趣趣阁 通过搜索各大小说站为您自动抓取各类小说的最快更新供您阅读!

1968年的日内瓦,欧洲核子研究中心(cERN)的实验大厅内,弥漫着高压电的嗡鸣、液态氮的寒气以及一种由巨大能量碰撞所引发的、近乎实质化的科学探索的兴奋感。质子同步加速器的环形隧道如同一条沉睡的钢铁巨龙,每一次苏醒,都将亚原子世界的碎片以接近光速抛向探测器,在胶片和闪烁体中留下转瞬即逝的、揭示宇宙最深层次结构的轨迹。然而,就在这以实验数据为唯一圭臬的物理圣殿之侧,在理论物理学家们那些堆满草稿、咖啡杯和烟蒂的办公室里,一场起初毫不起眼、却注定将撼动整个物理学根基的思维风暴,正悄然酝酿。

风暴的源头,是一篇看似技术性极强的预印本。意大利年轻物理学家加布里埃莱·维内齐亚诺(Gabriele Veneziano),时年二十六岁,正致力于理解强相互作用——那种将质子和中子牢牢束缚在原子核内的、已知宇宙中最强大的力量。当时的主流理论是坂田模型和正在发展的夸克模型,但它们在处理强子(如质子、π介子)之间的散射实验数据时,遇到了巨大的困难,尤其是无法解释在高能散射中观测到的某种神秘的“线性”共振谱。

维内齐亚诺没有沿着粒子复合模型的思路深钻,而是另辟蹊径,从数学的宝库中寻找灵感。他回忆起数学中一个古老而优美的函数——欧拉贝塔函数。这个函数定义如下:

b(s, t) = ∫?1 x^(s-1) (1-x)^(t-1) dx = Γ(s)Γ(t) \/ Γ(s+t)

它以其在变量s和t交换下的完美对称性而着称。维内齐亚诺产生了一个近乎直觉的、大胆的猜想:也许,描述两个π介子散射振幅的公式,就隐藏在这个纯数学的贝塔函数之中?

他进行了尝试。令 s 和 t 代表曼德尔斯坦变量(与散射粒子的能量和动量转移相关的洛伦兹不变量),他将贝塔函数稍作修改,写下了这样一个表达式:

A(s, t) = b(-a(s), -a(t)) = Γ(-a(s)) Γ(-a(t)) \/ Γ(-a(s)-a(t))

其中,a(s) 是一个线性函数,a(s) = a(0) + a‘ s。

当他将这个公式与已有的散射实验数据进行比较时,令人震惊的事情发生了。这个纯粹源于数学美感的公式,竟然极其精确地拟合了实验观测到的、那些强子共振态的质量和散射截面!它自然地给出了一系列等间距的、位于复平面上的极点,完美对应了那些共振粒子的质量平方(s = m2) 和自旋。更妙的是,这个公式自动满足量子场论中极为重要的“交叉对称性”——即s道和t道散射过程的对称性,这正是贝塔函数内在对称性的直接体现!

这篇论文如同一颗投入平静湖面的石子,立刻在理论物理学界激起了涟漪。初读时,许多物理学家感到的是一种混合着欣赏与困惑的奇异感。

“太美了,”一位资深理论家拿着预印本,喃喃自语,“美得令人不安。它就像是从天上掉下来的,而不是从物理原理中推导出来的。它为什么会工作?”

这正是关键所在。维内齐亚诺公式是一个“现象学”的杰作——它描述了现象,但没有解释其根源。它像一个极其精美的黑箱,输入s和t,输出正确的散射振幅,但箱子里到底装着什么物理机制,无人知晓。这引起了一些保守派的不满,他们认为这更像是数学上的巧合,而非深刻的物理学。

然而,真正的风暴,是由几位具有超凡物理直觉和数学洞察力的大师掀起的。其中最关键的人物,是日裔美籍物理学家南部阳一郎。

南部阳一郎盯着维内齐亚诺的公式,陷入了长久的沉思。他那善于从数学结构中提炼物理本质的大脑,开始进行一场惊心动魄的“逆向工程”。贝塔函数的积分表示形式,b(s, t) = ∫?1 x^(s-1) (1-x)^(t-1) dx,引起了他的注意。这个积分,让他联想到了什么?是路径积分?还是……某种求和?

突然,一个石破天惊的念头如同闪电般击中了他!这个积分,是否可以解释为对某种“基本物体”所有可能运动历史的求和?这个“基本物体”不能是点粒子,因为点粒子的理论无法产生如此丰富的极点谱。那么,它应该是什么?一个振动的……弦?

