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弦論和平行宇宙到底什么關(guān)系?

當(dāng)前位置:點晴教程閑情逸致 『 微信好文 』
admin
2016年9月26日 7:8 本文熱度 8826

回答你的問題,我們先來說說為什么要研究弦論:因為要解決廣義相對論和量子力學(xué)的矛盾,而且要了解質(zhì)量這個東西是怎么來的。

廣義相對論描述質(zhì)量和時空的關(guān)系。愛因斯坦場方程告訴我們,質(zhì)量扭曲時空,如果沒有質(zhì)量時空就沒有扭曲。廣義相對論和實驗觀測符合的很好,比如引力透鏡,在大質(zhì)量物體周圍,時空彎曲,光沿著彎曲時空傳播,背景天體看起來就像穿過了放大鏡。
量子力學(xué)描述微觀視界的規(guī)律,微觀世界充滿隨機性,可以用機率波或者概念相似的高級玩意來描述。量子力學(xué)更是與全世界所有實驗吻合,你現(xiàn)在每天用手機拍照,電腦上網(wǎng),都是懂了量子力學(xué)才能遭出來的。量子力學(xué)有個關(guān)鍵的規(guī)則,不確定原理dx*dp>h/2,當(dāng)你觀察一個越小的空間,隨機漲落就越大。那么在微觀尺度,時空會充滿漲落,非常躁動。這個是廣義相對論無法解釋的,為啥時空自己會亂波動?為神馬,為神馬這兩個各自如此完美,如此重要的理論,要互相矛盾??

好,現(xiàn)在弦論就出場了(音樂,鼓,掌聲)。過去我們以為原子就是最小的東西了,不能再分了。可是后來發(fā)現(xiàn)還有電子,原子核。后來又有了質(zhì)子中子,質(zhì)子中子還能分成夸克。那夸克再分成啥?為啥不同粒子質(zhì)量不同?弦論認(rèn)為,說不定有個更基本的東西叫“弦”,是一切物質(zhì)的最基本組成單元。弦非常的小,有多小?如果一顆原子有太陽系那么大,一個弦只有一棵樹那么大。這些弦可以開放象根線,可以閉合成個圈。弦可以合并,分裂。弦可以震動,不同維度不同震動模式形成了不同質(zhì)量的粒子。把這些理論完整自洽的寫出來就是弦論,學(xué)過的人都覺得很優(yōu)美,不可能不對云云(我沒學(xué)過只能聽聽)。有可能解釋質(zhì)量從哪兒來,為什么廣義相對論和量子力學(xué)看起來有矛盾。神馬11維啊啥的都是自然推導(dǎo)結(jié)果。我們已經(jīng)熟悉4維,是平直的,可是那些弦論里更高的維度的形狀是可以嚴(yán)格計算的,必須滿足現(xiàn)在知道的基本粒子的質(zhì)量大小,相互作用強度。但是,滿足條件的形狀的個數(shù),從幾十年前發(fā)現(xiàn)的幾種,一直增長到現(xiàn)在大概接近于無數(shù)種吧。那么,我們的宇宙更高的維度到底是神馬形狀呢?如果這個維度剛好是其中一個形狀,為神馬偏偏是那個形狀而不是別的呢?這已經(jīng)上升到偉大的神學(xué)或者哲學(xué)的高度了,弦論物理學(xué)家已經(jīng)無法自拔了,于是平行宇宙提供了一個心靈慰藉:也許有無數(shù)個平行宇宙,每一個都隨機有不同形狀的高維維度。到這里大家已經(jīng)看到了聯(lián)系1。
可是弦論還有一個關(guān)鍵問題是,弦太小了,看不見。這樣一來就無法證偽,那弦論到底是不是物理學(xué)呢?還是數(shù)學(xué)呢?
另外一個問題:為神馬有高維我們看不見呢?這時候,這些勇(喪)敢(心)機(病)智(狂)的物理學(xué)家又借助了“小”這個概念:可能這些高維太小了,就像你從1公里外看一跟高壓線,它看起來就是1維的,殊不知人家還藏了2個維度,是3維的。一只螞蟻在上面爬,是可以轉(zhuǎn)圈的。
看不見誰知道它對不對呢?我也不知道。但是為了解決廣義相對論和量子力學(xué)的矛盾,回答質(zhì)量怎么來的,任何嘗試都是值得的。

第二個要講的問題是宇宙大爆炸。通過宇宙微波背景輻射的觀測以及其他,大爆炸理論已經(jīng)被廣泛接受。可是為什么空間是平直的呢?為什么背景輻射是各向同性的呢,超過哈勃距離的兩片天空是怎么心靈相通的呢?于是有了暴漲理論。這個暴漲理論說在宇宙還很年輕很緊密的時候,曾經(jīng)在一個很短的時間內(nèi)指數(shù)膨脹了很多倍(可能是從10^-35秒到10^-33秒膨脹了10^26倍),這個膨脹速率完爆光速啥的(但注意這只不過是時空膨脹速率,不是東西運動速率,完爆光速也沒啥稀奇,不違反物理定律),但是到底神馬東西可以造成并驅(qū)動這個膨脹,不知道。有可能是一些奇特能量的真空場造成的壓力,很多弦論理論可以提供這種性質(zhì)的“真空” (聯(lián)系2也出現(xiàn)。可是物理學(xué)家們算一算想一想就發(fā)現(xiàn),不管什么場提供了這個暴漲的能量,那個能量好像沒有用完啊!多的能量哪去了?于是平行宇宙理論出現(xiàn)了,有這么多能量,說不定一爆爆出好多個平行宇宙,我們只是其中一個而已。喏,又一個無法證偽的理論。

總結(jié)一下,弦論和平行宇宙就像一對好(難)兄(難)弟,弦論提供一種暴漲理論的機制,而暴漲的多余能量又提供了平行宇宙的可能性,平行宇宙又幫助弦論不用費心去挑選一個有特別的形狀的高維。但是這兩個理論目前都沒辦法被實驗證實或證偽。

該文章在 2018/3/27 18:24:33 編輯過
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