“小伙子,別玩手機(jī)了,飯都涼了,吃了對(duì)胃不好!”
飯店老板穿著個(gè)白色背心,肩上搭著張白色毛巾,坐在第一排的凳子上,拿著手機(jī),神色嚴(yán)肅的提醒到。
陳輝以前都是在食堂吃飯的,畢竟這土豆回鍋肉13塊一份,以前的他可吃不起。
所以老板并不認(rèn)識(shí)他,只是覺得現(xiàn)在的孩子,不好好學(xué)習(xí),成天拿著個(gè)手機(jī)玩,連飯都不吃了。
真是一代不如一代了。
咕咕……
直到這時(shí),陳輝才從知識(shí)的海洋中暫時(shí)上岸,才發(fā)現(xiàn)肚子早已經(jīng)饑腸轆轆,都餓得有些發(fā)痛了。
趕緊夾了一塊土豆塞進(jìn)嘴里。
但放進(jìn)嘴里的下一刻,陳輝就皺起了眉頭。
飯菜果然都冷了。
不過現(xiàn)在餓得慌,也顧不了那么多了。
還不等陳輝夾下一筷子,眼前光線一暗。
穿著背心,夾著人字拖的老板來到了他面前,“我給你熱一熱吧。”
說著老板端起陳輝的蓋飯,轉(zhuǎn)身向廚房走去。
“謝謝啊!”
陳輝對(duì)著背影道謝。
老板不答,只是很快廚房中響起了火焰燃燒與鍋鏟忙碌的聲音。
原來?xiàng)钫駥幭壬@么強(qiáng)!
等待熱飯的過程,陳輝雙眼失焦,再次陷入思考。
剛才他高強(qiáng)度的搜索有關(guān)楊-米爾斯的理論,自然對(duì)這個(gè)理論的提出者楊振寧先生有了更深入的了解,也才意識(shí)到這位華夏人在科學(xué)界的分量。
這絕對(duì)是足以比肩愛因斯坦和牛頓的科學(xué)界巨頭!
楊-米爾斯理論是與萬有引力定律、狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論同一層次的成果。
更夸張的是,楊振寧先生還有另一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的成果,宇稱不守恒定律!
陳輝之前就聽同學(xué)們說起過這位先生,當(dāng)然,同學(xué)們討論的都是那位先生的私生活,似乎大家都對(duì)他的成果不感興趣,大家提起他時(shí),并沒有提起牛頓和愛因斯坦那樣崇拜的情緒。
以前的他也是如此。
直到,他真正的了解了楊-米爾斯理論。
想要了解楊-米爾斯理論,就不得不從物理學(xué)的本質(zhì)說起,物理學(xué)家到底在研究什么?
大自然中有各種各樣的現(xiàn)象,有跟物體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的,有跟聲音、光、熱相關(guān)的,有跟閃電、磁鐵相關(guān)的,也有跟放射性相關(guān)的等等。
物理學(xué)家們就去研究各種現(xiàn)象背后的規(guī)律,從伽利略開創(chuàng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)體系,到惠更斯奠基的波動(dòng)光學(xué),再到焦耳建立的熱力學(xué)定律,各領(lǐng)域自成體系。然后物理學(xué)家們就滿意了么?
當(dāng)然不滿意!
為啥?定律太多了!
如果每一種自然現(xiàn)象都用一種專門的定律來描述它,那得有多少“各自為政”的定律啊?
于是物理學(xué)家們就想,我能不能用更少的定律來描述更多的現(xiàn)象呢?
有沒有可能有兩種現(xiàn)象表面上看起來毫不相關(guān),但是在更深層次上卻可以用同一種理論去描述?有沒有可能最終用一套理論來描述所有的已知的事情?