几乎在同一时期,莱昂纳德·萨斯坎德、霍尔格·尼尔森 等人也独立地得出了类似的结论。他们通过仔细分析维内齐亚诺公式的极点结构,发现这些等间距的极点,恰好对应着一个一维的、振动的弦的激发谱!就像小提琴弦的基音和泛音一样,弦的不同振动模式,其能量(质量)和角动量(自旋)自然地呈现出那种线性的关系!

真相大白!

维内齐亚诺公式这个数学上的“天外飞仙”,其背后隐藏的物理图像,竟然不是点状的夸克,而是一根微小到极致的、振动的“弦”!强子不是由点粒子组成的,而是由这些基本弦的不同振动模式构成的!π介子、质子、p介子……它们都只是同一根基本弦的不同“音符”!

这个发现带来的兴奋感是爆炸性的。理论物理学家们仿佛发现了一个隐藏在微观世界深处的、全新的几何维度!他们迅速开始构建这个新理论的语言:弦的张力、世界面(弦在时空中的运动轨迹)、振动模……

然而,更大的“怪物”还在后面。

当南部、萨斯坎德等人试图将这套弦理论量子化,并确保其数学上自洽(如保证 Lorentz 协变性、消除鬼态)时,他们遇到了一个既令人困惑又无比震撼的结果。计算表明,为了使得理论自洽,这个弦理论必须生活在一个特定维度的时空中。最初的玻色子弦理论,要求时空维度是26维!后来包含了费米子的超弦理论,要求10维!

这已经足够惊世骇俗了。但最让物理学家们头皮发麻的发现是:在弦的振动谱中,除了对应各种强子的模式外,总是不可避免地出现一个具有特定性质的模式:其自旋为2,质量为零。

自旋为2、质量为零的粒子!

所有物理学家都立刻意识到这意味着什么。在爱因斯坦的广义相对论中,引力的传播子,即引力子,正是这样一个自旋为2、质量为零的粒子!

这意味着,弦理论不仅仅是关于强力的理论!它自动地将引力囊括了进来!引力,不再是外在于粒子物理的东西,而是弦振动模式中内在的、不可分割的一部分!

这一刻,cERN的理论部办公室内,空气仿佛凝固了。物理学家们面面相觑,脸上写满了难以置信、荒谬感、以及一种窥见宇宙终极奥秘的、近乎恐惧的狂喜。

“上帝啊……”一位物理学家瘫坐在椅子上,喃喃道,“我们……我们只是在找一个描述原子核力的模型……结果却……却挖出了一个统一了所有力和物质的‘万物理论’的雏形?!这……这怎么可能?!”

兴奋之余,是巨大的困惑和挑战。

维度问题:26维?10维?我们明明生活在4维时空。多出来的维度在哪里?紧化?这听起来太像数学幻想了。

快子问题:理论中出现了虚质量的粒子(快子),这预示着基态的不稳定,是理论的污点。

与实验的冲突:弦理论预言的新粒子(如高自旋的无限多重态)在实验中完全看不到。更重要的是,随着量子色动力学(qcd)基于夸克模型的成功崛起,弦理论作为强相互作用理论的候选很快被抛弃了。它看起来“杀鸡用牛刀”,而且这“牛刀”还长得怪模怪样。

于是,一种奇特的局面形成了。弦理论,这个从物理学内部诞生的、数学结构极其优美、野心勃勃地试图统一所有基本力的“怪物”,因为其预言与观测世界严重脱节,以及数学上的高度复杂性,在整个70年代,逐渐被主流物理学界边缘化,成了一小批“信徒”在孤独中研究的“美丽但可能错误的数学玩具”。

然而,这阵从cERN刮起的、起初只为解释核力而生的“涟漪”,却悄然跨越了学科的边界,传到了不远处的普林斯顿高等研究院,传到了那些正在构建数学“神域” 的耳朵里。

艾莎学派的成员们,尤其是格罗腾迪克和志村哲也,敏锐地注意到了弦理论。他们看到的,不是其与实验的冲突,而是其核心的数学结构:二维共形场论(弦的世界面理论)、Kac-moody代数(对称性的无限维扩展)、模不变性、紧化流形的几何与拓扑……

这些概念,与学派正在发展的代数几何、表示论、朗兰兹纲领,产生了微妙而深刻的共鸣。物理学家们为了统一力与物质而遇到的这个“意外的怪物”,在数学家眼中,却是一个充满了迷人结构和未解难题的、新奇的“数学宇宙”。

一条看不见的、连接着物理学最深层的“力”与数学最抽象的“形”的丝线,就这样,在1968年的这个节点,被悄然牵动了。零点的未尽之路,在数学的征途旁,出现了一条来自物理学的、平行而神秘的岔路。两条路,最终会交汇吗?没有人知道。但一种新的可能性,已经如同幽灵般,出现在了地平线上。

