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报码:【j2开奖】对二十世纪物理学的省思——温伯格:关于自然本身 | 周末读书(4)

时间:2016-10-16 09:07来源:本港台现场报码 作者:j2开奖直播 点击:
为了解决真空能量密度问题,我们也许要求助于不只是新的,而是新型的、完全不同于当前看起来合情合理的那些原理的物理原理。这不是第一次我们不得

  为了解决真空能量密度问题,我们也许要求助于不只是新的,而是新型的、完全不同于当前看起来合情合理的那些原理的物理原理。这不是第一次我们不得不改变关于什么才是可允许的基本原理的思想。1909年在其《电子理论》一书中,洛仑兹借机评论四年前爱因斯坦提出的狭义相对论同他自己工作之间的不同。洛仑兹曾试图用电子结构的电磁学理论来表明,由电子作为组成部分的物质在运动中会表现出这种的行为方式,以至于不能感知其运动对光速的效应,从而解释了为什么一直以来都不能测量到垂直和平行于地球绕太阳运动方向上光速的差别。不同的是,爱因斯坦把光速对所有观察者不变当作一个公理来接受。洛仑兹抱怨道:“我们费力不讨好地要从电磁场基本方程中推导出来的东西,爱因斯坦只是简单地推测一下。”但历史站在了爱因斯坦这一边。以现代的观点,爱因斯坦所做的就是引入一个对称性原理——自然定律对观察者速度的变化所表现的不变性——作为自然的一个基本原理。自爱因斯坦的时代起,我们已经越来越熟悉这套把各种对称性原理当作合情合理的基本假设的思想。标准模型很大程度上是基于一组设定的对称性原理,弦论也可以这样看待。但在爱因斯坦和洛仑兹的时代,对称性一般地被认为是数学稀罕物,对晶体学家有很大的价值,但很难让人以为值得纳入自然的基本定律中去。不难理解洛仑兹对爱因斯坦的狭义相对论假设感到的不自在。我们也许也要去发现新型的假设,如同爱因斯坦的对称性原理之于洛仑兹,该假设对于我们来说一开始也是不易接受的。

  我们已经遭遇过这样的假设了。所谓的人择原理宣称自然规律必须允许能够研究自然规律的生命体的出现。此原理目前当然还未被广为接受,尽管它提供了目前为止我们能解决大真空能量密度的唯一方式。(太大的真空能量密度,取决于它的符号,要么能阻止星系的形成,或者早早地结束大爆炸过程以至于生命来不及产生。)在某些宇宙学理论中,弱人择原理版本不过是常识。如果现在我们称之为自然规律的东西,包括物理常数是在宇宙的不同地点,不同时段,或者在描述宇宙的量子力学波函数的不同项中,都是不一样的,我们当然只能存在于宇宙的某个地点,某个时段,或者某项对智慧生命友好的波函数中。长远来看,我们需要一种强的人择原理形式。当我们理解了物理的终极规律,我们将面临这样的问题,即为什么自然是由这些而不是别的规律描述的。可以想象大量的逻辑上是完美相容的、但却是错误的理论。比如,牛顿力学逻辑上就没有什么错误。可以想到,正确的终极理论一定是与智慧生命出现相容的、唯一的那么一组逻辑上相容的原理。

  人择原理只不过是一类不寻常假设的一个例子,但却是受到广泛关切的一个例子。在我们寻找自然的终极规律的努力中,也许我们在二十一世纪中不得不接受比我们目前能够想象到的还要奇怪的新型基本物理原理的合理性。

  注释

  [1] 对称性原理指的是,若我们以某种方式改变我们的视点,自然定律保持不变。狭义相对论指出对于以恒定速度相互运动的观察者来说,自然定律不变。还存在其它的时空对称性,指出若我们转动或平移我们的实验室,或者重新设定我们的时钟,自然定律保持不变。标准模型是建立在这些时空对称性以及其它一些对称性的基础之上的。所谓的其它对称性要求我们以某种方式改变对理论的场的标记,自然定律仍取同样的形式。——原注

  [2] 重整化的概念出现在1940年代的后期,是为了将在将量子电动力学计算推广到一阶近似以外所遇到的无穷大的能量和反应速率赋予一些意义所作的努力。一个理论是可重整化的,如果这些无穷大可以通过合适的对理论的一组参数值,比如质量和电荷,在重新定义(重整化)加以消除。 可重整化已不再看作是消除无穷大的基本物理要求了,但我们将会看到因为其它一些原因它仍被保留在标准模型中了。——原注

  [3] 原文如此,即弱相互作用。——译者注

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