這個(gè)事情,本質(zhì)上就跟秦始皇要統(tǒng)一六國一樣,我決不允許還有其他六個(gè)各自為政的國家存在,必須讓所有人遵守同樣的法律,服從同一個(gè)政令,用同樣的語言和文字,這樣才和諧。
消除“諸侯割據(jù)”式的學(xué)科壁壘,物理學(xué)家的統(tǒng)一之路,也是這樣浩浩蕩蕩地開始的。
牛頓的萬有引力定律首次實(shí)現(xiàn)天地力學(xué)統(tǒng)一,將蘋果落地與月球繞行納入同一數(shù)學(xué)體系。
麥克斯韋方程組更進(jìn)一步將電磁現(xiàn)象納入統(tǒng)一理論,揭示電場(chǎng)與磁場(chǎng)的本質(zhì)統(tǒng)一性。
19世紀(jì)微觀研究的突破揭示了更深層的統(tǒng)一性,宏觀的機(jī)械力本質(zhì)是分子間的電磁作用,比如范德華力,熱現(xiàn)象實(shí)為分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn),通過麥克斯韋-玻爾茲曼分布描述。
至此經(jīng)典物理學(xué)形成兩大支柱,引力由牛頓體系描述,電磁力由麥克斯韋方程組詮釋,而物質(zhì)運(yùn)動(dòng)則由統(tǒng)計(jì)力學(xué)補(bǔ)充完善。
但尷尬的是,麥克斯韋方程組和牛頓力學(xué)這套框架居然是矛盾的,那么到底是麥克斯韋方程組有問題還是牛頓力學(xué)的這套框架有問題呢?
愛因斯坦通過狹義相對(duì)論重構(gòu)時(shí)空觀念,成功兼容麥克斯韋方程組,基于光速不變?cè)砼c相對(duì)性原理的統(tǒng)一,卻不得不將引力單獨(dú)處理,在等效原理基礎(chǔ)上提出的廣義相對(duì)論。
在狹義相對(duì)論這個(gè)新框架里,麥克斯韋方程組不用做任何修改就能直接入駐,即在狹義相對(duì)論的體系中,麥克斯韋方程是能夠直接適用的。
然而,牛頓力學(xué)里有些東西無法直接搬過來,但是稍微修改一下就可以很愉快的搬到這個(gè)新框架里來,比如動(dòng)量守恒定律,直接用牛頓力學(xué)里動(dòng)量的定義,在狹義相對(duì)論里動(dòng)量是不守恒的,需要修改一下就守恒了,這是二等公民。
還有一類東西,無論怎么改都無法讓它適應(yīng)這個(gè)新框架,這是刁民。
刁民讓人很頭痛,不過還好,雖然有刁民,但是刁民的數(shù)量不多,就一個(gè),引力。
牛頓的萬有引力定律在牛頓力學(xué)那個(gè)框架里玩得很愉快,但是它骨頭很硬,不管怎么改,它就是寧死不服狹義相對(duì)論這個(gè)新框架,那要怎么辦呢?
當(dāng)然,物理學(xué)家可以繼續(xù)改,他們相信雖然現(xiàn)在引力它不服,但是以后總能找到讓它服氣的改法。
但是愛因斯坦另辟蹊徑,他說引力這小子不服改我就不改了,然后他另外提出了一套新理論來描述引力,相當(dāng)于單獨(dú)給引力蓋了一棟別墅。
結(jié)果這套新引力理論極其成功,而且愛因斯坦提出這套新理論的方式,跟以往的物理學(xué)家們提出新理論的方式完全不一樣,這種新手法帶來夢(mèng)幻般的成功驚呆了全世界的物理學(xué)家,然后愛因斯坦就被捧上天了,這套新理論就叫廣義相對(duì)論。
過去的物理學(xué)家們是通過不斷做實(shí)驗(yàn),去測(cè)量各種數(shù)據(jù),然后總結(jié)規(guī)律,用一組數(shù)學(xué)公式來總結(jié)規(guī)律,來解釋這些數(shù)據(jù),如果解釋得非常好,那么就認(rèn)為是找到了這種現(xiàn)象的規(guī)律,然后順帶著發(fā)現(xiàn)了隱藏在理論里的某些性質(zhì),比如某種對(duì)稱性。
他們遵循著實(shí)驗(yàn)-理論-對(duì)稱性這樣一條線,這也符合我們通常的理解。
但是,愛因斯坦把這個(gè)過程給顛倒了,他發(fā)現(xiàn)上面的過程在處理比較簡(jiǎn)單的問題的時(shí)候還行,但是當(dāng)問題變得比較復(fù)雜,當(dāng)實(shí)驗(yàn)不再能提供足夠多的數(shù)據(jù)的時(shí)候,按照上面的方式處理問題簡(jiǎn)直是一種災(zāi)難。
比如,牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的時(shí)候,開普勒從第谷觀測(cè)的海量天文數(shù)據(jù)里,歸納出了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律,然后牛頓從這里面慢慢猜出了引力和距離的平方反比關(guān)系,這個(gè)還馬馬虎虎可以猜出來。
但牛頓引力理論的升級(jí)版-廣義相對(duì)論的情況是這樣的:
這種復(fù)雜的方程怎么從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)里去湊出公式來?