趣趣阁推荐阅读:风流乡村浑小子绝世龙帅萧子宁白惜凝绝世战魂最强农民混都市八零小甜妻徒儿你无敌了,出狱报仇去吧叶辰萧初然全部目录没有修仙天赋的我只能重拾武道风水师秘记一世独尊前妻攻略:傅先生偏要宠我别叫我恶魔重返八零,奉子成婚迎娶女大学生重生军少辣娇妻绝世龙帅签到三年,成为全球特战之父重回八一:长嫂的奋斗都市仙尊洛尘隐婚千亿总裁:小娇妻,撩一送一战神叶辰归来叶辰萧初然倾世神医:傲娇帝尊,强势撩婚后相爱:腹黑老公爆萌妻春野小神医最强万岁爷周翦秦怀柔重生后我嫁了未婚夫的皇叔我的七个姐姐绝色倾城陆云叶倾城霸道小叔,请轻撩!我的风情女上司神针侠医一胎双宝:总裁大人夜夜欢上门龙婿叶辰萧初然全文免费阅读绝世战龙绝世帝神叶辰萧初然至尊少年王妙手小神农我要赔钱去修仙,我真不想当首富在不正常的地球开餐厅的日子不会吧,我都无敌了,这个游戏才来?云其深极品小相师首长红人:权力巅峰从御医开始国产英雄总裁的替身前妻【完结】一号狂枭权力之巅超级奶爸破事精英3:CP精英巅峰高手混花都恋上邻家大小姐霸道总裁深深宠
趣趣阁搜藏榜:直播算卦:团宠真千金竟是玄学大佬我的秘境是万界中心灵识之作开局送失忆仙尊带小萝莉四处闯荡极品闲医欲爱重生:总裁的命定前妻勇敢者的女装潜行日记极品小村民奥特曼之未来食物链顶端的猛兽乡里人说好潜伏,系统让我零元购鲜肉殿下:再贱萌妃致命婚姻:遭遇冷血大亨!草根选调生被离婚穷奶爸,带娃从美食店开始第一夫人:我家先生超凶的化工研究院锁定陆海夫妇这对CP盛世豪恋:权少的心尖独宠离婚后成了满级战神三好大魔王[穿越X重生]狗血那么近站住你马甲掉了坐公交车游遍全中国非宠不可:傲娇医妻别反抗御兽无限红词条,刚出新区碾万族无敌神婿男神我可以住你家吗都市:守护龙脉十年,下山即无敌身为男人的我女团出道,我火爆了六零:饥荒年当伙夫,社员都被馋哭了中式恐怖不行?纸人抬棺送走鹰酱重生之苦尽甘来无敌最俊朗新书被虐后冷心娇妻重生了萌娃带我去穿越抖音神豪:直播打赏一万亿老刑警重生,谁敢不服?枭宠毒妃:第一小狂妻海贼:无敌从僵尸军团开始替嫁后天降巨富老公都市之妙手圣医帝少宠上瘾:老公,别心急爱情公寓之万界最强队伍我的七个姐姐绝色倾城帝国强宠:娇妻已预定一胎双宝:妈咪跑不掉老婆别跑:总裁的代嫁妻签到:直播科技差点被曝光修真妖孽混都市
趣趣阁最新小说:怪人横行,我制造骑士抗战之铁血孤城中年当天翻盘,认亲实权叔叔四合院:我的播音震撼全场四合院:傻柱归来,专治众禽四合院:我的戒尺专打白眼狼还写什么歌,直接进入憋笑挑战偏心父母,断亲下乡开局帝君权柄,我打造现世七执政路边捡只小狐妖,带回家做老婆万界商人,从斩神开始抗战:撼山易撼顾家军难守护!我和岳母小姨子相依为命阴婚契约无字书风云我的灰道泰玄道君:人在诸天,封神成仙激活秘境,打造世外仙园!全民转职:我统御两大天灾!你告诉我这是御兽?诡异降临,为什么都说我疯了权力巅峰,从金融民工开始进部穿成暴君后我靠PPT治国都市之路:林溪的奋斗与情感纠葛从城市孤儿到九天至尊死亡生存游戏,被我玩成肉鸽割草古代修士的现代日常重生2005:我在惠州买地皮山村诡谭录,开局打结婚报告,渣女后悔哭求原我的七个租客都是女主播18岁异能觉醒天崩开局:关于穿越到秘境这事儿千门春秋职业财神爷:谁说钱不是万能的?为官有道多子多福,我的后代遍布全球吞噬星空:我从学渣变界主元尊九转林野观星录赶上了灵气复苏悲剧富二代开景区四合院:棒梗欺负外甥女?都市修仙无敌世间:先灭本再灭黑傻子,从复仇开始弃灵游科技:走向星辰大海零点的未尽之路东北农村得配驴配马配猪得事华流巨星:异界拯救计划