物理學(xué)不存在
首先說說我的觀點
物理學(xué)為什么不存在，首先這句話來自《三體》。
打個比方，如果有一個神槍手射靶子每10厘米射一下，在靶子上的2維生物做出了一個定律說我們世界每10厘米就有一個洞，這是我們世界的定律。
1
智子，鎖死人類物理學(xué)
在《三體》中，有一個令全人類都窒息的存在。
它就是三體人的智子，一種智能微觀粒子。
它不僅能對人類進行24小時全方位無死角的監(jiān)視，還能干擾高能加速器的運行。
在智子的干預(yù)下，人類的高能加速粒子實驗，不再有任何規(guī)律可循。
這令科學(xué)家感到絕望，有的甚至選擇自殺，并直呼“物理學(xué)不存在了”。
為何會這樣？
因為作為一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)，物理學(xué)研究的就是物質(zhì)運動最一般的規(guī)律：
牛頓力學(xué)，研究物體機械運動的規(guī)律；
電磁學(xué)，研究物質(zhì)的電磁運動的規(guī)律；
熱力學(xué)，研究物質(zhì)熱運動的統(tǒng)計規(guī)律；
相對論，研究物體高速運動的動力學(xué)規(guī)律；
量子力學(xué)，研究微觀物質(zhì)運動的規(guī)律。
如果物質(zhì)運動不再有規(guī)律可循，那么物理學(xué)也將不再存在。
智子對高能加速粒子實驗的干預(yù)，鎖死了物理學(xué)繼續(xù)發(fā)展的可能。
在三體文明的面前，人類真的就只是蟲子。
擁有最聰明大腦的人類科學(xué)家，卻只是可笑的“火雞科學(xué)家”。
當(dāng)然，這只是《三體》中的科幻設(shè)定。
但今天，物理學(xué)的確正在面臨“危機”：物理學(xué)，真的不存在了。
2
勝地不常，盛宴難再
人類歷史上，有一群頂尖天才存在。
正是因為有了他們的存在，人類才擁有壯麗文明和科學(xué)神話。
回首人類近現(xiàn)代史300年，這是科學(xué)“群星閃耀”的年代。
他們的的名字是：哥白尼、伽利略、牛頓、費馬、歐拉、高斯，黎曼，伽羅瓦、麥克斯韋、希爾伯特、愛因斯坦、玻爾、狄拉克、哥德爾、圖靈、費曼、拉馬努金、楊振寧、外爾、威藤、霍金…………
他們并非個個家喻戶曉，有的甚至命運多舛。
他們本來和我們一樣，只是宇宙中一粒塵埃。
但他們的思考力，卻能洞穿整個宇宙。
正是這些人，構(gòu)成了人類文明不斷向前的基石。
但如果有一天，天才再無用武之地了呢？
20世紀(jì)以來，高能物理光芒四射，收獲頗豐。
它也一直是當(dāng)代最前沿的物理學(xué)研究方向。
然而，從20世紀(jì)60年代起，高能物理則不斷開始受到質(zhì)疑。
物理學(xué)家楊振寧先生就曾公開表示：高能物理“盛宴已過”。
并在在公開場合反對中國建設(shè)大型對撞機，引發(fā)強烈爭議。
表面上楊振寧反對中國建設(shè)對撞機，但實際上是對“基礎(chǔ)粒子研究”失去信心。
這可是物理學(xué)最前沿的領(lǐng)域，也是物理學(xué)終極理論的希望之所。
這決不是某一個人的觀點，而是很多物理學(xué)家的共識：理論物理學(xué)已經(jīng)開始走入空想主義，“科學(xué)圣杯”距人類愈發(fā)遙遠。依靠大型對撞機對基礎(chǔ)粒子的研究，從而推動物理學(xué)向前躍進，已經(jīng)走入死胡同。
近60年來，再無獲得共識的偉大物理學(xué)理論問世。
近60年來，也再無偉大的物理學(xué)家被奉為“燈塔”。
近60年來，也再無激動人心的新人理論得到驗證。
很多時候，我們甚至懷疑，真的有一個超級文明將我們的物理學(xué)鎖死了！
回首人類物理簡史，看看“盛宴已過”到底是危言聳聽，還是智者箴言？