況且,廣義相對(duì)論在我們?nèi)粘I罾铮nD引力的結(jié)果幾乎一樣,第谷觀測(cè)了那么多天文數(shù)據(jù)可以讓開普勒和牛頓去猜公式,但是在20世紀(jì)初根本沒有數(shù)據(jù)讓愛因斯坦去猜廣義相對(duì)論?
水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)問題是極少數(shù)不符合牛頓引力理論的,但是人們面對(duì)這種問題,普遍第一反應(yīng)是在水星里面還有一顆尚未發(fā)現(xiàn)的小行星,而不是用了幾百年的牛頓引力有問題。
退一萬步說,就算你當(dāng)時(shí)認(rèn)為那是因?yàn)榕nD引力不夠精確造成的,但是就這樣一個(gè)數(shù)據(jù),你怎么可能從中歸納出廣義相對(duì)論的場(chǎng)方程?
經(jīng)過一連串的深度碰壁之后,愛因斯坦意識(shí)到當(dāng)理論變得復(fù)雜的時(shí)候,試圖從實(shí)驗(yàn)去歸納出理論的方式是行不通的,實(shí)驗(yàn)不可靠,那么愛因斯坦就要找更加可靠的東西,這個(gè)更加可靠的東西就是對(duì)稱性!
對(duì)稱性可以簡(jiǎn)單的理解為不變性,比如動(dòng)量守恒定律就具有空間對(duì)稱性,也就是說,它在任何位置都是成立的,比如能量守恒定律具有時(shí)間對(duì)稱性,他在任何時(shí)間都是成立的。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能不可靠,但對(duì)稱性是絕對(duì)可靠的!
于是愛因斯坦在物理學(xué)的研究方式上來了一場(chǎng)哥白尼式的革命,他先通過觀察分析找到一個(gè)十分可靠的對(duì)稱性,然后要求新的理論具有這種對(duì)稱性,從而直接從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)出它的方程,再用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證他的理論是否正確。
在這里,原來的實(shí)驗(yàn)-理論-對(duì)稱性變成了對(duì)稱性-理論-實(shí)驗(yàn),對(duì)稱性從原來理論的副產(chǎn)品變成了決定理論的核心,實(shí)驗(yàn)則從原來的歸納理論的基礎(chǔ)變成了驗(yàn)證理論的工具。
于是,愛因斯坦用廣義相對(duì)論馴服了引力,用狹義相對(duì)論安置好了電磁力之后,接下來的路就很明顯了,統(tǒng)一引力和電磁力!
就像當(dāng)年麥克斯韋統(tǒng)一電、磁、光那樣,畢竟用一套理論解釋所有的物理現(xiàn)象是物理學(xué)家們的終極夢(mèng)想。
但是,愛因斯坦窮盡他的后半生都沒能統(tǒng)一引力和電磁力,不僅如此,隨著實(shí)驗(yàn)儀器的進(jìn)步,盧瑟福原子模型揭示強(qiáng)核力存在,隨后湯川秀樹提出介子理論解釋核力,費(fèi)米則建立弱相互作用理論。
這些成果表明,自然界存在四種基本相互作用,引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力,但引力與電磁力仍未能統(tǒng)一,強(qiáng)力和弱力亦各自為戰(zhàn)。
這下可好,不但沒能統(tǒng)一引力和電磁力,居然又冒出來兩種新的力。
其中,引力用廣義相對(duì)論描述,電磁力用麥克斯韋方程組描述,強(qiáng)力和弱力都還不知道怎么描述,統(tǒng)一就更別談了。
這個(gè)時(shí)候,楊-米爾斯理論登場(chǎng)了,其非阿貝爾規(guī)范對(duì)稱性為強(qiáng)相互作用提供數(shù)學(xué)描述,通過SU(3)群規(guī)范場(chǎng),標(biāo)準(zhǔn)模型更將弱力與電磁力統(tǒng)一為電弱力,通過SU(2)×U(1)群規(guī)范對(duì)稱性破缺,最終形成當(dāng)前粒子物理的四大基本力架構(gòu)。
也就是說,在四種基本力里,除了引力,其它三種力都是用楊-米爾斯理論描述的,所以楊-米爾斯理論的重要性不言而喻!
