例如,弦理論認為現存粒子的性質-與四種自然存在的力(強力和弱力、電磁力和引力)相關聯的基本粒子和力場粒子具有不同的質量和其它性質-可以解釋為弦的不同振動方式。如同小提琴或鋼琴上的弦一樣,它們以一種特有的共振頻率進行振動,弦的圓環的這種振動方式產生的效果就象人的耳朵可以聽到不同的音符。而每種粒子的質量和力場可以通過弦的振動方式來測定,這比製造音符還方便。電子是某種振動方式的弦,上誇克則是另一種振動方式的弦,依此類推。
實驗數據還遠遠不夠,弦理論中粒子的所有屬性都可以由一種物理特征來體現:基本弦圓環的共振方式,就象音樂。這種理論在自然力場上同樣適用。力場粒子也是和某種特定的弦振動方式相關聯,以此類推,所有的事物-物質和力都在微觀層麵由弦振動的理論統一起來,就如同琴弦彈奏出不同的“音符”。
終結所有理論的理論:在物理學的曆史上,我們第一次建立起了一種可以解釋所有構成宇宙的基本物理學特征的理論框架。因為這個原因,弦理論常常被描述成“萬能理論”或者“終極”、“最終”理論。這種誇張的詞彙是為了突出這個最高層次的物理學理論-一種存在於所有理論之中,不需要也無法進行更進一步解釋的理論。
實際上,許多弦理論學家采用的是更現實的方法,他們隻是把“萬能理論”當作一種有限的理論,用來解釋基本粒子和它們之間的相互作用力的屬性。簡化主義者則稱這種理論根本沒有界限,原則上可以應用於萬事萬物,從大爆炸到白日夢,所有一切都可以用物質基本成分之間的微觀物理學過程來描述。簡化主義者認為,如果你知道了所有物質的內部成分,那你就了解了一切。
簡化主義者的觀點引起了激烈的急論。許多人認為這是荒唐可笑的,美好的生命和宇宙竟然隻是一些完全按照物理學規律跳著毫無意義的舞蹈的微觀粒子。難道所有的感情比如高興、悲傷、厭煩隻是大腦中的化學反應-分子和原子之間的反應,從更微觀的層次來說,是一些基本粒子間的反應,而這些基本粒子隻是一些振動的弦。
為了回應這種批評,諾貝爾獎獲得者史蒂文·溫伯格在《終極理論之夢》中警告說:
在頻譜的另一端是簡化主義的反對者,他們對現代科學的缺乏溫情感到驚惶失措。他們和他們的世界可以最終被簡化為粒子或場及它們之間的相互作用,這使他們受到很大的打擊。我不會回應這種批評,不會去宣揚現代科學的美麗。簡化主義者的世界觀是冷漠而非人的。我們必須接受這種東西並不是因為我們喜歡它,而是因為世界確實是按這種方式在運行。
有些人讚同這種沒有人情味的理論,有些人則不讚同。
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其他人試圖用一些新的理論來駁斥,比如渾沌理論,它告訴我們當係統的複雜程度增加時,許多新的規律會開始發生作用。理解電子和誇克的行為是一回事,用這種知識來理解龍卷風的行為則完全是另一回事。大部分人同意這種觀點。但兩種觀點的分歧在於,在整個係統中多樣性以及常常發生的未預料事件比單個粒子複雜,是否真的說明有新的物理規律在起作用,或者說,是否所有的規律都起源於並依賴於-儘管通過非常複雜的方式-控製著無數基本成分的物理理論。我自己的感覺是它們並不代表新的獨立的物理學理論。雖然很難用粒子和誇克的物理學理論來解釋龍卷風的特性,但我認為這隻是計算上的困難,而不需要提出新的物理規律。有些人對這種觀點也不讚同。
科學的新起點:即使有人接受這種簡化主義的邏輯,但理論上是一回事,現實卻是另一回事。幾乎每個人都同意,即使找到了“萬能理論”也不表示心理學、生物學、地理學、化學甚至物理學的問題都可以解決或者可以相互包容。宇宙是如此豐富多彩而又複雜多變,終極理論的發現也並不代表科學的終結。
恰恰相反,發現“萬能理論”-宇宙最微觀層次上的最終解釋,在其上不存在更高層次的理論-將為我們提供理解世界萬物的最堅實的基礎。這個發現標誌著一個新的開端,而非終結。終極理論將樹立起一個不可動搖的支柱,讓我們可以永遠地理解宇宙。
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