3
從創(chuàng)世說起
一切回到宇宙本原，重新來思考物理學(xué)的一切。
宇宙是從什么時候開始的呢？
現(xiàn)代科學(xué)普遍接受“宇宙大爆炸”理論，英文叫做Big Bang！
“哈勃紅移”和“宇宙微波背景輻射”這兩大實驗數(shù)據(jù)支持了這一理論：宇宙就是源于一個大爆竹。
當(dāng)然你可能會問，那爆炸之前是什么呢，點燃爆炸的人又是誰呢？
這些問題屬于哲學(xué)的范疇，不屬于科學(xué)的領(lǐng)域。
如果一定要死嗑這個問題，牛頓會用“上帝是第一推動力”來忽悠你的。
創(chuàng)世的剎那，開始于10的負43次方秒，也稱為普朗克時間，是人類已知的最小時間存在。請注意這是一個定義值，而不是一個測量值。
下面是創(chuàng)世時間表：
?10E－43秒，十維宇宙分裂成一個四維宇宙和一個六維宇宙。六維宇宙崩潰，縮成10E－32公尺。四維宇宙（我們今天所在的宇宙）則迅速爆炸，此時的溫度高達10E32（10的32次方）度；
?10E－35秒，大一統(tǒng)作用力崩解；
?10E－9秒，電弱對稱崩解，此時的溫度是10E15度；
?10E－3秒，夸克開始凝聚，中子與質(zhì)子出現(xiàn)，此時的溫度是10E14度；
?3分鐘，質(zhì)子與中子開始凝聚成穩(wěn)定的原子核；
?30萬年，電子開始凝聚在原子核周圍，第一個原子出現(xiàn)；
?30億年，第一個似星體出現(xiàn);
?50億年，第一個星系出現(xiàn)；
?100～150億年，太陽系誕生，又經(jīng)過數(shù)十億年，地球上出現(xiàn)了第一個生命。
不管你信不信，這是目前已經(jīng)成為眾多科學(xué)家普遍共識的創(chuàng)世時間表。
表中所述的那個數(shù)量級上的時間、長度、溫度等所有數(shù)值，沒有任何一個可以直接測量。
因為目前咱們?nèi)祟惖募夹g(shù)和工具水平，還遠遠不能企及到那個數(shù)量級。
但是，人類的天才們做到了。
這個時間表里面的每一個數(shù)字的背后，都是一堆嚴密的公式和演算。
都是無數(shù)的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家嘔心瀝血的結(jié)晶。
這些結(jié)論是基于科學(xué)本身做出的演繹和推理，而不是憑空想像。
4
物理學(xué)的最前沿在哪里？
回顧宇宙極簡史之后，現(xiàn)在要問的是，物理學(xué)最前沿的研究領(lǐng)地在哪里？
今天，尋找最古老的問題的答案就是物理學(xué)最前沿的研究方向。
我們從創(chuàng)世時間表的第一個事件談起：十維宇宙分裂。
一只在直線上行走的毛毛蟲只能前后移動，所以，我們把直線或曲線叫做：一維空間；
一只阿米巴扁平蟲可以在球面上前后左右移動，所以，我們把平面或曲面叫做：二維空間；
一只鳥在我們的空間可以上下前后左右移動，所以，我們的空間叫做是：三維空間；
加上時間一維，我們的世界是四維的，合稱時空。
依此類推……
多維空間（四維以上）的人，看著我們的保險柜時根本就是內(nèi)外一目了然。
就像我們看二維平面上的圓圈一樣，因為我們擁有第三維的“上帝視角”。
阿米巴扁平蟲只能感知二維的世界，那么我們?nèi)绾巫C明我們所能感知的所謂“真實”，豈不是也受限于我們自己的認知條件？
人類的大腦和眼睛，只是為了應(yīng)付三維空間和四維時空的各種情況演化出來的。
它們并不具備辨識和解析高維度空間物體的能力。
超弦理論認為：宇宙真正的時空，其實是一個十維的空間。
其中四維是愛因斯坦的時空流形，也就是我們的日常生活空間。
另外一個和它’垂直’的，還有一個很小很小的六維流形。
