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1700962857 h:普朗克常数。当h→0时,理论中的量子效应可以忽略不计;否则,理论中必然存在量子效应。
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1700962859 G:牛顿引力常数。当G→0时,理论中的引力效应可以忽略不计;否则,理论中必然存在引力效应。
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1700962861 c:光速。当c→∞时,理论中的相对论效应可以忽略不计;否则,理论中必然存在相对论效应。
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1700962863 不管是超弦还是M理论,它们都刚刚起步,还有更长的路要走。虽然异常复杂,但是超弦/M理论仍然取得了一定的成功,甚至它得以解释黑洞熵的问题―1996年,施特罗明格(Strominger)和瓦法(Vafa)的论文为此开辟了道路。在那之前不久的一次讲演中,霍金还挖苦说:“弦理论迄今为止的表现相当悲惨:它甚至不能描述太阳结构,更不用说黑洞了。”不过最后,他还是改变了看法而加入弦论的潮流中来。在去世之前,霍金甚至出版了一本书,名叫《大设计》,在其中他干脆直接把M理论称作宇宙的“终极设计蓝图”。从一个嘲笑者瞬间变成超级粉丝,霍金对M理论的态度转变如此之快,倒也令人百思不得其解。
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1700962865 不过,从整个物理学界来说,人们对M理论的热情却并没有持续高涨。M理论实际上是“第二次超弦革命”的一部分,而如今这次革命的硝烟也已经散尽,超弦又进入一个蛰伏期。虽然后来出了很多关于超弦/M理论的科普书和电视节目,比如PBS频道的纪录片,还有著名的《生活大爆炸》(其主角Sheldon就是研究超弦理论的),这在公众中引起了相当的热潮,但从物理上讲,科学家终究还是没有取得更大的突破。或许将来会有第三次、第四次超弦革命,最终完成物理学的统一,但这是否能变成现实,至少在今天,我们还无法预言。
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1700962867 值得注意的是,自弦论以来,我们开始注意到,似乎量子论的结构才是更为基本的。以往人们喜欢先用经典手段确定理论的大框架,然后在细节上做量子论的修正,这可以称为“自大而小”的方法。但在弦论里,必须首先引进量子论,然后才导出大尺度上的时空结构!人们开始认识到,也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法。如今大多数弦论科学家都认为,在弦论中,量子论扮演了关键的角色,量子结构不用被改正。而广义相对论的路子却很可能是错误的,虽然它的几何结构极为美妙,但只能委屈它退到推论的地位―而不是基本的基础假设!许多人相信,只有更进一步依赖量子的力量,超弦才会有一个比较光明的未来。我们的量子虽然是那样地古怪,但神赋予它无与伦比的力量,将整个宇宙的命运都控制在它的掌握之下。
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1700962869 (1) 关于退相干在量子论各种解释中所扮演的角色,可参考Schlosshauer 2004。
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1700962871 (2) 两人因此获得了1993年诺贝尔物理学奖。
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1700962873 (3) 本文本是网上连载的。
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1700962875 (4)Penthouse 大家想必都知道,是和Playboy 齐名的男性杂志,可惜最近倒闭了。
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1700962877 (5) Nature 420, p.354.
