8月10-12日，世界科技創(chuàng)新論壇在北京會議中心舉辦，包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱棣文在內(nèi)的20余位諾貝爾獎獲得者，以及中科院院士曹春曉、美國國家工程院院士陳剛等諸多中外頂級學(xué)者專家應(yīng)邀出席。
David Gross教授一直是立足物理學(xué)和弦理論的領(lǐng)導(dǎo)者，他和他的學(xué)生維爾切發(fā)現(xiàn)了漸近自由，一種測量理論，導(dǎo)致了David Gross和維爾切的QCD的形成。這是屬于原子核的強(qiáng)作用理論。QCD完成了標(biāo)準(zhǔn)模型，統(tǒng)一了粒子物理三種基本作用力，電磁力、弱力和強(qiáng)強(qiáng)作用，因此David Gross教授跟波利特和維爾切教授一起分享了2014年諾貝爾諾貝爾物理獎。
另外David Gross教授也對弦理論、超弦理論獲得了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，他也獲得了很多的獎項，在2014年諾貝爾物理獎，以及聯(lián)合研究所的榮譽(yù)獎?wù)隆Ａ硗馑€擁有美國、英國等等大學(xué)的，包括中國的榮譽(yù)博士學(xué)位。另外還擁有美國、英國等等大學(xué)的榮譽(yù)博士學(xué)位。
以下是演講全文：
我非常高興來到這里，并且在聽兩位優(yōu)秀的專家進(jìn)行了精彩的演講之后，上臺為大家進(jìn)行介紹。剛才我們已經(jīng)講到了基本粒子的理論，還有分子的理論。那我的研究和他們的內(nèi)容有一些重疊，但是我這邊主要專注的是基礎(chǔ)粒子的理論，特別是物理學(xué)的前沿研究。
那我們說物理學(xué)有很多前沿，我會和大家進(jìn)行分享。其實，如果我們回顧過去的50年，我們所學(xué)到的新的知識和發(fā)現(xiàn)，你就會發(fā)現(xiàn)非常的震驚，科學(xué)的發(fā)展日新月異，而且我們對科學(xué)的理解也越來越深入。如果我們回望過去50年的話，你會發(fā)現(xiàn)我們完成了對于所有的物質(zhì)，以及我們能夠直接觀察到的這些物質(zhì)，還有它們之間互動力量的最基本的元素，都有了全新的了解和發(fā)現(xiàn)。
同時，我們也把整個宇宙進(jìn)行了成功的映射，也對過去135億年的宇宙歷史進(jìn)行了重建。而且對于我們周圍一般物質(zhì)的物理學(xué)，我們現(xiàn)在已經(jīng)是了解了這些物質(zhì)，能夠控制這些物質(zhì)，而且能夠達(dá)到原子的一個尺度，甚至納米的尺度。但是，我想說科學(xué)還有知識的最大的成果就是無知，無知是什么意思呢？這里面就表示，我們因為有了前面了解的知識才能夠問出一些新的問題。而這些問題現(xiàn)在可以提出，并且進(jìn)行解決，甚至有可能通過我們的觀察，通過我們的實踐和理論來進(jìn)行回答，這就是我說的科學(xué)前沿，也就是我們現(xiàn)在所布置的，還有我們現(xiàn)在所提出的問題。
好，我們從最初開始，這是一張圖，給大家展示知識，實際上是在無知的海洋中不斷的擴(kuò)散，我們講的物理學(xué)前沿就是這個知識圖的邊界，和所有我們不知道的世界的交界。物理學(xué)的前沿有非常多的領(lǐng)域，我會討論其中的一部分。首先是有宇宙學(xué)，剛才介紹到宇宙的演變，同時我們也有黑洞，也有所謂的行星，現(xiàn)在我們可以直接觀察到黑洞，并且學(xué)習(xí)研究理論，了解黑洞的特性。而在一般的物質(zhì)方面，我們可以有量子級的物質(zhì)，我們能夠了解它們的分子結(jié)構(gòu)以及它們的核結(jié)構(gòu)，這里面從納米級別或者是到現(xiàn)在在LC研究的次納米級別，而且我們可以進(jìn)到最短的距離，也就是理論家可以預(yù)測整個時空的特點，以及所有力量的來源。物質(zhì)的組成，這就是我們說的10的負(fù)35米的尺度。所以，我說的物理學(xué)的前沿包括剛才講的所有的課題。那它們之間也有一些直接和間接的聯(lián)系。
