被稱為「物理的終極理論」的M理論,到底想要證明什麼?

2020-12-19 量子探索

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人類可以用科學尋找到宇宙中的一切真理嗎?。

物理學(physics),是自然科學中的「帶頭大哥」,我們可以發現,世界著名的科學家基本都是物理學家,比如「牛頓」「愛因斯坦」「霍金」這些科學家,他們都是在物理學領域做出了突破,隨後才被世人認可。

大到宇宙空間,小到微觀粒子,一切物質的運動規律和基本結構,都在物理學的研究範圍內,因此物理學可以說是其他科學的基礎,也是人類認知宇宙的基礎,物理學的理論結構是「數學」+「實驗」,因此物理學是人類現在最精密最準確的一門學科,簡單來說物理學是人類探索宇宙本質的基礎,或許這就是為什麼物理學家的研究可以改變世界的原因。

大一統理論對人類的意義是什麼?

關注物理學的人肯定知道,雖然物理學在不斷發展,但是物理的基礎理論已經很久沒有突破了,弦理論和量子力學仍然是人們物理學的兩大支柱,在高速領域和微觀世界中這兩個理論都在不斷發展,但是如何界定宏觀和微觀的區別,為什麼微觀世界中的現象和宏觀世界不同,這些問題都在困擾著人類,因此人類需要一個「大一統」理論。

相對論和量子力學之間存在矛盾,因此這兩個理論都不夠完善,宇宙中一定存在一個更深次的理論,只是人類現在的科技水平限制了我們無法更加深入的研究,愛因斯坦的後半生一直執著於「大一統」理論,可是知道這位偉大的科學家去世,都沒有找到真正的大一統理論。

就像是幾個世紀前, 物理學家都認可牛頓的經典力學一樣,雖然大家都知道這些理論存在一些問題,沒有辦法全面的解釋宇宙中的所有現象和規律,但是這個理論對於現在的人類已經「足夠」用了,隨著人類科技的進步到了20世紀的初期,人類開始探索宇宙時,物理理論自然開始高速發展,而現在人類面臨著同樣的窘境,科學家都想尋找到「大一統理論」,但是現在的科技並不足以我們證實這樣的大一統理論。

M理論,是物理學的曙光?

或許有人會提出這樣的疑問:「弦理論」不是大一統理論嗎?從理論架構上來看,弦理論確實是一個「大一統理論」,弦理論統一了基本力,並且也可以解釋量子力學和相對論的矛盾,是一個試圖解釋一切的「萬物理論」,現在的弦理論,已經發展成為了「M理論」

但是前文中我們已經說到了現在的科技並不足以支撐我們探索這些大一統理論,因此弦理論就是一個空有理論沒有試驗的「空中樓閣」,一些物理學家認為,弦理論可以成為人類未來物理學的基石,不惜為此付出 數十年的時間進行研究,而更多的科學家認為,弦理論只能停留在想像階段,看似美好實則沒有任何實驗依據,不如去研究其他領域取得成果。

因此,目前的弦理論雖然也在不斷發展,不論是超弦理論還是M理論都只停留在理論階段,很多物理學家對弦理論十分關注,並不是這個理論多么正確,而是一旦證實這個理論,就可以名利雙收成為超越愛因斯坦的科學家。

弦理論的格局很大,描述的宇宙觀也十分的精彩,但是對於目前的人類來說,弦理論並不能對我們的發展起到多大的幫助,只是給描述了一個難以理解的多維宇宙。

宇宙的本質真的是多維的嗎?宇宙中的基本組成部分,真的是一根根跨越維度的「弦」嗎?這個問題隨著人類開始探索宇宙,有能力離開太陽系探索其他恆星系時,或許就會得到答案,隨著文明的發展,基礎理論也會隨著視野的開闊而推進。

人類的物理學發展已經經歷兩次巨大的革命,如果科學家可以在未來證實「M理論」是正確的,那麼必然會再次帶來一次物理學革命,人類的宇宙觀和時空觀都會隨著這個理論的證實而改變,M理論被稱為「物理的終極理論」,這個理論結合五種超弦理論和十一維空間的引力理論,是科學家在弦理論基礎上延伸出的理論,M理論的核心是多維空間。

至於為什麼人類針對M理論進行試驗,答案其實也很簡單,相關試驗設計的能量十分高能,現在人類科技無法進行試驗證實。霍金也認為,M理論可能是宇宙的終極理論,也是愛因斯坦尋找一生的大一統理論真正的答案。

你認為M理論會是宇宙的答案嗎?歡迎在下方留言說出你的看法!

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    M理論——作為「物理的終極理論」被提出,希望通過一個理論來解釋所有物質與能源的本質與交互關係。雖然我們有限的技術水平把我們限制在腳步剛剛邁出地球,但依靠更深層的理論和實驗,我們也在盡力探索著外太空。特別是在物理的更高層次,很多深藏的秘密都被揭示出來了。而這些揭示但凡打開了局面,就會像泥土深層的春筍,為我們自以為了解的世界頂開一片新的景象,這樣的景象甚至是我們從來不曾想過的。
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