李·斯莫林講量子引力

#科學大師書系：李·斯莫林講量子引力 上一本李·斯莫林所著的《量子力學的真相》，寫的是量子力學主流的哥本哈根詮釋及其侷限，以及非主流幾個觀點。這本書則是寫結合了量子力學與廣義相對論的“大統一理論” (Theory of Everything) 可能依託的三條路徑，本書原標題爲Three Roads to Quantum Gravity (通往量子引力的三條路）。作者認爲，第一條途徑是從量子力學出發發展的超弦理論；第二條途徑是從廣義相對論出發發展的圈量子引力理論；以及其他一些小衆的嘗試。 這本書信息量很大，挑幾個重點說一下。 第一，圈量子引力理論的代表學者是意大利的卡洛·羅韋利，去年三月讀過幾本他的書，代表作是《現實不似你所見》。在圈量子引力理論中，時間只是我們的錯覺，實際並不存在。 第二是超弦理論，曾被譽爲“應該是21世紀的發現落到了20世紀”，“生活大爆炸”中的謝爾頓就是從事超弦理論的研究。該理論認爲現實是十一維時空，其中有一維時間、三維展開的空間，以及七個捲曲在普朗克長度(10^-35m) 的維度。去年讀過物理學家布萊恩·格林的著作《宇宙的琴絃》，就是向大衆介紹超弦理論。超弦理論與圈量子引力理論研究的都是普朗克長度的對象，目前還無法通過實驗進行證明或證僞。 第三，作者認爲一些跡象表明我們對物理學的認知存在根本的侷限，如伽利略和愛因斯坦的“相對性原理”以及海森堡的“不確定性原理”，描述這兩個原理的表述都是“我們無法……”，這裏面可能隱藏着更深層的含義。 第四，作者指出熱力學中描述系統混亂程度的“熵”與計算機科學的“信息”直接關聯，“熵是信息缺失度的測量”，這是一個非常新的觀點（對我而言）。以前讀霍金講“黑洞輻射”，提到過黑洞視界面積與黑洞熵的關係，以及物體進入黑洞是否導致“信息守恆定律”被破壞。 此外，大型計算機服務器運行產生大量的熱，主要就是計算過程中信息的丟失導致熵增產生的。這部分得通讀香農的《信息論》，纔能有更好的理解。 最後，作者提到“全息原理”也許是解決宇宙學問題的終極之道。我們自身就是宇宙的產物，置身其中看宇宙，看宇宙熵不斷增加，由有序走向無序。同時宇宙卻又自發組織形成高度有序的生命和意識，能夠研究宇宙及自身的起源。

把晦澀的前沿物理講得通透易懂。清晰梳理弦理論、圈量子引力等核心學說，兼具硬核深度與科普溫度，看懂人類追尋宇宙終極答案的滾燙征途

在過去100多年，人們已經知道物質是由原子構成的，而原子是由電子、質子和中子構成的。這給我們上了重要的一課——人類的感知能力盡管有時令人驚異，但大多數時間相當粗糙，以至無法直接看到大自然的構成要素。人們總是需要新的工具才能看到最微小的東西。顯微鏡讓我們看到構成人類和其他生物的細胞，但是要想看到原子，還需要放大1 000倍。現在，電子顯微鏡可以做到這一點。並且藉助其他工具，如粒子加速器，我們還可以看到原子核，甚至是構成質子和中子的夸克。而電子和夸克是構成物質的最小單位嗎？或者它們本身也是由更小的實體組成的？人們繼續探索的時候，是否總能找到更小的東西，或者是否存在最小的單元？我們可能會以同樣的方式探索空間：空間似乎是連續不斷的，但這是真的嗎？一定體積的空間能被劃分成任意多個部分嗎？或者存在一個最小的空間單位嗎？有最小的距離嗎？同樣，我們也想知道，時間是無限可分的嗎？有最小的時間單位嗎？存在一個最簡單的事件嗎？ 我們的世界不能被理解爲一個固定的、靜態的時空背景中的獨立實體的集合。相反，它是一個關係網絡，其中每個部分的屬性都是由它與其他部分的關係決定的。構成世界的關係是因果關係。意味着世界不是由物質構成的，而是由事件發生的過程組成的。基本粒子不是靜態的，而是事件相互作用、傳遞信息的過程，信息傳遞又產生新的過程。它們更像計算機中的基本操作，而不像傳統的永不停止的原子圖像。 我們通常無法在很小的尺度上看到發生了什麼，因爲我們不能用光來觀察比光的波長還要小的東西。 到目前爲止，想要製造一個黑洞的想法仍然是不切實際的，所以沒有人能夠做這個實驗。自20世紀70年代初以來，人們已經做出了一些不同尋常的預測，即如果能夠探測到來自黑洞外區域的光，我們將會看到什麼。這些預測就是將相對論和量子力學結合起來的第一個理論體系。 圍繞“時間和空間的本質是什麼”以及“觀察者與他們觀察到的系統有着怎樣的關係”這兩個問題，李·斯莫林介紹了目前宇宙學研究領域對於量子引力理論的三條主要研究路徑：相對論（產生了圈量子引力理論）、量子理論（產生了弦理論）和從基本原理出現形成新的理論（黑洞熱力學）。量子引力理論是人類試圖構建“萬物理論”的一個重要嘗試。雖然不好理解，但值得一讀！

