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第七章 大統(tǒng)一理論

2022-04-29 14:05:26
奇想 2022年8期
關(guān)鍵詞:次方對撞機(jī)證實(shí)

“不,沒有終結(jié)。相反,熵增定律永遠(yuǎn)也終結(jié)不了,因?yàn)檫@條定律現(xiàn)在已經(jīng)被證實(shí)了,是絕不可能違背的鐵律?!蹦腥溯p描淡寫地說道。

“被證實(shí)了,什么意思?”陽杰有些興奮,因?yàn)檫@種說法正好符合熱寂派的預(yù)測。

“是的,因?yàn)槲覀円呀?jīng)證實(shí)了物理學(xué)的大統(tǒng)一理論,而熵增定律正好是這個大統(tǒng)一理論的推論?!?/p>

“大統(tǒng)一理論的推論?什么意思?”陽杰繼續(xù)追問道。

男人說道:“其實(shí)自從1億年前大統(tǒng)一理論被證實(shí)后,物理學(xué)便已經(jīng)終結(jié)了。大統(tǒng)一理論其實(shí)是一串相當(dāng)復(fù)雜的方程式,根本不似人們一開始所想象的那般簡潔優(yōu)美,它能夠解釋這個宇宙間所發(fā)生的一切現(xiàn)象,從宇宙大爆炸到你大腦里意識的流動,從質(zhì)子的衰變到時間只能向前流逝,它都能解釋。它是世間萬物的因,而世間萬物則是它所結(jié)下的果。人類也正是根據(jù)大統(tǒng)一理論的相關(guān)推論才闖入了高維世界,并在此發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)??上У氖牵蠼y(tǒng)一理論所結(jié)出的果可根本不止如此,經(jīng)過我們的推導(dǎo),熵增定律也是大統(tǒng)一理論所結(jié)出的果,也就是說,宇宙的熱寂結(jié)局已經(jīng)注定了,沒有人能改變,就像1+1=2一樣,就是這么簡單,哈哈哈!過去所有對于‘逆熵機(jī)的嘗試皆是徒勞。”這本該是一段嚴(yán)肅的話,可這個男人說得時候卻沒有一點(diǎn)嚴(yán)肅的樣子,甚至還帶些輕浮,好像事不關(guān)己一樣。奈德十分討厭這種態(tài)度。

“你們怎么證實(shí)的?”奈德向他問道。

“請看這張圖片?!闭f著,男人又在空間中投影出了一張3D動圖。

這是一幅星系的俯視圖。這個星系總共有6條懸臂,再緩慢地轉(zhuǎn)動著,群星閃耀在期間,中間則是一個巨大的黑洞。但顯然,這幅圖片的關(guān)鍵點(diǎn)不是這些,而是這個星系外部的一圈光圈。這道光圈閃著金光,就好像長城一般,環(huán)繞了星系整整一圈,呈現(xiàn)一個完美的圓形,絕不可能是自然形成的。

“這道光圈便是我們證實(shí)大統(tǒng)一理論的裝置了?!蹦腥酥钢@圈光圈說道。

奈德摸著下巴疑惑地看著這個光圈,不明所以,倒是精通高能物理的陽杰像是看出了什么,驚呼道:“這難道就是環(huán)星系級粒子對撞機(jī)?人類終于沖出了能極大沙漠了嗎?”

“是的,正是如此?!蹦腥它c(diǎn)點(diǎn)頭說道:“但不單單是人類所建造的,這是我們銀河系所在的處女座星團(tuán)上億個文明齊心協(xié)力所建造的環(huán)星系級粒子對撞機(jī),名為‘上帝之環(huán),這是一項(xiàng)足以載入宇宙史冊的超巨型工程,我們耗費(fèi)了大約半個星系的物質(zhì)和能量,總共花費(fèi)了二十余億年才修建完畢。修建這項(xiàng)工程,其出發(fā)點(diǎn)除了驗(yàn)證大統(tǒng)一理論以外,還有一個,那便是驗(yàn)證‘逆熵機(jī)到底有沒有可能被發(fā)明出來?!?/p>

“真是壯觀,這對撞機(jī)的直徑足有數(shù)十萬光年吧?!标柦茳c(diǎn)了點(diǎn)頭:“這樣一切都能解釋得通了。”

在高能物理這方面,奈德一直是一知半解,于是他便向陽杰問道:“粒子對撞機(jī)我還清楚,但能極大沙漠,大統(tǒng)一理論,這些都是什么?”

