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科学家:现有物理学拼凑不出“万有理论”
天下知仓
>《未来已来》
2021.11.13
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导读
理论物理学家们一直致力于发展出一个能涵盖宇宙一切现象的万有理论。
一些科学家在钻研不断完善现有的理论,以发展出一个涵盖一切的“万有理论”(Theory of Everything)来解释宇宙。另一些科学家则意识到,现有的物理学、数学知识都是局限于某个层次的理论,想从这些理论中发展出万有理论,就好比尝试用某个层次的理论去解释包含不同层次的宇宙,只会发现不能解决的问题越来越多。
万有理论假定存在一种具有概括性、一致性的物理理论框架,可以解释宇宙内所有的奥秘。摆在当代科学家面前最明显的两种框架是相对论和量子论。一些科学家认为,把这两种结合,可能就已经接近理想中的万有理论。
相对论用于解释相对人眼能见到的物质,比如恒星、星系等,都还不错。量子论用于解释像亚原子粒子、原子、分子等这些微观世界的物质,特别好用。
现在被认为最有可能成功的万有理论包括弦理论、量子引力论等,都是把相对论和量子论不断打补丁、再结合起来的杰作。
加州理工学院前射电天文学家马库斯・周(Marcus Chown)是对万有理论持怀疑态度的学者之一。近日他在某媒体科技专栏发表文章解释了他的想法。
马库斯・周认为,万有理论可能存在,但无法从现有的理论中推导出来,这是死胡同。
他认为数学就像是物理学的语言,物理学通过各种数学公式把想描述的道理表达出来。可是它们都是某一个层次的道理,而且即使在这个层次上,它们也不完善。
马库斯・周说,这就是哥德尔不完备定理(Gödel’s incompleteness theorem)所提到的问题。这个定理说的是,并非所有的数学定理都能从公理中推导出来。公理指的是不证自明的命题,定理指的是经过验证证明为真的陈述,当然这听上去很深奥。
马库斯・周对此进行的解释是:“定理好比气球,公理好比地面,气球漂浮在地面上,但是受到逻辑的牵制。哥德尔发现总有一些气球是真的,但是它们不能从公理推导而来,就像是自由漂浮的气球,所以,数学是不完善的。”
马库斯・周说,既然数学是不完善的,那么物理学也是不完善的。用这些不完善的理论去拼凑出一个完善的理论,这是办不到的事情。
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