先來看一下宇宙的初始，宇宙的起源。前面Arthur McDonald解釋到現(xiàn)在我們已經(jīng)了解到宇宙整個的演變進(jìn)程，我們說在300億年前，發(fā)生了一件事情，這些事情其實我們并不一定真正了解。我們認(rèn)為在宇宙的開始后的很短時間里，宇宙快速的膨脹。膨脹時期過后宇宙就進(jìn)入到一個穩(wěn)定的膨脹期，前面是快速膨脹期，現(xiàn)在的膨脹就比較穩(wěn)定了。這給大家看的是在宇宙誕生30萬年之后的一個期間，你可以看到這上面有很多巨量的熱氣，當(dāng)然有一些更熱的團(tuán)區(qū)或者是更冷的團(tuán)區(qū)。天文學(xué)家和天體物理學(xué)一直都在測量宇宙早期的光線的特性和輻射狀況，這樣才能讓我們更好的了解宇宙的初期。而因為地心引力，我們看到有些氣體就形成了恒星和行星，多數(shù)的物質(zhì)我們都認(rèn)為是暗物質(zhì)，McDonald教授前面也給大家解釋了，我們現(xiàn)在還在探索它具體的特性有哪些。但是天文學(xué)家已經(jīng)向我們展示了，有這樣一個假設(shè)前提，那就是暗物質(zhì)它們實際上是屬于重物質(zhì)，它們能夠在宇宙早期就存在，并且一直伴隨宇宙不斷地演變、成長。最后，我們可以看到暗物質(zhì)集合在一起，看起來和我們在宇宙直接觀察到的一模一樣。所以我們通過這些觀察就能夠了解星系，恒星結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程，同時我們也可以對未來進(jìn)行推斷。采用的方法就是測量，宇宙的加速測量。
而這樣的測量可以告訴我們未來。比如說1000億年、1萬億年之后，地球會如何發(fā)展，還有宇宙會如何發(fā)展。但是最開始的時候所有的方程式，包括萬有引力和物質(zhì)的理論都不成立了，我們就把它稱作為大爆炸，因為我們根本不知道發(fā)生了什么事情。而這樣的一個現(xiàn)象也是我們物理學(xué)最基本，也是最激動人心的挑戰(zhàn)。我們一直都在試圖回答什么是大爆炸，所以這是我們說的第一個物理學(xué)的前沿，宇宙如何開始。
其實很了不起的就是我們能問這個問題，而且試圖回答。如果大家今天早上聽了Aaron教授的演講，他們說了lago的成功，他能監(jiān)測到宇宙非常早期的引力波，所以我們是有機(jī)會能夠探測宇宙的早期情況，并且通過觀察直接學(xué)習(xí)大家大爆炸是什么樣的現(xiàn)象。但是要回答宇宙早期的狀況的問題，它怎么開始，以及何時開始，這也是物理學(xué)家以前沒有涉及到的問題。使得這個問題變得特別有挑戰(zhàn)，因為我們都不清楚是否能回答這兩個問題，但是我的經(jīng)驗告訴我，一旦一個問題成為科學(xué)問題，并且可以通過測量、通過觀察，還有理論建模學(xué)習(xí)來進(jìn)行解決的話，我們是能夠找到這個問題的答案的。這個問題非常的艱巨，到底宇宙大爆炸之前發(fā)生了什么？宇宙開始是沒有時間的嗎？或者說宇宙是周期性的，要進(jìn)行收縮或者是膨脹，這些都是不同的問題。
然后我們要回答的問題就是宇宙的組成，Arthur McDonald已經(jīng)給大家很多的證據(jù)，因為天文學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了很多間接的測量，測量的對象就是恒星行星的運動，星系的運動，還有物質(zhì)的運動。通過測量發(fā)現(xiàn)這些宇宙中我們沒有直接觀察，或者直接快速生成的物質(zhì)，我們都不知道這些物質(zhì)是什么。這些物質(zhì)很有可能是硬粒子或重粒子，和其他的恒星進(jìn)行弱互動，但是我們現(xiàn)在對它們一無所知，因為我們沒辦法直接觀察或者直接生成。