在這個十維空間中，有一種最小單位的弦縱橫其中。
以類比的說法，十維空間是宇宙這座大琴的音箱。
撥動這些弦造成不同的音高與音色，會產(chǎn)生不同的基本粒子，進而發(fā)展出所有的物質(zhì)與作用力。
最新的“M理論”，由當(dāng)代物理巨匠威藤提出。
結(jié)合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。
藉由單一個理論，來解釋所有物質(zhì)與能源的本質(zhì)與交互關(guān)系。
“超弦理論”和“M理論”，都野心勃勃想統(tǒng)一廣義相對論與量子力學(xué)。
試圖構(gòu)建終極“大統(tǒng)一理論”，這就是理論物理學(xué)最前沿的研究方向。
5
如何構(gòu)建“大統(tǒng)一理論”？
構(gòu)建“大統(tǒng)一理論”，著手點是統(tǒng)一四種自然力，必須從最基礎(chǔ)的粒子作用開始研究。
由于微觀粒子之間僅存在四種相互作用力：萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力。
理論上宇宙間所有現(xiàn)象，包括十維空間，都可以用這四種作用力來解釋。
兩千年來，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)我們宇宙的所有現(xiàn)象，都可以簡化成四個作用力：
?電磁力：包括電力、磁力和光本身，合稱為電磁力。電荷（磁級）正負相同為排斥力，相反為吸引力。由光子傳遞，與電量成正比，距離成反比。長程力，在四種力中第2強。
?強核力：是夸克之間的吸引力，由膠子傳遞。在有效距離內(nèi)，距離越大，力約大。短程力，在四種力中最強，也是恒星燃燒能量的自然力，氫彈的爆炸正是運用強核力的原理。
?弱核力 ：弱核力左右了部分放射性物質(zhì)的衰變形態(tài)，是造成β衰變一類的衰變的力。由希格斯粒子(W+、W-、Z0)傳遞，較弱，短程力，作用在夸克級的粒子。是四種力中第3強的。
?重力：由引力子傳遞，與質(zhì)量成正比，距離成反比。長程力，在四種力中最弱。
為何要統(tǒng)一自然力？一旦人類將所有的作用力整合成一個作用力，這時會有什么突破？
人類能夠改變時空的結(jié)構(gòu)，了解宇宙萬物的來龍去脈，讓物質(zhì)變得井然有序。
任意地組合與改變粒子，制造出前所未有的物質(zhì)形態(tài)。
我們甚至能左右空間的維度數(shù)，成為宇宙的主宰。
回看一下人類掌握“力”的歷史：
?人類誕生的歷史超過數(shù)千萬年，在99.99%時間里，人類能夠掌握的能量只是雙手和肌肉的力量，大概只有八分之一馬力；
?十萬年前，隨著手持工具的發(fā)明，人類的能量輸出倍增，達到一又四分之一馬力；
?牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力和運動定律，讓力學(xué)被簡化成條理分明的方程組?，F(xiàn)代機械原理催生出蒸汽機，人類掌握的能量達到數(shù)十到數(shù)百馬力；
?麥克斯韋爾方程式，啟迪了愛迪生等發(fā)明家，人類進入電力時代，能量級數(shù)獲得飛躍，極大地改變了人們的生活。
?愛因斯坦的相對論為人類打開了核能利用的時代，人類掌握的能量提升到足夠摧毀自己所居住的行星的程度。
6
那些“統(tǒng)一自然力”的天才們
1、黎曼：硬剛“歐幾里德”和“牛頓”的巨人
1854年6月10日，數(shù)學(xué)天才黎曼在德國哥廷根大學(xué)發(fā)表了《關(guān)於幾何基礎(chǔ)的假設(shè)》，撼動了兩千年來從未被動搖過的歐幾里德幾何學(xué)。
黎曼認為，歐幾里德數(shù)學(xué)根基只是常識與直覺的流沙，而不是扎實的邏輯推演結(jié)果。