陽杰耐心地解釋道:“唔,你應(yīng)該知道,事物之間的相互作用關(guān)系是物理學(xué)里面最本質(zhì)最基礎(chǔ)的研究,把這個研究清楚了,物理學(xué)便可以宣告終結(jié)了。而事物之間的相互關(guān)系我們一般把它分為四種:強(qiáng)相互作用力,弱相互作用力,電磁力,萬有引力。其實(shí)早在我們那個年代,一種能統(tǒng)一這四大作用力的大統(tǒng)一理論的簡單形式便已經(jīng)有人提出來了,但問題在于,要想通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個大統(tǒng)一理論,那是絕對不可能的。無法通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的物理理論永遠(yuǎn)只是猜想,物理學(xué)永遠(yuǎn)是靠實(shí)驗(yàn)說話的學(xué)科。至于為什么大統(tǒng)一理論無法驗(yàn)證的話,那便是能級大沙漠的問題了。物理學(xué)家探索和驗(yàn)證基礎(chǔ)理論,主要是通過將微觀粒子用粒子加速器加速到極高的速度,以獲得極高的能級,然后再相互相撞,接著觀察碰撞的結(jié)果,最后歸納總結(jié)出其背后的物理規(guī)律。歷史上,粒子碰撞時所處的能級越高,人們便能發(fā)現(xiàn)越來越基礎(chǔ)的物理規(guī)律,而加速器的半徑正好決定著粒子碰撞時所處的能級。在10電子伏的能級下,人們觀察到了原子地轟然解體,分解了成原子核及電子;在10的6次方電子伏,人們觀察到原子核再次解體,分解成中子及質(zhì)子;在10的11次方的能級下,人們可以觀測到電弱粒子,這證實(shí)了電弱統(tǒng)一理論;在21世紀(jì)的歐洲,人們便修建了直徑10公里的LHC,將能級提升到10的13次方,驗(yàn)證了希格斯玻色子的存在。每一個新的能級,就像一座高山,當(dāng)人類費(fèi)勁心機(jī)爬上山頂時,就能見到新的風(fēng)景,還能瞥見遠(yuǎn)處更加巍峨的高山,并且再次勇敢的攀登上去?!?/p>

“然而”,陽杰話鋒一轉(zhuǎn):“事情并非都如此這般順利,因?yàn)槲覀兡菚r人類所面對的高山,其高聳地程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了那時人類所能達(dá)的高度,我們沒有任何攀登上去的可能。能極大沙漠理論指出,夸克的組成部分是如此之小,以至于需要至少10的24次方的能級才能一窺究竟。那么10的13次方至10的24次方這一龐大的能級區(qū)間就好像一片荒蕪的沙漠,無論人類如何探索都無法找到任何新的東西,這也是我們那個年代高能物理乃至整個基礎(chǔ)物理毫無進(jìn)展的根本原因。其實(shí)早在21世紀(jì)下半葉,華夏國就建造了直徑三十公里的CEPC,能級可達(dá)到10的15次方,并在22世紀(jì)提升到10的16次方,然而人們在這個能級區(qū)間以內(nèi)依舊是一無所獲,全部投資都打了水漂,這便是能級大沙漠理論最好的證明了。要知道,要跨越能級大沙漠即讓粒子達(dá)到10的24次方的能級,對撞機(jī)至少要環(huán)繞一整個太陽系才行!這在我們那個年代是根本無法實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過理論預(yù)測,在這個能級上,人們將能觀測到強(qiáng)力、弱力以及電磁力的統(tǒng)一。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,要想把引力包裹進(jìn)去,抵達(dá)那終極的大統(tǒng)一理論的話,這臺對撞機(jī)至少要環(huán)繞一整個銀河系才行!一整個銀河系啊,直徑至少有20萬光年了,電磁波走一圈都要63萬年之久了。要建造這種龐然大物,我們那時簡直想都不敢想??上氩坏桨?,在90億年之后,這些理想?yún)s化作現(xiàn)實(shí)了。真是奇跡?。∧芤娮C物理學(xué)的終結(jié),雖然有些傷感,同時我也感到很幸運(yùn)?!?/p>