能源又是另外一個主題，它實際上是屬于愛因斯坦的萬有引力的定律，也就是說有一個真空，說不定實際上是有一個能量和壓力，就好像有一個材料把這樣一個真空給充滿，而充滿真空的材料，并且賦予力量和壓力的材料，必須要是一個非常奇怪的一種物質(zhì)。為什么這么說呢？因為它們要看起來對所有的觀察原來就是一樣的，愛因斯坦理論的關(guān)鍵就是任何的觀察與看到的都是一樣的，沒有一個觀察員是有優(yōu)勢的。但是這個真空到底是不是有質(zhì)量或者物質(zhì)的，也就是說它具體這個暗物質(zhì)，或者是真空它的能量取決于觀察員，那我是一個質(zhì)量，我的能量就是MC平方，但是如果我動，你就會發(fā)現(xiàn)我的能量又會加強(qiáng)。這時候有一個優(yōu)勢性的框架，除非你的真空有流體，它有正能量也有負(fù)能量。這就是能量和壓力的框架，也就是愛因斯坦的理論所提到的，曾經(jīng)他在自己的方程當(dāng)中也提到過這一點。但是這種能量是有的，有的人是暗能量，聽起來很神秘，它并不是能量，而是負(fù)壓力，是因為有負(fù)壓力才導(dǎo)致宇宙的膨脹。當(dāng)天文學(xué)家測量宇宙的膨脹的時候，很自然會覺得是因為這種壓力的真空而導(dǎo)致的，然后又進(jìn)行了一些實驗來測量。因為要讓所有人觀察到這種壓力是一樣的，那這些壓力它必須要確實是一樣的。
現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了一個測量，就是1%-2%之間的。所以在我看來這個暗能量實際上對愛因斯坦的萬有引力的一個確定。但是神秘的不是說它是否存在，它其實是非常小的。宇宙是非常大的，但是宇宙當(dāng)中的物質(zhì)是非常少的，恒星之間的距離是用光年來測的，所以說這個物質(zhì)是非常分散的。而這個暗能量占到整個宇宙能量的75%。所以這個話題本身在我看來也不神秘，但是為什么它這么小呢？這個是一個從理論上來講，是非常神秘的的一個問題。
但是有可能愛因斯坦錯了，有可能我也錯了，誰知道呢？如果說我們能夠計算一下，計算一下這個能量的大小，那就可以解密這樣的話題了。但是不管這是否是愛因斯坦的宇宙闡述，實際上它對于未來都是很有影響的，如果說宇宙還會不斷的膨脹，星系還會不斷的去擴(kuò)散，那有可能將來這些東西的運轉(zhuǎn)速度會大于光年，那到時候整個宇宙將會變成一個非常孤單的地方，所以問題不在于宇宙如何結(jié)束，我認(rèn)為這個問題實際上也是同樣重要和同樣有意思的問題，它和宇宙如何開始是一樣重要和有意義的。
接下來再看另外一個話題，就是黑洞。黑洞它是我們理論研究和觀測研究的核心，這是非常有意思的一個話題，在宇宙當(dāng)中有很多的黑洞，每一個星系都有黑洞在它的中心，這個是恒星圍繞著黑洞的一個軌道，這個是銀河系的。黑洞是伽瑪射線，甚至中微子的一個基礎(chǔ)，然后今早上我們也詳細(xì)的聽到了這樣的信息，激光干涉引力波天文臺觀測到了，天文臺3年前看到了第一個引力波的信號，然后就由此發(fā)現(xiàn)了黑洞。對于天文物理學(xué)家和天文學(xué)家來講，這是一個非常重要的事件，它是打開了我們觀察宇宙、觀察黑洞的一個新的篇章。
另外還有中子星也被發(fā)現(xiàn)，對于天文學(xué)家來講這個是更有意思的，因為這樣子中子星的碰撞不僅產(chǎn)生引力波，同時也能產(chǎn)生電磁波，這將是一個非常熱門的觀測天文學(xué)的領(lǐng)域，甚至也可以告訴我們一些關(guān)于黑洞的一些神秘的信息。
接下來我來介紹一下原子層級，也就是納米層級。有一個理論基本上一百多年來非常的成功，那就是分子、原子的理論，但是在過去的一二十年發(fā)生的一個變化，就是理論上的和實驗性的對于原子層級物質(zhì)的控制，量子力學(xué)改變了我們看這個世界的方法，也改變了我們對普通的物質(zhì)的理解，并由此產(chǎn)生重大技術(shù)的進(jìn)步。但是在我看來，這才是剛剛開始。將來還會有更多的、更好的成果。我們現(xiàn)在可以創(chuàng)造新的形態(tài)的物質(zhì)，就是基于我們對于我們所想要的物質(zhì)的理解以及我們對原子操控的能力，我們能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的目標(biāo)。
