刚刚的反转让众人恍然大悟。
“原来布鲁斯教授问的本意是理论的极限!”
“而不是时空的极限!”
如果是这样,那这个问题就非常有意思了。
在场众人都知道,每个物理理论乃至科学理论,都有着自己的适用范围。
比如牛顿力学定律,在相对论出现以前,它被认为适用于宇宙中的任何情况。
但是现在,大家都很清楚,牛顿力学只能在低速下应用。
这就是理论的边界。
不仅是物理,其它学科同样有这种限制。
比如化学上某个反应不能超过某个温度,否则产物就变成了另一种。
生物、医学、机械等等,都有类似的情况。
相对论虽然颠覆了牛顿力学,并且包含了牛顿力学,但是它也许存在同样的限制。
从这个角度看,众人觉得布鲁斯教授的担心不是没有道理的。
除非是终极的宇宙真理,否则人类现有的理论有很大概率存在瑕疵。
但问题来了。
“这个瑕疵不一定就是尺度问题啊。”
电子再小,它也要满足量子力学的概率波和不确定性。
恒星再大,它也要满足广义相对论的弯曲时空效应。
不管是相对论还是量子力学,怎么会有尺度上的极限边界呢?
而且按照布鲁斯教授的意思,一旦超过某个限制,理论不是产生误差大小的问题,而是直接失效!
什么意思呢?
比如牛顿力学虽然不适用高速运动的情况。
但你非要用它来计算,也能计算出物体的速度,只不过误差会比较大。
可即便如此,只要对误差能忍受,那么结果也勉强能用。
但是物理理论失效就不一样了。
相当于你用牛顿力学【不能计算】物体的速度了。
“算的不准”和“不能算”是两个截然不同的概念,代表的意义也天差地别。
因此,众人才会更疑惑了。
“难道电子小到一定的程度,无论速度有多快,质量都不会变大?不符合狭义相对论?”
很明显,这是不可能的。
会场内爆发出热烈的讨论声。
过了一会儿。
安德森站了起来,他恭敬地说道:
“布鲁斯教授您好,我是来自美国加州理工学院的安德森。”
“我想尝试回答这个问题。”
李奇维闻言,微微一笑。
“请说。”
安德森说道:
“您之前曾经说过,相对论的物质基础是天文学,量子力学的物质基础是原子学。”
“所以,这两大理论分别对应尺度的上限和下限。”
“理论的尺度上限,我个人认为是不存在的。”
“因为恒星系乃至星系的尺度对于人类而言,已经足够巨大。”
“但是目前的万有引力定律和广义相对论都可以很好地预测。”
“所以即便未来发现更大尺度的宇宙结构,它同样也要遵循这些物理理论。”
“无非是算出来的质量更大、速度更快、光强更强。”
“星球和星系的尺度差异不会带来物理本质上的区别。”
“但是理论的尺度下限,我个人认为确实值得商榷。”
“目前人类已知的最小结构就是电子,量子力学也是通过研究电子的行为发展而出。”
“虽然它号称适用于一切的微观粒子,但也许将来我们发现比电子更小的粒子后,或许会有新的性质。”
“那么量子力学就需要重新调整。”
“因此,我觉得尺度的下限和现有粒子的大小有关。”
哗!
安德森的回答在学生中引起巨大反响。
很多人忍不住点点头,显然很认同这个观点。
不过郎之万、德布罗意等大佬们微微摇头。
在他们看来,安德森的回答有点过于稚嫩了,没有说到重点。
这时,李奇维笑道:
“安德森同学,你的回答有一个问题。”
“那就是你默认一个物理理论不能容纳未发现的事物。”
“这一点,虽然无法从数学上证明,但我个人不同意你的观点。”
“一个好的物理理论,应该是能预测或者预言未知的现象。”
“而我们现在讨论的是,它能预测的极限是什么。”
嗡!
众学生不明觉厉。
他们觉得布鲁斯教授的境界有点高。
李奇维也不再继续考验这些天才们,继续说道:
“
“其中会用到一些计算,大家不要开小差,不然可能听不懂。”
哗!
众人瞬间兴奋!
他们恨不得多长几只眼睛,怎么可能还走神。
在所有的期待下,李奇维说道:
“对于我们人类而言,世界是存在极限的。”
“比如根据宇宙膨胀理论,离我们无比遥远的地方,膨胀速度甚至超过了光速。”
“那么那里发生的任何事情,都将和我们无关,这个距离就是某种极限。”
“但是这个极限并不是理论的极限。”
“我们有99.99%的把握认为,哪怕是空间膨胀速度超过光速的那片区域,量子力学和相对论依然是成立的。”
“那里的时空会弯曲,那里的微观粒子位置动量不确定。”
“这是理论的普适性,也是我刚刚反驳安德森同学的理由。”
众人闻言,这下算是明白了。
“但是,在一种特殊的情况下,理论就有可能失效。”
“我们知道,对微观世界最重要的一步就是测量。”
“测量电子的位置、电荷、质量等。”
“没有测量,我们就无法观察微观世界的一切现象,也就无法创造对应的理论来解释现象。”
“测量至关重要,但测量本身却是有极限的!”
“在宏观世界,一个人想知道自己多高,拿个尺子量一下就行。”