弦理論能成為新的萬物理論嗎？

2020-11-09 讀芯術

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萬物理論是一種解釋一切事物的理論，解釋宇宙中的每一種力，每一個粒子，每一點物質和能量。萬物理論的關鍵在於它必須將如此多不同的理論調和成一個。

具體來講，我們清楚地了解物質是如何作用以及由什麼構成，這就是粒子物理學標準模型。我們也有萬有引力理論，它將宇宙解釋成幾何結構，其彎曲以創造引力效應。這兩種理論很大程度上是不相容的。

如果阿爾伯特·愛因斯坦沒有參與進來，如果他只擔心布朗運動和光電效應這樣的問題，我們可能會得到一個完全不同的引力理論，也許這個理論會更符合其他粒子理論。我們永遠無法得知。

現在的問題是，萬物理論只有一個有力競爭者：弦理論。

弦理論也不是一個理論。它是一些相關理論的集合，其中任何一個都可能是真的，也有可能都不是真的。本文並非關於弦理論，而是關於缺乏研究萬物理論的不同範式方法。

雖然有非常多的量子引力理論試圖調和愛因斯坦的理論和標準模型，但很少有像弦理論那樣野心勃勃，它試圖將所有形式的粒子整合為一個：弦，它通過在多維空間中的振動產生不同的粒子。難怪有成千上萬的論文都是關於弦理論的。

艾薩克·牛頓想要一個關於萬物的理論，他花了幾十年試圖了解物質是由什麼構成的。不幸的是，他生活的時代甚至沒有化學，他把時間浪費在鍊金術上，這種神秘的藝術，與科學的聯繫就和佔星術一樣小。

幸運的是，我們比那時更聰明了。等等，我們真的更聰明了嗎？

也許像弦理論這樣的努力不過是一種現代的鍊金術，以科學的語言和實踐為載體，但最終，更多的是關於我們自己，以及我們對世界的敘述，就像對現實一樣。

更頑固的人可能會說，我們不需要一個萬物理論。也許根本就沒有這樣的東西。科學往往是混亂而醜陋的。看看牛頓力學的三體問題——另一個讓牛頓浪費了很多時間的問題。它在任何封閉的形式下都是無法解決的，並且允許混沌解。這怎麼可能？這多麼醜陋啊。

但是在科學中，美與醜不如真理重要。三體問題就是一個很好的例子，它顯示了我們的狂妄自大，我們尋找秩序並以之為美，但就是這麼浩瀚複雜的宇宙也承認混沌，而混沌也有它自己的美。

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雖然弦理論在數學上有很多優勢，這使它比其他觀點更有說服力，但我懷疑它是否延續了20世紀的物理過程的觀點，而這種觀點需要被推翻。

假設有一個物體，一根弦，它在空間中運動，例如，卡拉比-尤（Calabi-Yau）微時空。它原封不動地接受量子場論，作為理論的統計背景。因此，它延續了20世紀現代物理學的觀點：量子場，代表粒子，在時空表層中運動。它用弦和多維空間大大修改了這個觀點，但它幾乎沒有改變範式。也許這才是它最大的缺點，而不是缺乏預測或其複雜性。

19世紀的物理學也有自己的缺陷，其中很多已經被遺忘了。它主要關注牛頓式的體，而不是場。它未能理解廣義協方差的威力，並將坐標系與現實等同起來。它依託的是時間和空間的絕對性。我們做得更好了嗎？

弦的存在是一種絕對的實在，無論它有多動態。21世紀有可能消除絕對主義嗎?它有可能承認一個可以在每種可能的方式裡動態塑造的實在嗎?

我不知道這個理論是什麼樣子的，但我知道它將是完全普遍的。它不會假設世界上存在一種事物來創造現實；相反，它只會假定一個世界存在，從而使它自己真實。

它將沒有絕對：沒有弦，沒有量子場論，也許只有無限延展的形狀，而在那形狀之下，也許什麼都沒有。因為要想提出一種一切事物的理論，就不能從一個事物開始，否則就會得出無限遞歸。

如果不是一件實體，那是什麼構成了一切事物的基礎呢？

當思考什麼不是一個實體，卻對物理規律很重要時，我想到了能量。能量可以像物體一樣變成質量，當它變成質量的時候。或者說它可以表現為光的頻率、運動、熱量或某物發生的潛能。從根本上說，能量只是動量等許多類似量中的一種，但它不是一種事物。

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並不是說「所有的東西都是能量」，而是說所有的東西都類似於運動，就像能量一樣，但是沒有任何東西是被移動的，因為運動是所有東西的基礎。

這可能就像大衛·博姆提出的代數這樣的前幾何學，或者是其他表示幾何學基礎的東西。

唯一清楚的是，無論弦理論是否成功，在一個不依託弦或任何存在的理論出現之前，我們將沒有萬物理論。

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