事实如此浪漫

为什么万物理论都是欠考虑的

图片说明:Charis Tsevis / Flickr

T警察通常不会同情超速驾驶的司机,但如果你是一个量子引力物理学家,在晚上开车时被大顿悟分心,你可能会有更好的机会。意大利物理学家卡洛·罗维利(Carlo Rovelli)在他的新书中写道:“那个意大利警察礼貌地问我,以那样的速度开车是不是疯了。《量子引力之旅》(The Journey to Quantum Gravity).“我解释说,我刚刚找到了一直在寻找的想法。”

Rovelli顿悟?想办法为大众写一本关于量子引力的书。这对警察来说已经足够了,他祝罗维利好运。

作为法国东南部艾克斯-马赛大学(Aix-Marseille University)的物理学教授,罗维利是“环量子引力”理论的先驱之一。该理论将空间想象成一个由近无限小的环编织而成的网络,其顺序与弦理论中的“振动弦”相同。在现实并不像看上去的那样,他描绘了我们对现实的理解是如何变化的,从古希腊人的观点到他自己和他的同事的观点,像Lee Smolin在今天。

正如罗维利所看到的,现代物理学家不应该花时间雄心勃勃地尝试单一的“万有理论”。还没有足够的数据。“我们只是不知道外面有什么,”Rovelli说。

在我们最近的谈话中,Rovelli讨论了量子引力理论,空间和时间的不存在,以及人类是否会真正理解量子力学的奇异性。

正如爱因斯坦所说,空间和时间就像一个大水母,我们就沉浸其中。

Carlo Rovelli 摄影:Temugin / Wikicommons


你什么时候开始探索量子引力理论的?

非常早期的。我是一个学生,但从某种意义上说,我是一个迟来的学生,在我决定进入物理之前,我花了一段时间。我偶然发现了克里斯·伊沙姆的一篇评论文章,他是当时的一位英国物理学家量子引力学派.这有点为时过早,因为我不太懂,但这个问题听起来绝对是,非常美妙,从那时起我就开始研究量子引力。

你如何描述“环圈量子引力”理论?

我认为先说它不是什么会更清楚一些。它不是万能的理论。这不是一个统一的理论。这不是假装是物理学的终结,我们终于发现了一切。它根本没有这种潜力。它有希望解决一个特定的问题:空间和时间的量子特性。我们知道空间和时间不是固定的东西。它们是动态的,遵循量子力学。但对于它们是如何做到的,目前还没有一个明确的共识理论。

环量子引力理论与弦理论有何不同?

弦理论-它雄心勃勃得多。它一开始并不是量子引力理论。它最初是作为一个没有重力的相互作用的统一理论的尝试。弦理论在某种程度上,它也希望提供一个量子引力理论,所以它将解决量子引力问题。我想说,它离那里很远。很少有人还在做这方面的工作——真正努力去理解量子理论的基础,去理解如何描述量子空间和量子时间的基础。

环圈量子引力在精神上非常不同,因为它的焦点很好,而且不同于今天的弦理论,它是一个定义明确的理论。在环圈量子引力中,我们知道基本方程。我们可能会为是否要把这个改成那个而争吵,但有一种感觉,基本方程是清楚的;有一套明确的原则。这是一个更紧凑的理论:定义更好,更注重细节。

量子引力——它是具体的东西。

广义相对论和量子力学的统一理论可能吗?

我看不出有任何迹象表明我们已经接近成功了。例如,暗物质,宇宙中大量的物质,我们还不知道它是什么。在不知道存在什么的情况下试图找到一个统一的理论——这在我看来太不成熟了。我们对宇宙的质疑还没有结束。还有很多事情我们还不知道。爱因斯坦曾试图写出一个统一的理论。他不知道弱相互作用和强相互作用的存在。从这个角度来看,这些尝试是完全错误的,因为电磁是电弱相互作用的一部分。

我想我们的情况差不多。我们知道广义相对论。我们知道量子力学。是什么把质子放在原子里的?是什么使夸克的质子聚集在一起?这些都是定义良好的性质。量子引力——它是具体的东西。在黑洞的中心会发生什么?没人知道发生了什么。为什么? Because gravity becomes quantum. What happened in the very, very beginning of the universe? Nobody knows because gravity was quantum there. So we need a quantum theory of gravity. It’s not driven by big dreams. It’s driven by specific physical problems and specific inconsistencies in a set of theories that work well.

你之前说过空间和时间并不“真正存在”。为什么这么说呢?

我们在学校学习,固定空间就像一张桌子在哪个东西发生,时间才通过它。我们从牛顿进行了这种量化的视图。与爱因斯坦一起,我们明白这个容器实际上是宇宙中的活跃的东西。正如爱因斯坦所说,空间和时间就像一个大水母,我们就沉浸其中。这个理论已经站起来了。所以我们知道所有这种动态的东西都是量子。我们需要对这个水母的量子描述,但量子描述意味着我们不能再想到它,因为它是固定和稳定的东西。

我们对宇宙的质疑还没有结束。

我们必须把它想成一个量子电子:它可以打开并扩散成一团概率云——就像量子力学中的概率云。空间中的概率云是复数的,时间也是复数的,所以我们不能再认为宇宙包含在单一时间的单一空间中。我们需要更丰富的东西。这并不是说我们对空间和时间的感觉是错误的;只是它是近似的,而大自然远比它丰富。这就是为什么。

诺贝尔奖得主,物理学家史蒂文·温伯格写了纽约书评关于如何使用量子力学没有争议,只有如何描述它的意义。所以,问题可能只是一个词。”他是正确的吗?

我不喜欢他说我们不懂量子力学。不,我们用它来解释世界。当新想法出现时,它们是非常违反直觉的。当我们发现地球是圆的时候,认为人在地球的两侧上下颠倒的想法相对来说并不是最合理的想法。现在是。我认为量子力学需要更多的讨论,但我认为我们会很好地理解它。

1965年,理查德·费曼(Richard Feynman)说:“我可以肯定地说,没有人理解量子力学。”你觉得我们会吗?

这是可能的。我认为这是可能的。但我认为费曼的观点很好,因为当时人们对量子力学很傲慢。“哦,是的,我们理解。”他的意思是,目前没有人理解它。我想,如果有人把费曼的意思理解为“我们永远不会理解它”,他一定会非常生气。他是“我们会理解的”的拥护者。我想我们会的。

Cody Delistraty是巴黎的一位作家和历史学家。他写书,写文化,写有趣的人纽约时报《纽约客》《巴黎评论》永旺.在推特上关注他@Delistraty

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铅像是由Charis Tsevis来自Flickr

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