材料科學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)成為一個真正的科學(xué)，從理論的角度還有計算，還有仿真的角度來講，還有運行的角度來講，都可以來構(gòu)建材料，這樣的能力，這樣對原子層級的控制，可以給我們帶來很多的能力，很多的可能性。但是比較有意思的是，希望我們能夠創(chuàng)造出新的電腦，也就是量子力學(xué)，它的核心就是量子力學(xué)為核心的，保持摩爾定律的計算能力。量子計算機(jī)比我們傳統(tǒng)的計算機(jī)要好多了，普通的這種計算機(jī)它可以操縱比特信息0、1，然后加在一起，大部分現(xiàn)在的技術(shù)都是基于這種對于比特信息的操控能力，而量子計算機(jī)它不一樣，它是對COMPUTER的操控，它是旋轉(zhuǎn)的原子，有可能是向上或者向下的運轉(zhuǎn)，你可以對它朝一個方向的運轉(zhuǎn)，比如說向上或者向下一個階度進(jìn)行運轉(zhuǎn)，它實際上和傳統(tǒng)的計算機(jī)一樣，但是差別在于量子的是可以疊加，不是傳統(tǒng)的那種只可以向上或者向下，在量子的計算當(dāng)中，它可以有上下的重疊，實現(xiàn)比特的重疊。這個上下的重疊不管是什么方向，又意味著我們對于信息的存儲和操控的可能性增加了很多，而且這個增加是指數(shù)性的增加，比原來的那種傳統(tǒng)的計算機(jī)是指數(shù)性的增加。從原則上來講，如果我們要構(gòu)造這樣一種量子為基礎(chǔ)的計算機(jī)，那我們可以對實際的這種量子系統(tǒng)進(jìn)行模仿，而原來的那種計算機(jī)是不可能做到的，而有一些是有實際的應(yīng)用的，它可以用于不同的目的，從物理學(xué)的角度來講，最有意思的就是幫助我們了解普通的這種材料，比如說設(shè)計出更好的材料等等。但是問題是像這樣子的電腦和環(huán)境發(fā)生作用的時候，其實在一定程度上肯定會有這樣子的發(fā)生，受到環(huán)境的影響，他么就會出現(xiàn)一些問題，然后它也會轉(zhuǎn)變的像原來的那種傳統(tǒng)的計算機(jī)那樣。環(huán)境會破壞它的特性，也就影響到它存儲大量信息的能力，或者是操控處理大量信息的能力。
所以要構(gòu)建一個量子計算機(jī)是一個巨大的任務(wù)，我們現(xiàn)在已經(jīng)在有不同的戰(zhàn)略，現(xiàn)在涉及到一些私有的企業(yè)，比如微軟、谷歌、IBM這些公司已經(jīng)投資幾千億美元來研發(fā)，或者至少能夠有一絲絲的，將來能夠研發(fā)出這種量子計算機(jī)的希望，我相信將來一定能夠構(gòu)造出這樣的計算機(jī)，但是有可能是二十年，有可能是三十年，才能夠構(gòu)造出一臺真正解決問題的，完全超過目前的計算能力的量子計算機(jī)。微軟認(rèn)為只需要五年，也許他們是對的。
接下來我們再看一下納米級，也就是更加的原子級別的，在過去的50年或者說40年前，我們完成了一個非常全面的基本粒子的理論，也就是三個足的夸克，還有電子，還有中子。特別是我們了解施加在這些粒子作用上的力量，然后還包括粒子。比如說電池主要是對電極施加力量的一個長，同時他們也負(fù)責(zé)所謂量子還有分子的結(jié)構(gòu)，另外我們還有弱力和強(qiáng)力，它能夠分裂我們的電力。而這些研究都屬于我們基礎(chǔ)粒子標(biāo)準(zhǔn)模型中的內(nèi)容，這是一個很偉大的理論，因為我前面講了，所有我們直接生產(chǎn)并且直接觀察的這些物質(zhì)，都在我們這理論中包含，但是暗物質(zhì)不包括在里面，這主要是因為暗物質(zhì)我們從來沒有直接看到過，但是其他我們周圍的物質(zhì)，所有開展的實驗所關(guān)注的物質(zhì)都是得到了非常精確的解釋，它背后的支撐就是我這邊講的標(biāo)準(zhǔn)的模型的理論。我們直接就可以在一張衛(wèi)生紙上寫下它的原理，然后進(jìn)行計算，并且告訴大家我們可以進(jìn)行什么樣的實驗，這個實驗是我的朋友所進(jìn)行的實驗。
