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发布: 2:43pm 13/12/2021

张草

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超弦理论

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超弦理论

张草 | 最迫近实相的理论——超弦理论

人类百年前发现原子后,却发现原子仍非最小,而由更小的中子、质子和电子组成,50年前开始的“粒子撞击机”实验更陆续分裂出更微小的17种基本粒子(elementary particles)。所以基本粒子还能再分割吗?

《超弦理论与支配宇宙万物的数学式》新北市人人出版,2020年

高中所读的“牛顿力学”属于古典物理学,适用于我们尺寸的世界,然而处理宇宙尺寸需用上“相对论”,而处理极微粒子世界的则是“量子力学”。

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三十多年前,中学母校图书馆很有前瞻性,引进日本《牛顿杂志》中文版,介绍最前端的科学理论,且特别强调图解,让我首次认识中学不会学到、而我又很感兴趣的相对论、量子力学及当时不断新发现的夸克(quark)。

其时在《牛顿杂志》读到量子力学推测宇宙乃“无中生有”,原来在真空之中尚有能量的涟漪,不禁惊叹现代宇宙论竟能符合老子的概念。

在此之前,古希腊“原子论”相信存有“物质被分割到不可再分割的最小状态”。人类百年前发现原子后,却发现原子仍非最小,而由更小的中子、质子和电子组成,50年前开始的“粒子撞击机”实验更陆续分裂出更微小的17种基本粒子(elementary particles)。所以基本粒子还能再分割吗?可以,但可能不再是粒子。

1960年代末,日本南部阳一郎博士提出“弦”的概念:粒子实际上是振荡中的弦,依振荡方式的不同,而“表现”像不同种类的粒子。这个可以完美解释基本粒子的理论沉默了20年,直至1984年以后才受到重视成为显学。

第一次认识“超弦(superstring)理论”,是在母校台大对面的地下室书店,专卖冷僻的论著,我常去寻宝,看到一本翻译生硬的介绍,顿时令我脑袋火烧:物质不可再分割的状况,竟然不是粒子,而是以不同方式震荡的能量!迫近佛法“真空妙有”的概念!当时正是超弦理论蓬勃发展的90年代,被称为“超弦理论革命”。我很想理解超弦理论在说什么,但这本以高层方程式讨论的书,只有理论物理专业的人才能弄懂。

神一般头脑的史蒂芬‧霍金(Stephen Hawking)1990年出版《时间简史》造成全球认识宇宙论的热潮,他于2001年的《胡桃里的宇宙》讨论到超弦理论,但我读了依然搞不清核心。

终于,日本《牛顿杂志》出版每本一个主题的mook《人人伽俐略》系列,其中一本就介绍超弦理论,有鉴于向来对日本书籍图解能力的信心,尤其《牛顿杂志》又是旧识,于是买来一看。

感觉上,该书的策划就是抱着“一定要令一般读者能够理解”的心态来编撰的,仅仅花了前面20页的图解和简易的文字,就将超弦理论的核心概念介绍清楚了。比起大量的文字叙述,图解果然更重要!一解我30年之惑!

事实上,爱因斯坦是用“思考实验”来建立相对论的,特斯拉(Tesla)也利用脑袋图像来做机械实验! 《人人伽俐略》的图解太棒,我会一本本买下去!

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