比如，歐式幾何說三角形三個內(nèi)角之和等于180度。
但這個看似簡單的問題，在數(shù)學(xué)史上卻從來沒有被嚴密證明過！
而且，假如身處彎曲表面的世界，這個公式就不成立了。
黎曼作出了牛頓兩百年來首次劃時代重大突破，徹底推翻了牛頓的超距作用原則。
他認為：作用力源自于幾何學(xué)，作用力只是由于幾何結(jié)構(gòu)扭曲所造成的必然現(xiàn)象。
在牛頓早已成神的年代，說出這樣的結(jié)論需要何種氣魄。
總結(jié)一下黎曼的偉大之處：
?他以多維空間理論簡化了所有自然作用力；認為電力與磁力和重力一樣，只是高維空間彎曲產(chǎn)生的結(jié)果。
?他提出了蟲洞的概念，黎曼切口是多重連結(jié)空間的一個最簡單范例。
?他以“場”來描述重力，以“度量張量”描述空間里每一個點的重力場。
黎曼英年早逝，并未找出電力與磁力的場方程式，也沒有計算出空間要褶皺到什么程度才足以描述不同的作用力。
這幾項重要發(fā)展留給了麥克斯韋爾和愛因斯坦。
2、麥克斯韋：電和磁的合并者
麥克斯韋，一個被忽視了堪與牛頓齊名的大科學(xué)家。
1873年，麥克斯韋出版了電磁學(xué)專著《電磁學(xué)通論》。
這本著作系統(tǒng)總結(jié)了庫侖、安培、奧斯特、法拉第的研究成果，建立了完整的電磁理論，將電力和磁力統(tǒng)一了起來，這讓后來的愛因斯坦都感受到了壓力。
有了電磁學(xué)，才有了現(xiàn)代光學(xué)、電工學(xué)、電子學(xué)，就不可能有電氣化和通信技術(shù)。
麥克斯韋一輩子太低調(diào)，我們幫他總結(jié)一下“光輝成就”：
?建立了統(tǒng)一的經(jīng)典電磁場理論；
?建立光的電磁理論，預(yù)言電磁波的存在；
?為愛因斯坦的狹義相對論鋪路。
3、愛因斯坦：御光者
（1）狹義相對論，光速恒定? E＝mc2
愛因斯坦小時候就喜歡自問自答：
“如果你追上一束光線，它看起來是什么樣子？你會不會看到一束靜止的光波，凍結(jié)在時間中？”
這個問題，讓他在后來的50年里，帶領(lǐng)人類走進了時空神秘之旅。
16歲時，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)世界上似乎并沒有能夠追上光速的東西。
26歲時，他用嚴密的數(shù)學(xué)證明了這一發(fā)現(xiàn)，在瑞士專利局擔(dān)任低階職員的他，用麥克斯韋爾的場方程式推導(dǎo)出狹義相對論。
用一句話概括狹義相對論，那就是：光速在任何恒動架構(gòu)里恒為常數(shù)。
這個定理表面上看并不顯眼，但卻是人類心靈的最偉大成就之一！
愛因斯坦進一步導(dǎo)出了下一個重大的結(jié)論：質(zhì)量是從能量來的。
這個結(jié)論，一舉推翻了十九世紀(jì)的兩大物理發(fā)現(xiàn)：質(zhì)量守恒和能量守恒。
自此以后，質(zhì)量與能量被視為單一單位：質(zhì)-能。
26歲的愛因斯坦，同時給出了質(zhì)能變動的方程式，那就是著名的?E＝mc2。
讓我們再來追尋一下狹義相對論的推導(dǎo)過程：
光速恒定?時間變慢?質(zhì)量不恒定?“質(zhì)量-能量”相互轉(zhuǎn)換? E＝mc2
狹義相對論，統(tǒng)一了“時-空”，也統(tǒng)一了“質(zhì)-能”。
愛因斯坦進一步思考“時空”與“質(zhì)能”之間的關(guān)系，也就是狹義相對論所忽略的加速度，還有重力。
這關(guān)乎了他的下一個巨大成就：廣義相對論。
（2）廣義相對論，空間是彎曲的?力學(xué)＝幾何學(xué)
愛因斯坦由一個簡單問題開始：