在過去的30年，我們發(fā)現(xiàn)這方面的實驗實際上只是發(fā)現(xiàn)了中微子的質(zhì)量，這相對比較簡單，所以這些實驗是非常的成功，理論非常的全面，包括了所有的力量、所有的物質(zhì)。當(dāng)然除萬物引力之外，當(dāng)然這從物理學(xué)角度來說并不相關(guān)，這里面也不包括暗物質(zhì)，前面說了暗物質(zhì)到目前還沒有辦法直接觀察到。而對這個理論我最喜歡的一點就是前面我所講到的，核力量它和電子力非常的相似，它的名字就是量子色動力學(xué)，夸克有三個顏色，這是向上的夸克，每個夸克都有三種電極，有三種顏色，這些電極可以產(chǎn)生一個場，就像你給電子充電它的負(fù)電荷就能產(chǎn)生一個電場一樣，這樣的場使得夸克和反夸克相互吸引，這就是我們說的量子色動的一個場，然后就可以拉動夸克或者對某個中子進(jìn)行離子化，就是前面講的量子色動力學(xué)的。但是夸克和真空中所有的事物，在量子力學(xué)中，真空是一個起伏場，并不是空白的地區(qū)，所以在不斷的起伏和波動的。電池場也是一樣，只是電池場的作用力非常弱，幾乎無法察覺。而如果是強(qiáng)力的話，真空的特性如果受到起伏場的影響，它對于夸克之間的力量產(chǎn)生的影響也更大，這里面給大家介紹的是在量子色動場中會存在的起伏線，所以你可以看到它會讓粒子之間的力量和距離縮短，如果把夸克分開的話，就可以達(dá)到我們說的漸近自由的狀態(tài)，你讓夸克相互之間分開，然后你獲得一個恒定的力量，而這個能量能夠線性增加，這也是為什么我們能夠把夸克從核中拿出來，因為我們必須要它產(chǎn)生一定的力量，這個力量會對夸克進(jìn)行限制，我們把它稱之為“限制”。
原子核是由中子和質(zhì)子組成，而每個都是由三個夸克組成，而夸克之所以組合在一起，就是因為他們在長距離中間有很多的力量存在，你沒辦法把夸克拉出來，這也是為什么我們很難發(fā)現(xiàn)夸克并且了解夸克相互作用的力量。但是現(xiàn)在我們卻能做到了，就是因為我們前面講的這個量子色動力學(xué)，通過這個力學(xué)我們就知道夸克如何受到限制，我們也可以進(jìn)行計算。理論學(xué)家最喜歡的就是計算，坐下來找到基本的原理，比如說前面說的基本元素的標(biāo)準(zhǔn)模型，然后沒有任何的闡述，你不需要任何的闡述，你可以假設(shè)夸克是沒有質(zhì)量的，然后再來看一下這個電子上面粒子它的質(zhì)量是多少，特別是在加速器能夠生產(chǎn)出來的所有粒子，它們的質(zhì)量是多少。更讓我們覺得興奮的，比獲得諾貝爾獎更興奮的是計算，并且發(fā)現(xiàn)這個計算的結(jié)果是成立的。
一開始我有說科學(xué)的前沿問題都是我們沒有回答的問題，當(dāng)然我們?nèi)绻軌蜃屑?xì)的了解世界運轉(zhuǎn)的規(guī)律是多么的美好，如果能夠計算所有特性的情況，當(dāng)然也是非常美好的。但是我想說的是還有很多未答的問題，除了暗物質(zhì)之外，那我們現(xiàn)在也有一個問題是關(guān)于統(tǒng)一力量，我們現(xiàn)在來推斷力量怎么樣統(tǒng)一在一起，他們是按照對稱的原則來統(tǒng)一在一起，而這些力量對強(qiáng)度實際上是在非常高的能量水平上進(jìn)行統(tǒng)一的，這樣的一個現(xiàn)象，我們實際上是了解多年了，特別是在我們有了標(biāo)準(zhǔn)模型之后，很多理論學(xué)家也因此受到激勵來進(jìn)行研究，這樣的力量在能夠測量范圍之外的空間能夠進(jìn)行統(tǒng)一。