现代物理学的目标之一是找到生活在这个宇宙中最基本的定律。许多物理学家一直渴望抽象出物理学的许多分支,并找到最基本和最本质的理论进行总结。
例如,在宇宙中的四种基本力中,强相互作用、弱相互作用和电磁力被统一在一个系统中,但只有重力是如此独特,以至于它“鹤立鸡群”。每个科学家都希望达到统一四种基本力量的最终目标,但最终他失败了。目前,弦理论是最有希望成为大统一理论的理论。然而,弦理论目前很难证明,也没有人知道它是否是真的。
为了探索这些本质,科学家们建造了许多粒子对撞机。这些对撞机花费了数十亿美元和无数人力物力,并取得了一些成功。然而,即使如此,这些成功仍然远远不是我们理想的大统一理论。重力和其他三种力仍然不相容,或者相对论和量子力学仍然不统一。
最近,一位名叫史蒂夫·沃尔夫勒姆的物理学家和计算机科学家提出了他自己的观点。
沃夫拉姆的主要研究方向是细胞自动机,并取得了良好的效果。元胞自动机是一个非常复杂的结构,我们在这里只简单解释一下:它是一个具有离散时间、空区间和状态的多元结构。每个细胞本身都很简单,但是它周围的其他细胞会根据它的变化而变化。由于细胞数量众多,每一个细胞原本都是一个简单的操作,而扩散到整体会导致极其复杂的结果。
正是这种工作给他一些启示。
2002年,他出版了一本名为《一种新的科学》的书,书中介绍了他自己的想法,但读者的评价不一。现在,他有了一个更大的想法,向公众重新解释他的研究结果。
他借鉴了细胞自动机的思想,从很小的时候就开始了。然而,这一次“小”不是指细胞自动机中的细胞,而是指物质的最小结构。他强调,只要简单的算法被反复应用,最终将会得到极其复杂的结果。他认为我们正在研究的物理定律实际上是在这样简单的事情变得复杂之后产生的。
沃夫拉姆和他的同事试图用这种思维来解释相对论和量子力学。他们指出,即使我们以不同的方式研究同一个宇宙,量子力学也会表现出不同的性质。
同时,他说,量子力学和相对论就像硬币的两面。硬币本身就是计算的复杂性。因此,在他的理论中,现代物理学有三大支柱:相对论、量子力学和计算复杂性。本质上,这三者只是一件事。
在这方面,我相信我们的基本框架从根本上告诉我们物理学是如何主宰世界的。沃夫拉姆是这么说的。
这个理论听起来很有趣,似乎有一定的基础。至少对现代物理学来说,这可能是一条狭窄的出路,值得探索。然而,问题是他和他的团队还没有将这一理论作为一篇论文发表给同行评议。
与此同时,正如我们在介绍牛顿重力修正模型的文章中所说,任何伟大的发现都必须具有预测的功能。例如,爱因斯坦的相对论预言了黑洞和引力波,事实也证明了他的正确性。虽然许多有趣的理论听起来很新颖,但最终的结果要么仅仅是传统理论的结果,要么与事实不一致,最终被消除。尽管沃夫拉姆自己也承诺了这一点,他说“我们已经有了一些可靠证据的线索”,但他也说这些证据仍然需要一些时间来寻找。
此外,沃夫拉姆从未介绍过如何验证他的理论。因此,其他物理学家只能焦虑地看着,什么也帮不了。没有人知道他的理论是如何一点一点计算出来的,也没有人知道如何找到证据来验证它。
目前,我们对他的理论只知道一些有趣的数字。例如,他认为宇宙的基本长度是10-93米。这个数字非常惊人,因为人类认为有意义的最短长度是普朗克长度,即10-35米,他给出的数据比普朗克长度小几个数量级。沃夫拉姆说:这意味着电子的半径只有10-81米,比物理学家计算的10-22米小得多。
除了量子长度,他还提出了量子质量,大约是电子质量的1/(10 36)克。这是因为电子根本不是我们现在认为的基本粒子。在沃夫拉姆的理论中,电子由10 35种较小的简单元素组成。甚至这些简单的元素也不是他认为的最基本的元素。他认为这些都是称为寡核苷酸的粒子,能够产生重力,是暗物质的本质。
尽管他说得很好,但他目前仍无法说服别人。正如我们所说,他没有发表任何论文来介绍他的思想、分析和推导过程,而只是把这些“科学研究成果”公之于众。他为什么不写论文,因为根据他自己的理论,他直到去年十月才开始认真思考。
爱因斯坦想了一辈子都不想明白这个问题,他实际上想出了六个月的时间...
问题是,虽然我们说他是物理学家,但他只能被视为边缘物理学家,就像王建国和星星的关系一样。当然,我们并不因此认为他不可信。毕竟,爱因斯坦也在专利局工作。然而,沃夫拉姆的理论仍然难以说服公众。
史蒂文·沃夫拉姆
无论如何,我们仍然期待他整理出一份详细的论文供物理学家审阅。也许,正如他自己所说,这篇论文不仅仅是因为时间问题而写的。毕竟,在细胞自动机领域,他已经有了非常重要的地位,没有必要去哗众取宠。
然而,所有谜题的真相最终会在时间洗涤的过程中显露出来。不管这个理论是现代物理学的终结还是一场闹剧,让我们拭目以待吧!