“如果一個人處于自由落體狀態(tài)，他就不會感覺到自己的體重？”
愛因斯坦透過這個簡單問題，掌握了重力基本特性：在加速度架構(gòu)下的自然律和重力場的定律是一樣的。
這就是所謂等效原理。
透過等效原理，愛因斯坦重新思考關(guān)于光速的問題：光速會受重力影響，重力場會扭曲光線的行進路線。
但是，根據(jù)費瑪最短時間原理，光線會采取兩點之間最短時間路徑。
愛因斯坦再次得出一個令人震懾的結(jié)論：如果我們可以觀測到光線以曲線前進，那就意味著空間本身是彎曲的！
愛因斯坦進一步得出結(jié)論：質(zhì)能的存在造成周圍時空的彎曲。
早在1854年，黎曼就提出了作用力與空間彎曲的關(guān)系，并提出了重力場論。
愛因斯坦利用黎曼的研究成果，用數(shù)學(xué)形式表達了他自己的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)，這就是廣義相對論。
讓我們再來追尋一下廣義相對論的推導(dǎo)過程：
光線以曲線前進＋光線走兩點間最短時間路徑?空間是彎曲的?“質(zhì)-能”造成“時-空”彎曲?力學(xué)＝幾何學(xué)
愛因斯坦的偉大，止步于他的第三次嘗試！
在狹義和廣義相對論之后，他終其一生研究統(tǒng)一場論，尋找萬物之理。
簡單說，就是試圖尋找一個公式，能夠同時描述光與引力。
可惜，他最終沒有成功。
愛因斯坦的“大統(tǒng)一理論”雖然恢宏，但并未收到廣泛關(guān)注和普遍認同。
領(lǐng)一時風(fēng)氣之先的是另一套全新的理論：量子力學(xué)。
4、量子力學(xué)的先驅(qū)們：整合了三種自然力
1925年，以玻爾、玻恩、薛定諤和海森堡為代表的一組科學(xué)家，已經(jīng)對原子運動給出了幾近完整的數(shù)學(xué)描述，我們稱之為量子力學(xué)。
這是一套與黎曼、愛因斯坦學(xué)說迥異的解釋自然力的理論，它的主要理論觀點包括：
?作用力是由于不連續(xù)的能量包交換而產(chǎn)生，也就是量子；
?不同的作用力的產(chǎn)生來自于不同量子的交換；
?我們永遠無法同時知道次原子粒子的速度及其位置；
?粒子有可能以有限機率進行穿隧或量子跳躍，并穿越不可浸透的障礙物。
量子力學(xué)以光子為例，認為弱作用力和強作用力是源于能量量子的交換，并稱之為“楊-米場”，這是楊振寧和他的學(xué)生米爾斯于1954年發(fā)現(xiàn)的理論。
到1970年代，楊－米場已經(jīng)可以解開所有核子物質(zhì)的秘密，可以解釋有關(guān)于次原子粒子的任何實驗數(shù)據(jù)。
在解釋電子與光的交互作用時，其精確度達到千萬分之一，號稱是有史以來最精確的理論！科學(xué)界對這個理論如此有信心，以至于稱之為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。
量子力學(xué)經(jīng)過50年的發(fā)展，成功整合了四種自然作用力的三種：強作用力＋弱作用力＋電磁力。
但是，包括楊振寧本人在內(nèi)的許多科學(xué)家都認為，標(biāo)準(zhǔn)模型一定不是最終的大一統(tǒng)理論，主要原因是該模型并不包括“萬有引力”！
可以這么說：量子力學(xué)只是根據(jù)次原子粒子的部分外表特性做了整理，卻未對它們的來源做出任何說明。
在這里我們喘一口氣，從實驗物理的角度來看，物理學(xué)基本到此終止了。
在此之前，天才們所做的努力，我們可以用實驗去進行驗證。
即使玄妙如量子力學(xué)，也是可以被驗證的。
在此之后，天才們所做的任何努力，我們沒有辦法去驗證對錯。如果不能驗證對錯，我們就不知道誰是真正的天才.
