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不过这里的实力较弱只是相对而言绝非是洪易之流类似洪易这种早在前三场比试中就被淘汰干净了物理学为什么停滞不前了因为还有62种乌云尽头是万有理论原创2022-09-19 17:27·科学认识论为什么现在的物理学停滞不前了物理学的尽头为什么是终极理论它到底是什么在回答这些问题之前你现在可以提出你能想象到对于宇宙最大的一个疑问比如物质是怎么来的时间有没有尽头是什么导致宇宙发生了大爆炸暗物质和暗能量是什么对于这些提问如今的物理学已经有了可能的回答但是这些回答都相对独立比如正反物质对称性破缺可能会解释宇宙为何发生了大爆炸在标准模型的预测中惰性中微子可能会解释暗物质的组成元素但是我们无法只用一种理论就能解释以上所有的问题这就证明目前的物理学还远没有统一天空中还有很多乌云从本期内容开始我将持续更新物理学乌云系列我自己不喜欢碎片化学习即便是自媒体时代也尽量做系统化内容物理学乌云系列是系统解读物理学尚未解决的难题系列目前物理学难题有62种此系列已经讲过真空灾变引力量子化暗物质粒子等乌云后续这62种乌云我都会讲到这一系列我会慢慢更新后续估计得更新好几年在这些乌云中最大的一朵只有一种这也是本期内容的核心内容在物理学乌云系列中我会先从最大的一朵乌云讲起这样你们就有了一个整体框架之后更新的内容会在这个框架内开展这样学习起来会更系统也更有效率回归正题如果你对所有物理现象都不断追问原因那最后的原因一定是因果律失效的终极问题反过来讲如果我们从这个终极问题出发就能抵达任何物理现象在科学史上物理学家几乎都奉行着简单而统一的信念物理学家在对待两个表面上看起来毫不相关的自然现象总喜欢尝试着统一寻找它们之间更深层次的共同原因逐步逼近终极问题终极问题对应着终极理论终极理论也就是万有理论（ToE）纵观整个物理学史正是由于我们一直向往终极理论才推动了科学的发展早在17世纪人们一直以为天体运动和抛物运动是由不同的物理机制控制直到牛顿的出现才将地球上物体运动和天体运动统一起来我们才知道天体运动和苹果落地原来是由同一种力量控制1865年之前人类虽然已经知道了磁铁的存在也知道雷电现象但是绝对想不到磁铁和闪电有什么相同之处直到麦克斯韦方程组的出现才将这两种毫不相关的现象彻底统一起来现在我们知道光电磁化学反应这四种完全不同的现象其实都是由电磁作用引起的20世纪初量子力学的出现统一了原子理论和牛顿力学1905年狭义相对论统一了质量和能量时间和空间1915年广义相对论统一了时空和引力20世纪40年代物理学家统一了电磁理论狭义相对论和量子力学从而提出量子电动力学20世纪60年代弱力和量子电动力学又被统一形成了电弱理论如今物理学学家一边在统一强力和电弱理论也就是大统一理论（GUT）另一边又在统一量子力学和广义相对论也就是量子引力理论之后量子引力理论将于大一统理论再次统一也就是预期中的万有理论从字面意思上理解合格的万有理论是能够解释宇宙中一切的自然现象的而宇宙无非是物质的且物质是变化的所以万有理论只需解释物质的构成和物质的变化 这两个问题即可基于这两个问题万有理论就构建起了两个框架第一个框架就是描述物质的构成第二个框架就是描述物质的变化规律我们先来看第一个框架宇宙的一切都是由物质场和能量构成的而场和能量又可以等价成物质所以我们只需研究物质是如何构造起来的则就可以完成第一个框架的构建现在我们知道目前所有的物质可能都是由62种基本粒子构成（包含引力子）这些基本粒子有负责构成物质的费米子也有负责传递力和赋予质量的玻色子除了暗物质目前我们所认识到的所有物质其基础材料都可以在标准模型中找到但对于第一个框架虽然标准模型已经可以很好地解释但是还未统一第二个框架用于描述物质之间的各种变化规律宇宙中的变化看似包罗万象比如：木材的燃烧海水的流动原子弹的爆炸植物的光合作用等等但是万变不离其宗宇宙中所有的变化无非都是四种最基础的变化引起的这四种最基础的变化就是四种基本作用力物理法则不认同超距作用任何作用力都必须存在一种信使粒子来传递力所以 