以前陳輝一直覺得科學(xué)家們做的事情虛無縹緲,直到今天,他才發(fā)現(xiàn),原來科研,竟然這般有趣!
如果能夠解決楊-米爾斯理論的缺陷,就完成電磁力、強(qiáng)力、弱力的大一統(tǒng)。
光是想想陳輝就有些激動(dòng)!
“好了,這次趁熱吃吧!”
廚房的燃燒聲和鍋鏟與鐵鍋的碰撞聲已經(jīng)停止,店主大叔端著回了鍋的土豆回鍋肉放在陳輝面前。
嗚嗚……
手機(jī)震動(dòng),陳輝下意識(shí)的要去拿手機(jī)。
店主老板頓時(shí)眼睛一瞪。
陳輝有些不好意思的收回手,他也不好意思再讓老板去熱一次飯菜了。
想來也不會(huì)有什么重要的事情,否則對(duì)方就打電話了。
一念及此,陳輝拿起筷子,餓虎撲食般大口大口的吃起來。
還別說,這家店面雖然不大,看著也是破破爛爛的工業(yè)風(fēng),但這土豆回鍋肉的味道是真不錯(cuò)!
以后有錢了一定常來吃。
老板看到這幅畫面,這才滿意的趿拉著拖鞋回到第一排餐位旁坐下,開始玩手機(jī)。
吃飽喝足,陳輝這才拿起手機(jī)。
是方文發(fā)來的消息。
“大神,我知道你天賦異稟,但是千禧年難題還是太難了,菲爾茲得獎(jiǎng)主邱成梧你知道吧,當(dāng)年他的老師陳星神就想讓他鉆研黎曼猜想,但他很清醒的認(rèn)識(shí)到這是個(gè)大坑,沒有照做,否則他就拿不到菲爾茲獎(jiǎng)了。
最好的例子就是張一堂了,他就是研究黎曼猜想的,從1992年從普渡大學(xué)博士畢業(yè),一事無成,只能去餐廳刷盤子,一直到2013年發(fā)表了孿生素?cái)?shù)定理,才獲得學(xué)術(shù)圈的認(rèn)可,得到了大學(xué)教職,算是翻身。
他還算是好運(yùn)的了,還不知道多少天才一頭扎進(jìn)千禧年難題中,就再也沒爬出來了。
我覺得你可以先從簡(jiǎn)單一點(diǎn)的做起。”
陳輝的恩情方文一直記在心中,他不忍心看到如此天才因?yàn)檫x錯(cuò)了路而一生碌碌無為。
“如果你想掙錢的話,數(shù)學(xué)結(jié)合其他學(xué)科做應(yīng)用也是不錯(cuò)的選擇,比如數(shù)學(xué) 物理,最近大火的凝聚態(tài)物理可以說是物理領(lǐng)域最熱門的課題,數(shù)學(xué)更是這門課題的基礎(chǔ)語言,大神可以盡情的發(fā)揮自己的才能。
你記得前兩年大火的偷國超導(dǎo)烏龍嗎,凝聚態(tài)的主要研究方向之一就是室溫超導(dǎo),如果能夠做出重大突破,那可比解決千禧年難題還要賺錢呢。
可控核聚變知道吧?
其中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)托卡馬克裝置就需要用到超導(dǎo)材料,如果真能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo),那么托卡馬克裝置的關(guān)鍵技術(shù)難題就能解決,到時(shí)候,就能實(shí)現(xiàn)可控核聚變了,海水發(fā)電,到時(shí)候掙的錢你用都用不完!”
方文說著說著似乎也有些激動(dòng)了,開始跑題,方文自己都不會(huì)想到,他的一席話會(huì)給這個(gè)世界帶來多大的改變。
不過陳輝倒是也聽進(jìn)去了,“凝聚態(tài)物理么?”
他不是偏執(zhí)的人,雖然只要他愿意鉆研,他相信隨著熟練度不斷提升,千禧年難題也不在話下。
但誰也不知道還需要多久。
在這兒之前,也未必不能先研究其他課題,反正這同樣能提升數(shù)學(xué)的熟練度。
并且方文說出的愿景,他也有些心動(dòng)。
那可是可控核聚變!
若真能突破,世界將因此改變!
“既然是凝聚態(tài)物理中的數(shù)學(xué),那就先研究研究凝聚態(tài)數(shù)學(xué)吧!”