不知道誰是真正的天才，天才就無用武之地，這真是一件很窩心的事情。
以下內(nèi)容，人類已經(jīng)沒有辦法來驗證自己是對是錯，你可以說物理學(xué)死了，也可以說完全淪入“空想科學(xué)主義”的泥潭。
但我們相信天才就在我們身邊，只是我們不知道他是誰？
6
尋找終極理論，
馴服最后的力——萬有引力
盡管步履蹣跚，但量子力學(xué)最終仍然整合了三種自然作用力：強作用力＋弱作用力＋電磁力，而歷史上最久遠的“萬有引力”卻沒有辦法馴服。
這是物理學(xué)上的終極難題，也是“大一統(tǒng)理論”的最大障礙。
1、超重力論，十一維空間統(tǒng)合四種作用力
統(tǒng)合量子理論和引力，以創(chuàng)造出一個“大一統(tǒng)理論”，這個問題挫折了20世紀(jì)最聰明的心智，包括愛因斯坦、海森堡等等一眾科學(xué)界的巨擎。
1976年，紐約州立大學(xué)石溪分校的三位物理學(xué)家寫下了超重力理論。
這個理論對黎曼的“度量張量”模型進行研究，幾乎實現(xiàn)了愛因斯坦統(tǒng)合已知作用力的夢想。
他們發(fā)現(xiàn)，在一個十一維的度量張量模型里，包含了自然界里幾乎所有的粒子與作用力：
?愛因斯坦的重力理論；
?楊－米場與麥克斯韋爾場；
?夸克與輕子。
超重力理論雖然在模型上統(tǒng)合了四種作用力，但它存在缺陷：在很多關(guān)鍵節(jié)點上，沒有具體量化的數(shù)學(xué)模型和公式。
所以，只能成為邁向宇宙統(tǒng)一理論慢慢征途上的一塊鋪路石。
不過，新的也是最強大有力的物理學(xué)計劃已經(jīng)登場，它就是：超弦理論。
2、超弦，統(tǒng)合四種自然力
1968年，超弦理論被意外發(fā)現(xiàn)。
當(dāng)時，兩位年輕的理論物理學(xué)家在歐洲核子研究中心有了意外發(fā)現(xiàn)：19世紀(jì)數(shù)學(xué)家歐拉完成的歐拉貝塔函數(shù)，竟然符合幾乎所有描述基本粒子強交互作用所需的全部特質(zhì)。
弦論可以用來描述引力和所有基本粒子，比如電子、光子、中微子和夸克等等,它們看起來像粒子，實際上都是很小很小的一維弦的不同振動模式，正如小提琴上的弦。
它們都是宇宙弦的不同振動模式或振動激發(fā)態(tài)，每條宇宙弦的典型尺度約為長度的基本單位，即普朗克長度（10E -33厘米）。
按照超弦理論，粒子并非是宇宙的基本元素，物理定律就相當(dāng)于琴弦的合音定律。
如果把宇宙看作是由宇宙弦組成的大海，那么基本粒子就像是水中的泡沫。它們不斷在產(chǎn)生, 也不斷在湮滅。
我們現(xiàn)實的物質(zhì)世界, 其實是宇宙弦演奏的一曲壯麗的交響樂！
超弦理論，以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的弦場理論，統(tǒng)合了所有的自然律和作用力。
在菲爾茲獎?wù)芦@得者威藤看來：“所有物理學(xué)上的偉大思想，都是超弦理論的副產(chǎn)品?！?/p>
3、神秘天才“拉馬努金”，確立十維宇宙
超弦理論似乎包含了所有的物理學(xué)知識，極其廣博精深。
許多科學(xué)家認為這是21世紀(jì)的物理學(xué)，意外落入20世紀(jì)，但人類還沒有發(fā)明21世紀(jì)的數(shù)學(xué)來精確描述它。
