- 超弦論
- (美)加來道雄
- 1087字
- 2020-11-15 16:41:17
愛因斯坦的錯誤
雖然物理學家不能完全理解將四種基本力結合成一種理論所需的必要細節(jié),但他們卻明確地知道愛因斯坦構建統(tǒng)一場論一定會遇到的麻煩。
愛因斯坦曾說,在他的相對論中,放置在宇宙中的不同地方的時鐘以不同的速率跳動,但現(xiàn)實生活里的他買不起家里的時鐘。愛因斯坦用這種方式揭示了自己獲得偉大發(fā)現(xiàn)的方法——用物理圖像思考。數(shù)學,無論多么抽象或復雜,總是后來出現(xiàn)的,它只是作為一種工具將這些物理圖像翻譯成精確的語言。愛因斯坦構思的圖像是如此的簡單和優(yōu)雅,以至于它們可以被公眾理解。數(shù)學可能是模糊且復雜的,但物理圖像總是簡單美麗。
愛因斯坦的一位傳記作者指出,“愛因斯坦總是從最簡單的可能的想法開始,然后,他會將它放在適當?shù)谋尘跋旅枋觥_@個直觀的方法就像畫一幅畫一樣,一種經驗教會了我知識和理解的區(qū)別。”
由于愛因斯坦具有敏銳的洞察力,他能比其他人看得更遠。正是愛因斯坦偉大的繪畫洞察力使他提出了相對論。30年來,在物理學中,他一直是巨人,因為他的物理圖像和構思能力始終正確無誤。然而,諷刺的是,在過去的30年里,愛因斯坦沒能創(chuàng)造出統(tǒng)一場論,因為他放棄了這種概念性的方法轉而求助于沒有任何清晰視覺圖像的模糊數(shù)學。
當然,愛因斯坦意識到自己缺乏指導性的物理原理。他曾經寫道,“我相信,為了取得真正的進展必須再次從自然中尋找某些一般性的原理。”然而,不管他多么努力,都無法思考出一個新的物理原理,所以他逐漸變得癡迷于純數(shù)學方向,如“扭曲”幾何形狀是缺乏物理內容的奇異數(shù)學結構。最終,他未能創(chuàng)造統(tǒng)一場論這個他研究的中心,因為他偏離了自己的原始路徑。
回顧過去,我們看到超弦理論可能是愛因斯坦多年來一直回避的物理框架。超弦理論非常圖像化,包含了無窮多個粒子作為振動弦的模式。如果這個理論兌現(xiàn)了它的承諾,我們會再次看到,最深刻的物理理論可以用一個令人驚訝的簡單的圖像化的方式來描述。
愛因斯坦追求統(tǒng)一是正確的。他相信一個潛在的對稱性是所有的力統(tǒng)一的根源。然而,他使用了錯誤的策略,試圖聯(lián)合引力和電磁力(光),而不是聯(lián)合核力。愛因斯坦試圖聯(lián)合這兩種力是自然的,因為這是他有生之年的重點研究對象。他有意識地選擇忽略核力,這也許可以理解,因為在那時它是最神秘的。同時,他更不喜歡描述核力的理論——量子力學。
相對論揭示了能量、重力和時空的秘密;而主宰20世紀的另一理論是量子力學,是一門物質理論。簡單來說,量子力學通過聯(lián)合波和粒子的雙重概念成功地描述了原子物理學。但愛因斯坦并未意識到統(tǒng)一場論的關鍵在于相對論和量子力學的結合。
愛因斯坦是理解力的大師,但他對物質的理解薄弱,特別是對核物質理解薄弱。接下來,我們談談這個問題。