四种基本作用力就是相互交换信使粒子的产物电磁力是物质之间交换光子的产物燃烧的本质就是分子化学键的断裂和重组其过程由电磁力主导且交换光子包括光合作用海水的流动摩擦生热的过程中都会交换光子其本质都是由电磁力引起的弱力是物质相互交换W和Z玻色子的产物原子核中的质子和中子会相互变换这种变换的本质就是交换W和Z玻色子引起的强力是物质相互交换胶子的产物夸克之间交换胶子才形成了强力从而形成夸克禁闭效应引力是物质相互交换引力子的产物理论上天体之间交互了引力子才维系了引力（待证实）宇宙中最基础的变化正是由四种基本力在不断交换信使粒子时 引起的在四种基本力的原始推动下产生了多米诺骨牌效应进而推动了整个物质世界的运动产生了譬如超新星爆发释放的伽马射线黑洞合并 释放的引力波 地球自转形成的磁场等等千变万化的现象现在再仔细分析万有理论的两个框架第一个框架负责解释物质的构成第二个框架负责解释物质在四种基本力作用下的变化对于第一个框架虽然标准模型已经给出了62种基本粒子但是如果要统一物质的构成理论就需要找到这62种基本粒子之间更深层次的一致性只需通过一种理论就可以延伸出这62种基本粒子目前物理学正在用超弦理论试图统一这些基本粒子认为最基本的物质就只有一种这是接近普朗克尺度的弦弦的不同形式的震动才衍生出不同的基本粒子同理到第二个框架四种基本作用力也必须统一也就是说四种基本力一定存在一种更深层的一致性通过这种一致性从而才衍生出四种基本作用力而目前物理学只统一了弱力和电磁力弱力和电磁力只是在低能量状态下才表现得像不同的力但能量只要足够大（100GeV）弱力和电磁力就会表现成同一种电弱作用力这就是电弱理论所以我们就可以设想如果外部条件合适强力和电弱作用力是不是也会统一表现成同一种力电弱理论如果统一了强力就会晋升成大统一理论如果大统一理论完成那剩下的就只有引力了大统一理论之所以不包括引力是因为引力十分特殊强力弱力和电磁力起码已经明确了它们的信使粒子但目前我们甚至连引力的信使粒子（引力子）都没有找到为了不让引力拖大统一理论的后腿所以物理学家另辟蹊径让电弱理论先统一了强力再说至于引力则尝试用新的理论单独统一这就是量子引力理论两条支线任务同时并进电弱理论统一强力后晋升成大统一理论量子力学统一引力后晋升成量子引力理论两条支线任务完成后之后再统一量子引力理论和大统一理论到那时四种基本作用力则彻底被统一万有理论则大事可成但回顾物理学史貌似这样的思路往往潜藏着巨大的隐患参考以太的发展史就会发现物理学的方向往往事与愿违事实上万有理论远比想象的困难多了我先说两个最大的问题一个是理论上的问题另一个是哲学上的问题我们先说说理论上的问题在物理学统一的过程似乎一直忽略了暗物质和暗能量暗物质和暗能量之所以存在是因为大尺度下的天文现象和现有的引力理论不符造成如此的局面无非就是两种可能第一种可能：暗物质和暗能量不存在引力理论需要修改第二种可能：暗物质和暗能量存在这就证明物理学中存在很大的不确定性因素这两种可能的任何一种 都极大地阻碍了万有理论的统一之路除了理论上的困难还有哲学上的困难首先我们思考一下物理理论的本质是什么物理理论的本质无非就是对自然现象的归纳和总结但并不能解释自然现象为何如此我们不生产现象我们只是现象的归纳工如果自然现象本就是独立的而不存在一个可以延伸出各种自然现象的最基本现象那么万有理论就不可能成功因为万有理论的意义就是将所有自然现象归纳到一个理论中从这个最基础的万有理论出发就可以解释任何自然现象物理理论只能基于现象如果现象本不如此则理论则也该不如此最后说一下我自己的感想我认为万有理论可能永远不会实现因为真正意义上的万有理论意味着物理学的停滞我们仅基于一个理论就足以解释宇宙中的所有现象这是十分悲哀的自然规律还不足以可怜到人类仅有几百年的时间就被完全掌握了追求物理学的统一是探索宇宙的驱动力而不是终点我始终相信一句话：已知圈越大未知圈就更大