此外，這本書讓我重新認識了黑洞。很多熱力學理論實際上是普適的。比如，一個熱力學系統的熵是什麼意思？我們妄圖用幾個熱力學量，溫度,體積，化學勢來描述一個體系。但實際體系的自由度是遠多於這裏的幾個熱力學量的，需要用一個量描述這種多對一的關係。如果是一對一，說明熱力學描述是完備的。如果是多對一，說明利用這幾個熱力學量不能唯一確定一個態。由於這種多對一的數目大多是隨粒子數指數多的，爲了定義一個廣延量，所以取多對一的log。這一個物理量我們定義爲熵。黑洞也是如此。我們試圖用質量，面積，角動量等幾個量來描述黑洞，但這可能也是不完備的，我們也可以同樣的定義一個熵。黑洞的面積與熵成正比。爲了和玻爾茲曼一樣，得到一個有限的熵，則必須假定面積有一最小的單元，即量子化的。

對於量子理論最新發展其實是與廣義相對論結合起來，也就是所謂的量子引力理論，形成我們對於宇宙以及微觀尺度的認知，因爲在我們感覺之外的尺度都是發直覺的，最爲典型的就是量子理論和廣義相對論，也就是微觀尺度物質存在的狀態不能用我們所見的規律來進行描述，特別是在小於納米尺度一下的狀態，這個就是物質存在的本質，當然在比電子尺度更小的尺度使用改造過的尺度還是可能用來表達的比較典型的就是超弦理論或者 M 理論來進行，幾乎完全與我們想象的世界完全不同，所謂的簡併以及需要描述存在狀態的參數，也就是比我們正常理解的時空四維體系之外，還是需要更多的參數才能進行描述，所以就與我們形成的理論基礎完全是基於數學的表達，在這個過程中，很對數學家推動了理論物理的發展，因爲如同相對論和量子理論的盡頭是數學非常類似的狀態，最近理論物理的發展也是這樣的，只是作爲普通人來說理解這些內容挑戰還是非常之難，爲了刻意進行的簡化反而失去了物理本質的含義，比如多維空間以及維度退化等概念，至少自己認爲是不夠準確的物理概念，因爲本源如此，非常類似於牛頓力學，本質如此。儘管發展這些理論，但是對於理論的驗證似乎幾乎是不可能的，因爲人類所能夠產生的能量不足以完成這樣的分析，能量本身就是一種放大鏡的基礎，通過能量輸入發生與粒子的相互作用，我們根據相互作用的結果就可以知道微觀尺度的祕密，當然作爲知名數學家丘成桐先生數學難以理解，但是能夠與基礎物理建立起來聯繫，而且爲了實現自己的理論，跑到中國忽悠建設超級對撞機，經過了爭議之後，我們的選擇與美麗國類似把錢用在了空間站的建設之中了。

當思想改變你的思想，那就是哲學。 當宗教改變你的思想，那就是信仰。 當事實改變你的思想，那就是科學。 當一個人既沒有思想，也沒有信仰，還罔顧事實的時候，……遠離它，不要浪費你的時間 ——李·斯莫林

沒有相關知識的儲備或以往此類書籍的鋪墊，若想一遍讀懂弄通本書所述量子引力理論是不太容易的。這樣說不是認爲作者的這本書太專業化理論化，而是因爲量子引力本身就很深奧，宇宙、時空、黑洞、光速等等知識與我們普通人相距遙遠，所以，有興趣並不能代替有能力完全瞭解或掌握這方面的知識，再讀一遍多讀幾本或許能幫助你逐漸接近量子引力以至宇宙空域。

量子引力學，偉大的思想，顛覆傳統物理認知！ 我們從小就生活在一個經典物理的世界，受生理感官的觀察限制，很容易形成根深蒂固的思維模式，認爲事物本來就應該是那樣，但量子理論告訴我們何爲現象與本質，所見並非所得，我們的觀察是侷限的，在視界之外仍有未知宇宙。 認識量子引力學需要擺脫傳統思維模式的束縛，要用量子的世界觀來看待事物之間的關係，如果學會了這種思維模式，那麼就不會覺得量子理論有多麼神奇，因爲世界本來可能就是那樣的。

《通向量子引力的三條途徑》二十年前就出版了，爲了圈錢站擼文化又換了個名重譯。但是你翻譯的什麼幾把玩意啊？把非局域性翻成非本地？機翻也不至於這樣吧？ 再次驗證了我之前的看法：站擼文化純純大沙比垃圾公司，趕緊倒閉滾蛋吧！ 誰買粘滷文化的實體書誰就是給騙子捐款，給不要臉添磚加瓦。

李斯莫林這本書寫得就像是剝離了數學公式的綜述文章。對專業人士來說，不如去看正規教材；對於非專業的讀者，除了增加了幾個酷炫的名詞外，並沒有提供多少實質性的信息。翻譯也很差，把“局域非局域”翻譯成“本地非本地”，顯然是外行。