解開這個秘密的，是堪比當(dāng)年黎曼的另一位數(shù)學(xué)天才拉馬努金。他發(fā)現(xiàn)了一個重大秘密：我們只能在二十六維與十維中定義弦論，否則就無法用弦論整合已知的物理定律。
拉馬努金生于1887年的印度，少時坎坷，甚至沒有通過升高三的考試。26歲那年，他給著名數(shù)學(xué)家哈代寫了一封信，信中包含了120個定理。
這位貧窮孤立的印度哥們，當(dāng)時完全不知道歐洲數(shù)學(xué)界的任何研究資訊。純粹憑個人才智、按照自己的方法，重新推導(dǎo)出歐洲百年數(shù)學(xué)史的所有重要定律。
拉馬努金的研究成果包含了三冊四百多頁的筆記，其中包含了四千多個公式。后人在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了拉馬努金模函數(shù)，這是一個奇特的包含了高達二十四次乘冪的數(shù)學(xué)式。
這些數(shù)學(xué)式證明：弦論只有在十維中才是自洽的。
也就是說，產(chǎn)生我們現(xiàn)存宇宙的那個高維度宇宙，它的維度數(shù)一定是十！
好吧，我們暫且認為，拉馬努金這位天才給了超弦論數(shù)學(xué)解釋。
4、M理論，物理學(xué)上最后的理論
1994年，開始了弦論的第二次革命。
創(chuàng)立者威滕等人認為，從11維的M理論可以找到手征性的起源。
他們將M理論中的一個空間維數(shù)收縮成一條線段，得到兩個用該線段聯(lián)系起來的10維時空。
作為“物理的終極理論”而提議的理論，M理論希望能藉由單一個理論來解釋所有物質(zhì)與能源的本質(zhì)與交互關(guān)系。其結(jié)合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。
廣義相對論沒有對時空維數(shù)規(guī)定上限，在任何維黎曼流形上都能建立引力理論。
超引力理論卻對時空維數(shù)規(guī)定了一個上限——11維。
更吸引人的是，已經(jīng)證明11維不僅是超引力容許的最大維數(shù)，也是納入等距群SU(3)×SU(2)×U(1)的最小維數(shù)。
由于弦革命的巨大影響力，其主要研究者愛德華·威滕被美國《生活》周刊評為二戰(zhàn)后排名第六的“最有影響的人物”。
每個時代都不缺乏天才，對這個世界作凝視沉思，就像尋求生命的自我解放一樣，吸引著每一個具有哲學(xué)氣息的物理學(xué)家。
寫到這兒，這一段物理詩史基本可以告一段落。
從黎曼、麥克斯韋、愛因斯坦的引力場，到量子力學(xué)、超重力論、超弦理論以及M理論。
人類歷史上這些偉大的智慧頭腦，前赴后繼探尋宇宙的真理，展示物理氣象。
時至量子力學(xué)，物理學(xué)達到了高潮。
7
物理學(xué)難以逾越的“大沙漠”
今天，物理學(xué)如果要進一步向前，不得不依賴于大型的粒子對撞機的實驗結(jié)果。
從物理學(xué)本身來看，基本粒子是一個如此迷人的領(lǐng)域，直抵宇宙真理之地。對于那些擁有物理夢想的年青一代來講，誰不想追隨愛因斯坦的腳步，捧起那大一統(tǒng)的“科學(xué)圣杯”?
