私人视角的终极理论简史

《生活大爆炸》里的Sheldon同学是一位弦物理学家，研究弦理论的是当代最聪明的一批人，最为悖论的是，他们都不知道这个理论是不是正确，或许从一开始就走在了错误的方向上，但这并不妨碍物理学家们前仆后继的追逐这座“物理学的圣杯”，为了人类精神的荣耀。仔细想想个中情由也不难得知编剧们为啥将Sheldon设定为弦物理学家了。

（以上是废话，以下是类似于正文的废话）




据说爱因斯坦的后半生花了三十年的时间来致力于统一量子力学与相对论，只可惜他所处的时代还有两种力——弱核力与强核力尚未被发现，于是爱因斯坦这位伟大的物理学家在一个理想的方向上做了三十年的无用功。
几十年过去，量子力学在微观层面上发挥自己无与伦比的解释作用，相对论则从大的尺度上提供了认识宇宙的理论框架，两个理论在各自领域做出精确的预言，彼此却是水火不相容的，因为假如要认识的一个物体是即“小而重”（比如黑洞）时，就必须有一套令量子力学与相对论调和的理论。
自然界存在的四种力，量子力学统一了其中的三种——电磁力、弱核力与强核力，相对论则富于创造性的描述了引力（时空曲率产生引力），假如能将四种力统一到一个理论框架下，那么也就相当于统一了相对论和量子理论，这种理论也被认为是“终极理论（The Theory of Everything，有本叫《终极理论》的同名小说讲的是围绕爱因斯坦未发表的终极理论手稿展开的惊险故事，事实上这是不可能的，爱因斯坦并不具备完成这一理论的时代条件）”，成为无数物理学家孜孜以求的“物理学的圣杯”。
爱因斯坦的旧梦被埋入故纸堆几十年后又重见天日，在爱因斯坦生前有一位叫卡鲁查的人给他寄了一封信，信中将爱因斯坦的引力理论与麦克斯韦电磁方程统一在五维时空中，这成了后来超弦理论用十维时空统一相对论与量子力学的基础，我们人类能感知的维度只有长宽高的三维空间和第四维的时间轴，其他维度在大爆炸时期蜷缩成了一个普朗克常量大小，弦理论认为粒子的最小状态不是一个个的点，而是一根根震动的弦（能量），由于震动方式的差异导致了不同粒子的产生，是那些弦震动产生的美妙音符谱写了宇宙森罗万象的神奇。
B·格林在《宇宙的琴弦》中专门用了一章篇幅讲述在高维空间中可能存在大量空间扭曲和断裂，只要找到那些裂缝，便能从一个地方穿越到另一个地方（加来道雄在『超越时空』这本科普书里写到高维人可以随意出现和消失，是有如神明一般的存在），现今超弦理论的最新版本M-理论是现有五种超弦理论的结合，需要11个维度表述。
我们不知道超弦理论是否真的是一种大一统理论，或许在未来某一天它会被判为是完全错误的，只要一想到当代最有智慧的一批人正在前仆后继为这个理想而奋斗，一想到这个不可思议的猜想最终有可能是徒劳一场，总是不免感叹一番。目前的物理学已经从实验论证阶段进入哲学解释阶段，因为所有的结论都是不可能通过实验来检测的，所以有人说这是一个物理学迎来终结的时代。
倘若未来某天，四种自然力得到了完全的统一，终极理论成为现实，人们可以用一个简洁优美的公式描述上至天体运行，下至粒子波动的一切现象，万物的构造原理似乎失去了神秘。不过宇宙的神秘是无穷的，人类追逐未知的求知欲亦是永无止境的。即使人们将物理学的圣杯“终极理论”捧在手心，那也并非意味着“终极的结束”，而是一种“终极的开始”吧。