗外 , 脑子里熟练摆弄和调整着大量的方程组 。 他妻子说 ,
他除了在心里盘算以外从不计算 , 我却是在弄明白我正在做的是什么之前已写满了整页整页的算式 , 但是爱德华只是坐下来写一个减号 , 或者只是写个2倍 。
威滕说 ,
大多数没有接受物理学熏陶的人 , 可能认为物理学家做着非常复杂的计算问题 , 但那不足问题的要害 。 要害在于 , 物理学是一些概念 , 不理解这些概念 , 就无从了解世界运行的原理 。
物理学中所有真正伟大的思想都是超弦理论的“派生物”
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威滕是超弦理论的大师 , 这是一个能把爱因斯坦的引力理论与量子理论统一起来的理论 , 然而 , 威滕不满足于超弦理论目前的表述方式 。 他下决心解决超弦理论的起源这一难题 , 它可能被证明是朝着解释宇宙创生时刻跨出的决定性一步 。 这一理论的关键 , 乃是其独特的几何学∶弦只有在10维和26维中才能自沿地振动 。 粒子是什么?
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弦理论的精髓是它能解释物质和时空的本质 , 即木头和大理石的本质 。 弦理论回答了一系列关于粒子的疑难问题 , 如 , 为什么在自然界中有着如此众多的粒子 。 我们研究亚原子粒子的本质越深 , 我们发现的粒子就越多 。 当前的好几百种亚原子粒子组成了一个庞大的“动物园” , 它们的性质层出不穷 。 甚至在标准模型中 , “基本粒子”也多得令人困惑不已 。 弦理论回答了这个问题 , 因为大约为质子大小的1万亿亿分之一的弦在振动 , 每一种振动模式代表一种独特的共振或粒子 。 弦非常非常小 , 因此从远处看弦的共振与粒子是不可区分的 。 只有当我们设法放大这个粒子 , 才能看出它根本不是一个点 , 而是一条以某种模式振动的弦 。
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在这一绘景中 , 每一个亚原子粒子相应于一种以特有的频率振动的特有的共振 。 共振的思想在日常生活中是熟悉的 。 设想一根小提琴弦 , 它能以不同的频率振动 , 从而产生了诸如A、B和C这样的音 。 能在弦上留下的只是在琴弦的端点消失并在两端点之间有整数个起伏的那些振动模式 。 原则上 , 弦能以无穷多个不同频率中的任意一个频率振动 。 我们知道 , 音本身并不是最基本的东西 。 音A也不比音B更基本 。 然而 , 更为基本的却是弦本身 。 不必把每一个音与别的音孤立开来进行研究 。 通过理解琴弦怎么振动 , 我们立即理解了无穷多个音的性质 。
同样 , 宇宙中的粒子本身并不是基本的 。 电子并不比中微子更基本 。 粒子所以貌似基本 , 只是因为我们的显微镜尚不足以揭示它们的结构而已 。 根据弦理论 , 如果我们能设法放大一个点粒子 , 我们实际上就将看到一根小的振动弦 。 事实上 , 根据这种理论 , 物质只不过是由这根振动弦产生的和声 。 因为对于小提琴而言 , 它能组成无穷多的和声 , 所以振动的弦能构成无穷多的物质形式 。 这就解释了自然界中粒子的丰富性 。 同样 , 物理定律可以比作弦上所允许的和声定律 。 由无数的振动弦组成的宇宙本身则可比作一首交响曲(是不是突然爱上了音乐) 。