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他宣傳自己能統壹相對論和量子力學,是鬧劇還是新理論建設者?

現代物理學的目標之壹,就是找到住在這個宇宙的最最基本的法則。許多物理學家畢其壹生,都渴望著能把物理學的眾多分支抽絲剝繭,找到其中最最根源、最最本質的理論加以概述。

比如宇宙四大基本作用力中,強相互作用、弱相互作用和電磁力都已經被統壹在壹個體系中,而唯獨引力卻如此獨特,“卓然不群”。每壹位科學家都希望達成四大基本作用力相統壹的終極目標,卻最終以失敗收場。目前最有希望成為大統壹理論的,就是弦理論。但是弦理論目前難以證明,沒有人知道它是否真的成立。

為了探究這些本質,科學家們建立了無數的粒子對撞機。這些對撞機耗資幾十億美元,耗費無數人力、物力,取得了壹定的成功。可是,即便如此,這些成功距離我們理想中的大統壹理論,仍然非常遙遠。引力和其他三種作用力仍然是格格不入,或者說相對論和量子力學,仍然無法統壹。

最近,壹位名叫 史蒂芬·沃爾夫拉姆 (Stephen Wolfram)的物理學家和計算機科學家,提出了自己的觀點。

沃爾夫拉姆的主要研究方向是 元胞自動機 (cellular automata,縮寫:CA),並且取得了不錯的成果。元胞自動機是壹種非常復雜的結構,我們這裏只是簡單粗略地解釋壹下:這是壹種時間、空間、狀態都離散多元結構,每壹個單元本身非常簡單,但是它周圍的其他單元會根據它的變化而變化。由於單元數目眾多,所以原本每壹個單元都很簡單的運算,擴散到整體會導致極其復雜的結果。

正是這樣的工作,給了他壹些啟迪。

2002年,他推出了壹本名叫《壹種新科學》(A New Kind of Science),介紹了自己的思想,不過在讀者的口中毀譽參半。如今,他帶著更宏大的壹種思想,重新向公眾解釋自己的研究成果。

他借鑒了元胞自動機的思維,從小入手。不過,這壹次的小,指的不是元胞自動機裏的單元,而是物質的最小結構。他強調:只要簡單算法被反復應用,最終就會得到極其復雜的結果。他認為:目前我們研究的物理定律,其實就是在這樣的簡單事物復雜化後產生的。

沃爾夫拉姆和他的同事們嘗試利用這個思維,來解釋相對論以及量子力學。他們指出:即使是同壹個宇宙,當我們用不同的方式去研究時,量子力學都會表現出不同的屬性來。

同時他表示:量子力學和相對論,就像是硬幣的兩面。而硬幣本身,就是 計算復雜度 。因此,在他的理論中,現代物理學的支柱壹***有三根:相對論、量子力學和計算復雜度。而究其本質,三者只是壹回事。

"從這個方面來講,我確信我們所擁有的基本框架從根本上告訴我們物理學是如何統治世界的。"沃爾夫拉姆這樣說。

這個理論聽起來有點意思,也似乎有些根據,至少也可能是現代物理學的壹條狹窄的出路,值得試探。可是問題在於,他和他的團隊目前還沒有把這個理論整理成為論文發表出來,交給同行評審。

同時,就像我們曾經介紹牛頓引力修正模型的文章中說過的壹樣,任何巨大的發現都要具有預言的功能。比如愛因斯坦的相對論,預言了黑洞、預言了引力波,而事實也證明了他的正確性。很多有趣的理論雖然聽起來新奇,但最終結果要麽只是得到了傳統理論的結果,要麽是與事實不符,最終被淘汰。盡管沃爾夫拉姆本人對此信誓旦旦,表示"我們已經有了壹些可靠證據的蛛絲馬跡",但他也表示這些證據還需要壹段時間去尋找。

此外,沃爾夫拉姆也從來不介紹自己的這套理論該如何驗證。所以,其他物理學家也只能看著幹著急,幫不上任何忙。沒有人知道他的理論到底怎麽壹點點推算的,也不知道該如何找到證據去驗證。

目前我們知道的關於他的理論,只有壹些有趣的數字。比如:他認為宇宙的基本長度是10^-93米。這個數字非常驚人,因為人類目前認為 有意義的最短長度 普朗克長度 ,也就是10^-35米,他給出的數據比普朗克長度還差了幾十個量級。沃爾夫拉姆表示:這意味著電子的半徑其實只有10^-81米左右,而這個數字也比現在物理學家計算的10^-22米要小得多。

除了量子長度以外,他也提出了量子質量,大約是電子質量的1/(10^36)克。這是因為,電子根本不是像我們現在認為那樣是基本粒子,在沃爾夫拉姆的理論中,電子是由10^35種更小的簡單元素所構成。即使這些簡單元素也不是他認為的最基礎元素,他認為這些都是由壹種叫做 低聚子 (oligon)的微粒,這種所謂的低聚子可以產生引力,而且它們就是暗物質的本質。

盡管他說得有模有樣,但是目前來說還無法說服別人。就像我們說的,他沒有拿出任何論文介紹自己的思考和分析、推導過程,只是把這些“科研成果”公諸於眾。為什麽他沒有撰寫論文呢,因為據他自己所說,這個理論是他去年10月份才開始認真思考的。

愛因斯坦想了後半輩子都沒想明白的問題,他居然半年時間就想出來了……

問題在於,雖然我們說他是物理學家,但他只能算是很邊緣的物理學家,就像王建國和明星之間的關系壹樣。當然,我們不是因此就認為他不可信,畢竟當初愛因斯坦也是在專利局工作。但是,沃爾夫拉姆的這些理論還是有些難以服眾。

不論怎樣,我們還是期待他能夠整理出壹篇詳細的論文來,讓物理學家們評審。也許就像他自己說的,論文僅僅因為時間問題才沒有撰寫。畢竟在元胞自動機領域,他已經非常有地位,沒有必要嘩眾取寵。

不過,壹切謎題的真相,終究會在時間的沖洗過程中大白於天下。這個理論到底是現代物理的終結,還是壹場鬧劇,讓我們拭目以待吧!

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