眾所周知,物理學的發(fā)展、物理思想的進化是一個由淺入深、逐步深化的過程,而在漫長的物理學史中,“統(tǒng)一“無疑是一個核心線索。事實上物理學經(jīng)歷了若干次非常重要的統(tǒng)一節(jié)點,每次統(tǒng)一都建立起來了蔚為壯觀的物理學大廈。
物理學的第一次統(tǒng)一可以追溯到17世紀,被譽為“天空立法者”的開普勒利用他的老師、“星王”第谷精確的天文觀測數(shù)據(jù),提出了開普勒行星三大定律。被譽為“近代科學之父”伽利略通過斜面實驗,總結出了慣性定律和自由落體定律。
隨后天才的牛頓橫空出世,利用他所發(fā)明的數(shù)學利器——微積分,將開普勒和伽利略的研究成果最終統(tǒng)一到了牛頓三大定律和萬有引力定律的框架中,從而把從天上到地下、一切物體的變化運動統(tǒng)一到了經(jīng)典力學(或叫牛頓力學)的體系之下,實現(xiàn)了物理學的第一次統(tǒng)一。牛頓也因此成為物理學統(tǒng)一之路的第一人。
楊振寧先生曾經(jīng)說過:“牛頓無疑是偉大的,但牛頓同時也是幸運的,畢竟在人類歷史上建立第一套物理學理論體系的機遇是可遇而不可求的?!?/p>
在牛頓之后,沿著實驗物理、唯象模型、理論物理到數(shù)學物理的物理學進化歷程,物理學走上了如下的統(tǒng)一之路。
1. 麥克斯韋方程組實現(xiàn)了電、磁、光的統(tǒng)一。
2. 統(tǒng)計物理學實現(xiàn)了宏觀與微觀的統(tǒng)一。
3. 狹義相對論實現(xiàn)了時空成一統(tǒng)。
4. 質(zhì)能方程實現(xiàn)了物質(zhì)、能量的統(tǒng)一。
5. 廣義相對論實現(xiàn)了時空和物質(zhì)、能量的統(tǒng)一。
6. 量子力學實現(xiàn)了波粒成一統(tǒng)。
7. 粒子物理的標準模型實現(xiàn)了弱電、強相互作用的統(tǒng)一。
除了這些成熟的理論之外,還有一些正在發(fā)展中的理論同樣在踐行“萬物皆可統(tǒng)一”這一傳承自牛頓和愛因斯坦的物理學信念,例如下面這些例子。
1. 圈量子引力理論試圖統(tǒng)一廣義相對論與量子論。
2. 弦理論/M理論試圖統(tǒng)一物質(zhì)、能量和四種相互作用。
3. 現(xiàn)代宇宙學試圖統(tǒng)一物質(zhì)與暗物質(zhì)、能量與暗能量。
談到這里我們不僅要問:“物理學統(tǒng)一的盡頭——將宇宙間萬事萬物容納其中的萬物之理(Theory Of Everything),真的存在嗎?即我們的宇宙真的有簡潔的底層邏輯嗎?退一步講,即使萬物之理存在,其表述形式能夠以數(shù)學和邏輯的形式演繹清楚嗎?人類或者地球未來的智慧生物有能力捧起這一科學的圣杯嗎?
按照現(xiàn)代神經(jīng)生物學的理解,意識來源于大腦的生物學功能,而人類的大腦是由760億個神經(jīng)細胞構建成的神經(jīng)回路,本質(zhì)上也是物質(zhì)的,自然受到了物理規(guī)律的制約。也許會像史蒂芬·霍金所說的,物理規(guī)律最底層的設計本身就存在后門,就會使得受其制約的智慧永遠也理解不了。人類不行,AI也不行,外星高級文明還是不行。
那是不是就無能為力了,智慧生命只配作物理規(guī)律的提線木偶呢?其實也不盡然。正所謂“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。根據(jù)多宇宙理論,我們的宇宙也許只是無窮多個宇宙中較為完美的一個(物理規(guī)律與物理學常數(shù)搭配的比較和諧)。如果在別的宇宙中也存在智慧(可能是智慧生物,也可能是具有計算能力的星云),在他看來就完全不會受到我們宇宙物理規(guī)律的制約,從而發(fā)現(xiàn)我們宇宙的終極真理。