書評丨の相対性が思考革新空間を開く

文章/鄭磊

人類が自然界の物理法則を研究する過程で、認知と理解も一歩一歩発展し、深くなるものである。多くの人が学んだ物理学の知識は、実は人間の目に見えるものの物理法則だけで、ニュートン物理学と呼ばれることができます。私たちは精密な計測器では見られない極微な粒子スケールと広大な宇宙スケールで、他に二つの物理学理論体系があり、それぞれ量子物理学と宇宙物理学と呼ばれています。これらはニュートン力学に基づいた現代物理理論であり、二つの本は三大物理学体系の関係について深く検討しました。一つはアインシュタインと英菲尔徳の「物理学の進化」で、もう一つは「量子空間」です。前の本は機械観から相対論思想への転換過程を紹介していますが、後の一冊は相対性理論の世界に属する量子理論と引力理論がどのように統一されるかをさらに議論しました。物理学者はずっと一つの夢があります。物理学の「バベルタワー」を構築することです。一番小さい粒子サイズから人の目に見えるスケールまで、広い宇宙のあらゆる物理現象まで、この統一した理論で説明できます。しかし、狭義相対性理論と広義相対性理論を創造的に提案した偉大な物理学者アインシュタインは生涯を終えることができなかった。一代の物理学者は依然としてこの夢のために奮闘している。

量子空間

人々はたくさんの思惟の定型と慣性があって、たとえばアインシュタインは偉大な物理学者で、みんなは自然に彼もすばらしい数学者だと思って、実は別にそうではありません。アインシュタインの数学は十分ではなく、数学モデルで彼の相対性理論を構築するには、大きな困難があった。彼の数学の先生ミンコフスキーは彼に数学の道具を提供しました。同時に彼もリーマン幾何学の思想を参考にしました。

私達は科学技術の発展史の上で多くの“学のかすが成長して突然学の覇者に変わります”の実例を見て、多くのノーベル賞の受賞者はこのようです。伝統的な教育基準に基づいて、彼らは少なくともあまり優れていません。その中の一つの重要な原因は本当の興味と執着であり、思い切って巣を突破することであるかもしれません。

目に見える世界の物理法則からミクロとマクロの見えない世界まで、創造力は想像力の基礎の上に構築され、思想実験の方法を採用しています。肉眼で見える物体に対しては、実験室で問題を解決したり、目に見える測定によって判断を迅速に検証することができます。この時、物体の大きさと速度は非常に限られています。研究する物体のサイズが星に大きく、電子に小さく、光の速さに近い場合、すべては時間と空間に対する想像力と論理的推理方法に依存しなければならない。時空の遷移は速度という変換因子の存在にある。私たちは一般的に、光の速度よりもはるかに低いことを理解し、経験によって、地面に近い空間を平らな空間として想像することに慣れています。だから、人間は実際にフラットな時空に身を置いています。これは人々の認知能力を制限しています。

現代物理学の究極の研究対象は具体的な物質ではなく、時空構造である。時空は相対的であり，観測者と被観測物のスケールと運動状態に依存する。普通の人は十分な理解を得ることができません。私たちはあまりにも大きいものを見たり見たりすることができません。私たちが唯一知っているのは人の目に見えるものと場所の時空構造だけです。人は目で見て真実だと信じています。それを真実か真実だと思っています。ごく一部の真実にすぎません。

思想の解放の重要性は想像力を目の前と経験の制限を突破することにある。物体が光速で動くことを想像すると、アインシュタイン狭義相対性理論の結論が出てきます。「時間が遅くなり、空間が収縮し、品質が小さくなり、エネルギーが大きくなります」。私たちは地球の表面から離れて恒星の位置に近づくと、広義相対性理論の結論が分かりやすくなります。空です。万有引力の公式はただ一つの近似式であり、地球の表面（人間の生活の平直な時空）に応用する時、受け入れられる正確さを備えている。

量子空間は人間が肉眼と経験では理解できない別の世界であり、別の時空であり、宇宙よりも時空を曲げる構造が複雑かもしれない。量子スケールの時空と宇宙の屈折した時空を同時に収容する統一した理論を見つけることができるかどうかは、数学的には、これらの2つの時空構造が一連の変換によって相互に変換できることにある。物理学者は量子引力理論を構築していますが、量子スケールでの引力と宇宙星の引力は同じ性質を持っていますか？異なる時空構造の中で、必ずしも肯定的な答えではない。このような理論革新の探索は、天馬行空ではなく、物理学が科学と呼ばれるのは、アインシュタインが思想実験によって提案した質量エネルギー転化と星の屈折現象の検証が可能であり、粒子物理と天文学の被験者だけでなく、予測レベルでも正確に一致する。宇宙万物を網羅する方程式が見つからないかもしれませんが、創造力を発揮することで、宇宙の神秘を解明することができます。