人类需要新的理论来描述新的存在形式:粒子波动型物质。
这就是第一次量子革命,波与粒子的统一。
量子力学可以被看作是经典运动在微观尺度下的修正。
这些修正来源于不同的路径,它们使经典的轨道和环境都变得“模糊”起来。
粒子和场之间是模模糊糊的,并没有明确的界限,理论物理学家选择将它们两者结合起来。
结合经典场论、量子力学和狭义相对论,以场为本,将物质的粒子状态视为场的激发态。
于是便有了描述物质的新理论:量子场论。
真空被看作各种量子场的基态,粒子则被看成是场的瞬息激发态,例如电子和正电子是电子场的激发态,夸克是夸克场的激发态。
量子场论包括描述光的量子电动力学qEd,描述强相互作用的量子色动力学qcd等等。
这些量子场论统一为标准模型,描述了62种不同的基本粒子。
到此为止,人类统一了宇宙中5%的可见物质,剩下的就是95%的暗物质与暗能量。
为了描述暗物质而诞生的就是超对称理论。
为标准模型中的基本粒子每一个都找到一个超对称伴子,将物质型的费米子与能量型的玻色子统一。
但一百多种基本粒子还是太复杂了,并且引力依旧没有被包括在其郑
作为万有理论候选者的超弦理论,以及更完整的m理论诞生了。
超弦理论和m理论很复杂,但它们的基本思想与爱因斯坦的广义相对论、以及卡鲁扎-克莱因理论一致。
通过增加更多的空间维度,将力和物质在高维时空中统一。
空间中每一个点都存在的六维卡拉比-丘流形,四大基本力统合成唯一一个超力的十一维超引力理论等等。
它们通过漂亮的数学框架对所有相互作用提供了统一的理解:
所有的相互作用可以从几何上理解为时空中和单位系统中的曲率。
简单总结就是,物质、能量、所有的基本力,宇宙万象都源于几何。
用几何途径理解世界是物理学的主流,但几何理解是不够好的。
结合量子力学和爱因斯坦引力理论,间距于普朗克长度的两点是无法作为物理实在而存在的。
如无必要,勿增实体。
在没有任何方法能观察到于普朗克长度的世界的前提下,用几何途径来理解宇宙显然是有问题的。
几何途径的基础——流形,它就像是卡尔萨根描述的那只车库里的喷火龙,所有的测量手段都无法观察到这头龙。
二维黎曼流形、六维卡拉比-丘流形、七维乔伊斯流形等等。
它们在宇宙中明显不存在,因为流形上的两点间距可以无穷。
这表明几何仅仅是长距离下的衍生现象。
因此,无法利用几何和流形来作为理解基本物理问题的基础。
在构造统一理论模型的思维方式方面,粒子物理学家们一直是追根溯源,将物质粒子分了再分,直到分不下去为止。
分子→原子→质子、中子、电子、中微子→夸克→弦、膜
这在哲学上属于还原论的范畴。
然而,物理理论之统一并不只有还原这一条路。
还原到一定的层次,也许应该变换一个思路,考虑多粒子凝聚在一起的理论,也就是整体论。
事实上,在粒子物理统一理论中占据重要地位的量子场论,本来就是属于多粒子系统的量子理论。
在普朗克长度上,一切都止步于此,抛弃连续的几何时空结构,构建一个离散的宇宙。
相对论统合了质量与能量,质量与能量都是物质的属性。
E=hf,频率是信息的属性,能量与信息可以定量地统一。
因此,一个显而易见的想法就是,物质与信息的统一。
物质便是信息,信息便是物质。
在神学与宗教盛行的时代,广为流传的观点是,世界上的每一种事物都有一种特别的最要素组成。
树具有树性,人具有人性,动物具有兽性。
比如玄幻修仙中所谓的先灵宝与后灵宝,鸿蒙紫气与后灵气等等。
事物之所以会表现出完全不同的特性与能力,是因为它们具备了某种特别的本性。
人会具有智慧和自我意识,是因为具备了某种先而生的特别事物,诸如灵魂、魂魄、真灵、元神。
比人更强大的仙佛神圣,他们的强大是因为具备了某种比人更强大的本性,仙气、功德、大道法则等等。
但事实上,宇宙中所有的事物都由同样的成分构成。
钻石、石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成成分都是碳原子。
但因为原子不同的排列组合方式,形成了多种具有完全不同性质的材料。
不同材料的不同性质源于