比如,牛顿发现万有引力定律的时候,开普勒从第谷观测的海量天文数据里,归纳出了行星运动的三大定律,然后牛顿从这里面慢慢猜出了引力和距离的平方反比关系,这个还马马虎虎可以猜出来。
但牛顿引力理论的升级版-广义相对论的情况是这样的:
这种复杂的方程怎么从实验数据里去凑出公式来
况且,广义相对论在我们日常生活里,跟牛顿引力的结果几乎一样,第谷观测了那么多天文数据可以让开普勒和牛顿去猜公式,但是在20世纪初根本没有数据让爱因斯坦去猜广义相对论
水星近日点进动问题是极少数不符合牛顿引力理论的,但是人们面对这种问题,普遍第一反应是在水星里面还有一颗尚未发现的小行星,而不是用了几百年的牛顿引力有问题。
退一万步说,就算你当时认为那是因为牛顿引力不够精确造成的,但是就这样一个数据,你怎么可能从中归纳出广义相对论的场方程
经过一连串的深度碰壁之后,爱因斯坦意识到当理论变得复杂的时候,试图从实验去归纳出理论的方式是行不通的,实验不可靠,那么爱因斯坦就要找更加可靠的东西,这个更加可靠的东西就是对称性!
对称性可以简单的理解为不变性,比如动量守恒定律就具有空间对称性,也就是说,它在任何位置都是成立的,比如能量守恒定律具有时间对称性,他在任何时间都是成立的。
实验数据可能不可靠,但对称性是绝对可靠的!
于是爱因斯坦在物理学的研究方式上来了一场哥白尼式的革命,他先通过观察分析找到一个十分可靠的对称性,然后要求新的理论具有这种对称性,从而直接从数学上推导出它的方程,再用实验数据来验证他的理论是否正确。
在这里,原来的实验-理论-对称性变成了对称性-理论-实验,对称性从原来理论的副产品变成了决定理论的核心,实验则从原来的归纳理论的基础变成了验证理论的工具。
于是,爱因斯坦用广义相对论驯服了引力,用狭义相对论安置好了电磁力之后,接下来的路就很明显了,统一引力和电磁力!
就像当年麦克斯韦统一电、磁、光那样,毕竟用一套理论解释所有的物理现象是物理学家们的终极梦想。
但是,爱因斯坦穷尽他的后半生都没能统一引力和电磁力,不仅如此,随着实验仪器的进步,卢瑟福原子模型揭示强核力存在,随后汤川秀树提出介子理论解释核力,费米则建立弱相互作用理论。
这些成果表明,自然界存在四种基本相互作用,引力、电磁力、强力和弱力,但引力与电磁力仍未能统一,强力和弱力亦各自为战。
这下可好,不但没能统一引力和电磁力,居然又冒出来两种新的力。
其中,引力用广义相对论描述,电磁力用麦克斯韦方程组描述,强力和弱力都还不知道怎么描述,统一就更别谈了。
这个时候,杨-米尔斯理论登场了,其非阿贝尔规范对称性为强相互作用提供数学描述,通过su群规范场,标准模型更将弱力与电磁力统一为电弱力,通过suxu群规范对称性破缺,最终形成当前粒子物理的四大基本力架构。
也就是说,在四种基本力里,除了引力,其它三种力都是用杨-米尔斯理论描述的,所以杨-米尔斯理论的重要性不言而喻!
以前陈辉一直觉得科学家们做的事情虚无缥缈,直到今天,他才发现,原来科研,竟然这般有趣!
如果能够解决杨-米尔斯理论的缺陷,就完成电磁力、强力、弱力的大一统。
光是想想陈辉就有些激动!
“好了,这次趁热吃吧!”
厨房的燃烧声和锅铲与铁锅的碰撞声已经停止,店主大叔端着回了锅的土豆回锅肉放在陈辉面前。
呜呜……
手机震动,陈辉下意识的要去拿手机。
店主老板顿时眼睛一瞪。
陈辉有些不好意思的收回手,他也不好意思再让老板去热一次饭菜了。
想来也不会有什么重要的事情,否则对方就打电话了。
一念及此,陈辉拿起筷子,饿虎扑食般大口大口的吃起来。
还别说,这家店面虽然不大,看着也是破破烂烂的工业风,但这土豆回锅肉的味道是真不错!
以后有钱了一定常来吃。
老板看到这幅画面,这才满意的趿拉着拖鞋回到第一排餐位旁坐下,开始玩手机。
吃饱喝足,陈辉这才拿起手机。
是方文发来的消息。
“大神,我知道你天赋异禀,但是千禧年难题还是太难了,菲尔兹得奖主邱成梧你知道吧,当年他的老师陈星神就想让他钻研黎曼猜想,但他很清醒的认识到这是个大坑,没有照做,否则他就拿不到菲尔兹奖了。
最好的例子就是张一堂了,他就是研究黎曼猜想的,从1992年从普渡大学博士毕业,一事无成,只能去餐厅刷盘子,一直到2013年发表了孪生素数定理,才获得学术圈的认可,得到了大学教职,算是翻身。
他还算是好运的了,还不知道多少天才一头扎进千禧年难题中,就再也没爬出来了。
我觉得你可以先从简单一点的做起。”
陈辉的恩情方文一直记在心中,他不忍心看到如此天才因为选错了路而一生碌碌无为。
“如果你想挣钱的话,数学结合其他学科做应用也是不错的选择,比如数学+物理,最近大火的凝聚态物理可以说是物理领域最热门的课题,数学更是这门课题的基础语言,大神可以尽情的发挥自己的才能。
你记得前两年大火的偷国超导乌龙吗,凝聚态的主要研究方向之一就是室温超导,如果能够做出重大突破,那可比解决千禧年难题还要赚钱呢。
可控核聚变知道吧
其中最关键的结构托卡马克装置就需要用到超导材料,如果真能实现室温超导,那么托卡马克装置的关键技术难题就能解决,到时候,就能实现可控核聚变了,海水发电,到时候挣的钱你用都用不完!”
方文说着说着似乎也有些激动了,开始跑题,方文自己都不会想到,他的一席话会给这个世界带来多大的改变。
不过陈辉倒是也听进去了,“凝聚态物理么”
他不是偏执的人,虽然只要他愿意钻研,他相信随着熟练度不断提升,千禧年难题也不在话下。
但谁也不知道还需要多久。
在这儿之前,也未必不能先研究其他课题,反正这同样能提升数学的熟练度。
并且方文说出的愿景,他也有些心动。
那可是可控核聚变!
若真能突破,世界将因此改变!
“既然是凝聚态物理中的数学,那就先研究研究凝聚态数学吧!”