爱因斯坦场方程或面临大挑战

作者:浮夸的晓编 分类:科学 发布于:2013-6-2
  据国外媒体报道,物理学家埃里克·温斯坦可能已经发现了物理学上最大问题的答案,最新提出的理论正面挑战了由著名科学家阿尔伯特·爱因斯坦建立的场方程,新的理论从数学角度出发似乎可以解释宇宙为什么会以目前的机制进行运作。在两年前,物理学家埃里克·温斯坦就一直在考虑制定出一个新的方程来解答宇宙学中的问题,这不但是一个非常令人振奋的思想,也使得数学成为解决终极宇宙奥秘的关键。

  尽管宇宙标准模型是一个伟大的成就,但是其中仍然存在一些非常奇怪的问题,粒子物理学上的标准模型可以描述自然界中除了万有引力之外的三种基本力以及基本粒子,根据大型强子对撞机的发现,我们已经确定了“三代”费米子,第一代就是我们所发现的电子、电子中微子(中微子的一种,带电子)、六个夸克以及它们的反夸克,从表中可以看出,左一纵轴有上夸克和下夸克、电子中微子和电子,由于上夸克和下夸克各有三种色,加上轻子自身的反粒子,因此第一代费米子就有16种,它们构成了我们宇宙中的基本物质。

  传统观点认为基本物质由原子构成,夸克组成了中子和质子并形成原子核,外围的电子的加入使得原子得以形成,这就是对第一代费米子的解释。在第二代费米子中,科学家发现了一种比电子更重的μ子,在核磁共振领域有突破贡献的美国物理学家伊西多·拉比曾认为似乎没有理由让更重的μ子出现在第二代费米子中,这里面的逻辑会是什么呢?更奇怪的是,第三代费米子中出现了更重的轻子版本。

  当前基本物理学所面临的挑战之一就是给出对三代费米子的自然解释,对此,物理学家埃里克·温斯坦则认为其中存在复杂的几何结构,涉及到更多的对称性问题,比如表中三代费米子共6个,其对应的反夸克和三种色加起来就能得到36种,似乎第三代费米子是一类“冒名顶替”的家伙,它们在高能量实验中表现出与前两代费米子完全不同的行为。不仅如此,科学家还从表中预测了一系列新的粒子存在,并在对撞机上寻找它们的踪影。

  标准模型中的粒子有一个被称为自旋的属性,表中的费米子左上角纵列第三行就写明了该粒子的自旋量,都为1/2,但是根据物理学家埃里克·温斯坦的预测,我们将发现的新粒子自旋为3/2,这涉及到一些非引力介入的环境中,这一系列新的奇特粒子似乎并不自洽于标准模型的框架之中。一个经典的物理理论是可以经得起的考验,并可以预言其他现象或者物质的存在,如果该理论无法这样做那就可以抛弃它了。

  科学家在标准模型之外提出了超对称的理论,使得标准模型看起来摇摇欲坠,如果物理学家埃里克·温斯坦是正确的,那么我们可以依靠欧洲大型强子对撞机发现新的粒子,我们绝不会从数据中寻找理论,新的理论可以指引我们应该去何处寻找。埃里克·温斯坦提出的对称性几何思维也我们看到解决另一大物理学之谜的解释,即暗物质是什么,为什么我们看不到暗物质的疑问。

  我们当前的引力理论认为宇宙中存在更多的物质,比我们现在可以见到的还多很多,这些隐藏的物质被称为暗物质,因为没有其他任何基本力可以与之发生相互作用。温斯坦的对称群并非凭空出现,对物理学领域而言,可能可以调和爱因斯坦场方程、杨-米尔斯方程和狄拉克方程,场方程可用于解释弯曲的时空,代表着我们的引力理论,而杨-米尔斯方程和狄拉克方程可以解释量子尺度上粒子的相互作用。

  这两种理论已经非常成功地用于描述物理世界,但它们是互不相容的,而科学家试图提出更前卫的“量子几何”论,即把爱因斯坦的几何描述移动到量子世界中,埃里克·温斯坦的提案被称为“几何统一”,通过数学几何的力量实现爱因斯坦的梦。虽然埃里克·温斯坦是爱因斯坦的粉丝,该理论也是爱因斯坦场方程遇到的一个重大挑战,此外,在宇宙暗能量和宇宙学常数问题上也提出了一个解决方案。爱因斯坦的场方程认为宇宙是静止的,不膨胀也不收缩,为了能使方程工作,加入了一个宇宙常数,温斯坦认为这有些随意,而新的理论可以解释宇宙为什么会以目前的状态进行运转。