“是的,陽杰先生說得很對?!蹦腥苏f道:”我們正是通過“上帝之環(huán)”驗(yàn)證了大統(tǒng)一理論,光是驗(yàn)證就花了近1億年。有了這套終極理論,現(xiàn)在,我們可以驗(yàn)證任何一個物理理論是否為真,只需要把大統(tǒng)一理論帶入計算機(jī)里面推導(dǎo)一下就行了。當(dāng)然,對于宇宙本身的推導(dǎo)和預(yù)測是完全不可能的,那個計算量太大了,而且一臺計算機(jī)是永遠(yuǎn)無法預(yù)測自己的,就像眼睛永遠(yuǎn)無法看到自己一樣。我們只是能夠?qū)χ溥@些表面現(xiàn)象背后的物理理論進(jìn)行推導(dǎo),這就已經(jīng)足夠了。不巧的是,熵增定律正好能夠通過大統(tǒng)一理論推導(dǎo)出來?!?/p>

“問題在于熵增定律,與其說是一條定律,不如說是運(yùn)用歸納法對一個普遍現(xiàn)象的規(guī)律性總結(jié)吧?!蹦蔚聫恼軐W(xué)的角度問出了他心理的疑惑:“但任何通過歸納法得出的知識,都是不可靠的。你應(yīng)該知道吧,即使驗(yàn)證了1萬只天鵝都是白色的,也不能得出所有天鵝都是白色的這個結(jié)論。因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)了一只黑天鵝,這個歸納出的知識就被證偽了。那你怎么說熵增定理證實(shí)了呢?”

“嗯,你說的很對,即使實(shí)證了再多的次數(shù),也無法真正的證實(shí)。但現(xiàn)在的問題是,我們證實(shí)的不是傳統(tǒng)意義上的熵增定律了,而是波爾茲曼的熵增定律?!?/p>

“波爾茲曼的熵增?”奈德驚訝道:“難道熵增定律的概率詮釋才是正解?”

“是的,熵增定律其實(shí)是一個概率性的定律,但任何概率的背后其實(shí)是有一個確定性的原因的。從來沒有一個力量讓一個封閉系統(tǒng)的熵值必須增加,但有一個力量讓這個系統(tǒng)的熵值大概率增加,而這個力量正好就是大統(tǒng)一理論。經(jīng)過我們的計算,一滴墨水溶入水中后有無窮接近于1的概率進(jìn)行擴(kuò)散,但也有無窮接近于0的概率不擴(kuò)散,乃至縮小。但正因?yàn)檫@個事件發(fā)生的可能性太小了,現(xiàn)實(shí)中才根本看不到。也就是說,黑天鵝確實(shí)存在,但在現(xiàn)實(shí)中沒有人能碰得到。從這個意義上來講,傳統(tǒng)意義上的熵增定律也是正確的?!?/p>

“概率性的詮釋嗎?這難道適用于整個宇宙嗎?”

“目前看來是這樣的,熵增定律哪怕是如今我們生存的高維世界也仍然適用。任何規(guī)律背后其實(shí)都有著支撐這條規(guī)律產(chǎn)生的根本原因,很可惜的是,熵增定律背后的根本原因正好是大統(tǒng)一理論,我們已經(jīng)在計算機(jī)里推演出來了。熵增定律正是大統(tǒng)一理論的果。”

“哈哈哈哈!大統(tǒng)一理論的推論?!标柦芡蝗挥珠_始張開手臂仰天大笑:“這樣說來,熱寂根本無法避免,所有的努力都白費(fèi)了,所有的文明都將毀滅!生命根本毫無意義!哈哈哈!”

“......”其余兩人都沒有說話,默默地看著他。

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