如何倾听宇宙的声音?现代数学帮助揭示其最深处的秘密( 三 )


对现代理论物理学现状的失望甚至成了一个公众热议的话题 。在过去的大约 10 年里 , 数位颇有影响力的评论者把矛头指向了弦论 , 称其为“神话物理学”“连错都算不上” , 并指责这一代理论物理学家“迷失在数学中” 。现在 , 我们常常能在媒体上 , 尤其是博客圈里听到一些批评意见 , 抱怨说现代物理学应该回到真实科学那条笔直且狭窄的道路上 。
这种观点是错误的 , 并且体现了不必要的悲观情绪 。我在本书中想要表达的是 , 如今的理论物理学家其实正走在一条完全合理且极有前景的康庄大道上 。他们使用的方法在逻辑性和创造性上汲取了自艾萨克·牛顿以来数个世纪的物理学成果 。牛顿建立了描述运动和引力的数学定律 , 就构建第一个以数学为基础且可通过实验验证的描述真实世界的框架来说 , 他的贡献比任何人都要大 。牛顿清楚地阐明 , 物理学的长远目标是通过越来越少的概念掌握越来越多的宇宙知识 。如今的顶尖物理学家正坚定地站在 20 世纪的两块基石上 , 朝着这个目标不懈努力 。这两块基石正是爱因斯坦的基础相对论和量子力学 。前者是对牛顿时空观的修正 , 后者则描述了最小尺度上物质的行为 。没有任何实验能够证伪这两个理论中的任何一个 , 因此 , 它们构成了物理学研究的完美基石 。
爱因斯坦经常说 , 量子力学和基础相对论很难融合到一起 , 但物理学家最终还是把它们结合成了一个理论 。这个理论做出了非常成功的预测 , 在某个实例中与相应实验测量结果小数点后的 11 位相符 。大自然似乎在清楚且大声地告诉我们 , 这两个理论都应得到尊重 。今天的物理学家正是在这一成就的基础上展开工作的 , 他们坚持认为任何以普适性为目标的新理论都必须与基础相对论和量子力学相匹配 。这种坚持造成了出人意料的结果:不仅催生了物理学的新进展(其中包括弦论) , 而且促使物理学与前沿数学之间产生了诸多联系 。物理学与数学互相交织的画面从没有像现在这样清晰:基础物理学中的新概念启迪了数学中的新概念 , 反过来也是一样 。正是出于这个原因 , 许多顶尖物理学家相信 , 他们不仅能够从实验中学到东西 , 还能从相对论和量子力学交汇时产生的数学结构中得到启发 。
上文节选自中信出版·鹦鹉螺《物理世界的数学奇迹》
【如何倾听宇宙的声音?现代数学帮助揭示其最深处的秘密】