所以矛盾的集中點仍然在于大型加速器。對于粒子物理來說，加速器只有越造越大才能支撐基礎(chǔ)物理的進步。
但是動輒百億美元的造價，任何富豪都得掂一下自身斤兩。
大型強子對撞機最近的立功時間，是在2013年。
驗證了標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一個粒子：希格斯玻色子。
但我們很難知道下一代80-100km級的加速器，會帶來什么新的發(fā)現(xiàn)。
越到后面將會越難，上帝似乎想封鎖亞原子領(lǐng)域的一切。
海森堡在“不確定性原理”指出，一個粒子的位置和動量不能同時被確定。
所以，要看到越小的東西，就需要“光源”發(fā)出的粒子波長越短。
由于光速等于波長和頻率的乘積，而能量等于普朗克常量與頻率的乘積，因此，粒子波長更短意味著能量更大。
也就是說，要看清小小的基本粒子，需要用攜帶巨大能量的探測粒子才行。
于是我們需要把探測粒子加速到很高的能量，能完成這種工作的裝置就是粒子加速器。
大一統(tǒng)理論能量量級目前預(yù)測為10^24eV，而大型強子對撞機對撞產(chǎn)生10^13eV。
這之間的11個數(shù)量級，被物理學(xué)家稱為“大沙漠”。
如果用常規(guī)直線加速器，要達到10^24eV則需要7光年長。
用尾波加速器則需要47億公里，和三體中的環(huán)日加速器差不多長。
要想達到量子引力能級的話，用常規(guī)加速器可能需要幾十萬光年，也就是傳說中的環(huán)銀河系加速器。
以人類目前的能力，想要造出能夠打破“大沙漠”的加速器，基本是不可能的。
你能造出幾光年的加速器嗎？做不到?。?/p>
既然做不到，那么，倒不如先擱置咯。
人類可以暫時擱置，但對于這些天才的物理學(xué)家來說，他們又哪里等得起呢？
如果等不起，他們又會選擇怎樣的命運？
8
物理學(xué)，還存在嗎？
今天，無論是超弦理論還是M理論，都需要在亞原子領(lǐng)域才能獲得驗證。
但何時能制造出打破“大沙漠”的加速器，遙遙無期。
因此，盡管M理論已取得累累碩果，但依舊無法得到驗證，
弦理論也有同樣命運，迄今被認為是“空想科學(xué)典型代表”。
20世紀(jì)的物理學(xué)有著黃金一代，群星璀璨。
他們提出的理論，都可以用實驗來驗證。
直到今天，我們還可以用“黑洞”照片來證明愛因斯坦的遠見卓識。
但21世紀(jì)的物理學(xué)，卻不得不面對一個現(xiàn)實問題：高能物理的盛宴，可能已經(jīng)結(jié)束。
高能粒子加速器的發(fā)展，難以再前進太多。
這成了一個人類不愿承認卻不得不承認的事實。
它就像三體人的智子，牢牢地鎖住了人類基礎(chǔ)研究繼續(xù)往前發(fā)展的可能。
多少優(yōu)秀卓越的科學(xué)家，會因此感到沮喪和失落。
如果不能見證自己的猜想，再偉大的物理學(xué)家也都會抱憾終生。
如果不能讓理論得到驗證，再優(yōu)美的理論也會墮入玄學(xué)的深淵。
當(dāng)物理學(xué)真的不再能夠驗證自身，那么它繼續(xù)存在的可能性還有多少？
這個答案，仍然需要那些偉大的科學(xué)家們?nèi)ヌ剿骱桶l(fā)現(xiàn)。
這個話題稍微有些讓人絕望，所以《三體》中那些頂尖科學(xué)家在得知真相時，才會一個接一個地自殺死去，因為信仰崩塌，希望終結(jié)。
但現(xiàn)實世界呢？我們到底能不能跳出射手靶環(huán)的二維世界，看到真正屬于科學(xué)的真相？還是只能像火雞科學(xué)家一般的存在，最終成為感恩節(jié)上的食物？
一切都取決于人類自己。
去思考科學(xué)的邊界，去仰望未知的星空。
不僅僅是科學(xué)家，也包括我們。
科學(xué)家們在理論和實驗中打破玻璃墻的桎梏，
我們從書籍里了解更多關(guān)于前沿科學(xué)的知識。
跳出低維囚牢，邁向高維世界。
物理學(xué)，將永遠照耀人類前行，永遠存在。