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1700962879 (6) 玻色子是自旋为整数的粒子,如光子。而费米子的自旋则为半整数,如电子。粗略地说,费米子是构成“物质”的粒子,而玻色子则是承载“作用力”的粒子。
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1700962881 (7) 网上关于超弦的资料繁多,下面这个算是比较详细的索引:http://arxiv.org/abs/hep-th/0311044.另外,关于超弦,B.格林的名著《宇宙的琴弦》自然也是很好的入门材料。
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1700962883 (8) 无疑,现实中的爱斯基摩人肯定见过液态水,但我们可以进一步想象某个生活在土星光环上的生物,那就差不多了。
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1700962888 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958663]
1700962889 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) Finale 尾声
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1700962891 我们的史话终于到了尽头。量子论在奇妙的气氛中诞生,在乱世中艰难地成长起来,与一些伟大的对手展开过激烈的交战。它建筑起经天纬地的巨构,却也曾在其中迷失方向而茫然徘徊。它至今使我们深深困扰,却又担负着我们最虔诚和最宝贵的愿望和梦想。它最终的归宿是什么?超弦?M理论?我们仍不清楚,但我们深信会出现一个量子引力理论,把整个物理学最终统一起来,把宇宙最终极的奥秘骄傲地谱写在人类的历史之中。
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1700962893 在新世纪的开始,物理学终于又一次走到了决定命运的关头。我们似乎又站在一个大时代的前沿,光辉的前景令我们怦然心动,激动又慌乱,几乎不敢去想象那是怎样一幅伟大的景象。最终的统一似乎已经触手可及,甚至已经听到它的脉搏和心跳。历史似乎在冥冥中峰回路转,兜了一个大圈后又回到100多年前,回到经典物理一统天下时那似曾相识的场景中。但这次的意义甚至更伟大:当年的牛顿力学和麦克斯韦电磁论虽然彼此相容,但它们毕竟是两个不同形式的理论!从这个意义上说,庞大的经典帝国最多是一个结合得比较紧密的邦联。但这次不同了,那个传说中的万能理论,它能够用同一个方程去描述宇宙间所有的现象,在所有的领域中,它都实现了直接而有效的统治。这是有史以来第一次,我们有可能完成实质意义上的彻底统一,把所有的大权都集于一身,从而开创一个真正磅礴的帝国时代。
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1700962895 人们似乎已经看到了天空中,金色的光辉再一次闪耀起来,神圣的诗篇再一次被吟诵,回响在宇宙的每一个角落。当这个日子到来的时候,物理学将再一次到达它的巅峰,登上宇宙的极顶。极目眺望,众山皆小,一切都在脚下。虽然很清楚历史上这样的神话最终归于破灭,霍金仍然忍不住在《时间简史》里说:“在谨慎乐观的基础上,我仍然相信,我们可能已经接近于探索自然的终极定律的终点。”
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1700962897 但是,统一以后呢?是不是一切都大功告成了?物理学是不是又走到了它的尽头,再没有更多的发现了?我们的后代是不是将再一次陷入无事可做的境地,除了修正几个常数在小数点后若干位的值而已?或者,在未来的某一天,地平线上又会出现小小的乌云,带来又一场迅猛的狂风暴雨,把我们的知识体系再一次砸烂,并引发新的革命?历史是不是这样一种永无止境的轮回?大自然是不是永远也不肯向我们展现它最终的秘密?而我们的探索是不是永远也没有终点?
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1700962899 这一切都没有答案,我们只能义无反顾地沿着这条道路继续前进。或许,历史终究是一场轮回,但在每一次的轮回中,我们毕竟都获得了更为伟大的发现。科学在不停地检讨自己,但这种谦卑的审视和自我否定不但没有削弱它的光荣,反而使它获得了永恒的力量,也不断地增强着我们对于它的信心。人类居住在太阳系中的一颗小小行星上,我们的文明不过万年的历史,现代科学的创立不到400年。但我们的智慧贯穿整个时空,从最小的量子到最大的宇宙尺度,从大爆炸的那一刻到时间的终点,从最近的白矮星到最远的宇宙视界,没有什么可以阻挡我们探寻的步伐。这一切,都来自我们对成功的信念,对于科学的依赖,以及对于神奇的自然那永无休止的好奇。
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1700962901 我衷心地希望各位在这次的量子旅程中获得了一些非凡的体验,也许它带来困惑,但它毕竟指向希望。我必须在这里和各位告别,但量子论的路仍然没有走完,它仍然处在迷宫之中,前途漫漫,还有无数未知的秘密有待发掘,我们仍然还要努力地去上下求索。而这剩下的旅程,必须由各位独立去完成,因为前面尚没有路,它要靠我们亲手去开辟出来。
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1700962903 也许有一天,你的名字也会成为量子历史的一部分,被镌刻在路边的纪念碑上,再一次召唤后来的过路人对于一段伟大时光的深切怀念。谁又知道呢?
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