自從人類有了科學(xué)以來(lái)粘我,科學(xué)家就在探索宇宙的終極奧秘鼓蜒,在二十世紀(jì)之前的200多年痹换,人們堅(jiān)信牛頓力學(xué)就是終極理論。
但后來(lái)的量子力學(xué)和廣義相對(duì)論都弹,指出了牛頓力學(xué)是不完備的娇豫,然后科學(xué)家又掀起了新的探索。
尤其是愛(ài)因斯坦畅厢,在完成了廣義相對(duì)論后冯痢,用自己剩下的一生,去探索終極理論框杜,可惜直到他去世浦楣,也沒(méi)能成功。
在電影《銀河系漫游指南》當(dāng)中霸琴,超級(jí)計(jì)算機(jī)給出的終極答案是“42”椒振,當(dāng)然這是個(gè)無(wú)厘頭的答案。
那么現(xiàn)在梧乘,我們站在歷史的前沿,一起來(lái)看看庐杨,都有哪些理論选调,“有可能”成為終極理論吧!
一灵份、 超弦理論
超弦理論是目前最有潛力的理論仁堪,1969年物理學(xué)家Gabriele Veneziano在瑞士大數(shù)學(xué)家歐拉的一本著作中,注意到了一個(gè)函數(shù)(歐拉B函數(shù))填渠,可以用來(lái)描述強(qiáng)作用力弦聂。
后來(lái)物理學(xué)家Leonard Susskind發(fā)現(xiàn),這一函數(shù)延伸出來(lái)的物理圖像氛什,是"可扭曲有彈性的線段"莺葫,并在后來(lái)發(fā)展成了"超弦理論"。
超弦理論描述:我們宇宙的最小基本單元是一維的且很小很小的"弦"枪眉,尺度是普朗克距離約10^-35m捺檬,這些弦以不同的方式振動(dòng),可以得到不同的基本粒子贸铜,比如電子堡纬、夸克和中微子等等。
超弦理論最大的特點(diǎn)蒿秦,就是對(duì)世界的維度做了限制烤镐,在超弦理論中,要求我們世界必須是11維的棍鳖,十維的空間加上一維的時(shí)間炮叶。
之所以認(rèn)為超弦理論最有可能成為終極理論,是因?yàn)槌依碚撃軌蛘{(diào)和量子力學(xué)和相對(duì)論之間的沖突。
在之前悴灵,量子力學(xué)主宰著微觀世界扛芽,相對(duì)論主宰者宏觀世界,兩者有著本質(zhì)的矛盾积瞒,成為當(dāng)代物理學(xué)中最大的難題川尖,而超弦理論為解決這一矛盾,提供了一種思路茫孔。
由于超弦理論涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)艱深叮喳,所以能夠涉獵該領(lǐng)域的人屈指可數(shù)。
二缰贝、 圈量子引力論
圈量子引力論又名量子幾何學(xué)馍悟,是專門為了調(diào)和量子力學(xué)和相對(duì)論,發(fā)展出來(lái)的一套理論剩晴。
圈量子引力論的特點(diǎn)锣咒,如同廣義相對(duì)論用空間彎曲描述宇宙一樣,只不過(guò)圈量子引力論描述的是量子行為赞弥,而且非常成功毅整。
以至于某些科學(xué)家指出,很有可能圈量子引力論與超弦理論绽左,都是終極理論在某些條件下的近似悼嫉,猜測(cè)兩者還會(huì)統(tǒng)一到一起。
三拼窥、 量子引力理論
量子引力理論戏蔑,研究量子力學(xué)和引力結(jié)合的理論,我們知道鲁纠,現(xiàn)在已知的基本力有四種总棵,強(qiáng)力、弱力房交、電磁力和萬(wàn)有引力彻舰。
其中量子力學(xué)可以很好地描述前面三種力,但對(duì)萬(wàn)有引力的描述候味,卻顯得束手無(wú)策刃唤,唯有廣義相對(duì)論可以描述萬(wàn)有引力,所以量子力學(xué)和萬(wàn)有引力的結(jié)合白群,必定是終極理論的研究范疇尚胞。
量子引力理論最大的特點(diǎn),是描述了一種反引力帜慢,其中強(qiáng)力笼裳、電磁力和弱力唯卖,都是反引力分化而來(lái)。
該理論還描述了“為何存在光速限制”躬柬,因?yàn)樵谠摾碚撃P拖掳莨欤W蛹?jí)物質(zhì)都有一種泡沫結(jié)構(gòu),而支撐這些泡沫的關(guān)鍵就是速度允青。
如果超過(guò)光速橄碾,就會(huì)造成光子中的引力和反引力不穩(wěn)定,這種不穩(wěn)定會(huì)使光子運(yùn)行速度變慢颠锉,直到落回光速法牲,這就是光速恒定的原因,但是在該理論中琼掠,也存在一些超粒子可以超光速運(yùn)行拒垃。
霍金曾一度研究終極理論,不過(guò)在后來(lái)的一次公開(kāi)演講中瓷蛙,他坦言已經(jīng)放棄了對(duì)"終極理論"的研究悼瓮,并認(rèn)為人們永遠(yuǎn)不可能獲得這樣的理論。為此速挑,不少科學(xué)界的人士谤牡,對(duì)霍金這一消極的態(tài)度,給予了反駁姥宝。
以上三個(gè),都是終極理論的候選者恐疲。另外腊满,在超弦理論上,發(fā)展起來(lái)的M理論培己,本身是五種超弦理論的統(tǒng)稱碳蛋,所以無(wú)需單獨(dú)列出來(lái)。
這些理論的預(yù)言和研究省咨,在目前實(shí)驗(yàn)水平上肃弟,還無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)證。比如超弦理論研究的尺度零蓉,要想驗(yàn)證笤受,所需要建造的對(duì)撞機(jī),可以繞銀河系一周呢敌蜂!
當(dāng)然箩兽,不排除未來(lái)的人類,真可以建造這么大能量的對(duì)撞機(jī)章喉。
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