更了不起的一點，我們說的能量的尺度或者是距離的尺度，在這里面力量是施加在原子之上，那這個尺度是和地心引力成為非常偉大的量子力量的尺度一樣，所以有跡象顯明下一個門檻，我們說基礎(chǔ)物理理論的門檻就是愛因斯坦的目標(biāo)，把所有自然的力量進(jìn)行統(tǒng)一，這里面包括萬有引力，包括了解萬有引力也是屬于量子理論。而這個問題一直都存在，特別是我們看到愛因斯坦形成了它的量子力學(xué)的理論之后，愛因斯坦也因此發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)的理論。
我們這里面講的20世紀(jì)最偉大的物理發(fā)現(xiàn)，之所以能夠成功，是多年專家觀察的結(jié)果?，F(xiàn)在達(dá)到頂峰，這個頂峰就是在日內(nèi)瓦超Star強(qiáng)子碰撞器，他們實際上是發(fā)現(xiàn)了Higgs的粒子，而且這個準(zhǔn)確度是非常的高，但是需要進(jìn)一步的發(fā)展，如果要回答前面未達(dá)的問題的話，我們必須要找到更高的能量。至少是我這么認(rèn)為的。它的特性，也就影響到它存儲大量信息的能力，或者是操控處理大量信息的能力。
幸運的是，現(xiàn)在有很多相關(guān)的提案供我們選擇。特別是歐洲國家，我們說歐洲的核子中心，CORN，現(xiàn)在就正在進(jìn)化打造全新未來的碰撞性。在日內(nèi)瓦打造更大的隧道，大家也聽過另外的一個消息，就是在中國也希望打造一個大規(guī)模的對撞性，我把它稱之為偉大對撞性，我成為為The Great Collider，是和北京的高能量研究院合作的，我覺得這些項目對中國來說是絕佳的機(jī)會。讓中國能夠在基礎(chǔ)物理學(xué)研究中發(fā)揮引領(lǐng)作用。當(dāng)然這個挑戰(zhàn)是巨大的，也是非常艱難的。但是我們前面就挑戰(zhàn)能推動現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展，所以我覺得這樣的項目對中國是很好的機(jī)會，而且我也深信中國一定能應(yīng)對這一巨大的挑戰(zhàn)，而且并且在這一世紀(jì)研究的全球的領(lǐng)先者，特別是在粒子物理學(xué)的研究方面，全球領(lǐng)先。
而現(xiàn)在我們也是采用了更多的能量來進(jìn)行更多的研究，特別是一些理論家。一開始的時候我們看的是標(biāo)準(zhǔn)模型中的基本粒子，可能都是不同的單個物體，比如說是一個帶弦的物體，而這樣的方法也教會了我們很多新的知識，這里面包括弦理論，還有量子引力，還有我們前面說到的標(biāo)準(zhǔn)模型。我實際上沒時間講這些細(xì)節(jié)了，但是我想和大家分享最激動的一些新的想法?？赡芎臀仪懊嬲f的粒子物理學(xué)相關(guān)性并不是很大，主要是量子重力這塊。在量子程度的重力對我們來說一直都是謎，部分原因是因為量子力學(xué)當(dāng)中一切事物都是在動蕩的，或者是波動的。愛因斯坦就說，空間的尺度是動態(tài)的，而在整個的量子的環(huán)境中，我們說時空是波動的，而這種波動是會越來越強(qiáng)烈的，使得我們沒辦法能夠在空間時間上移動的物理來進(jìn)行定義，這也是我們對于現(xiàn)實世界進(jìn)行物理定性的基礎(chǔ)。所以我們長期以來都認(rèn)為這個現(xiàn)象所謂的時空泡沫，我們必須要再找到一個新的尺度，這個尺度里面所有的力量得到統(tǒng)一，而量子重量也成為一個主要的力量，我們需要超越愛因斯坦的理論，這也是為什么弦理論變得如此重要，因為正好彌補(bǔ)了這個空白，超越了愛因斯坦的理論，但是它是否正確實際上也有待進(jìn)一步驗證和考察?，F(xiàn)在的尺度很難進(jìn)行相關(guān)的研究，但是我們已經(jīng)有工具了，來進(jìn)一步探討。
對于量子重力的情況，它的一些相關(guān)悖論進(jìn)行驗證。這就導(dǎo)致了關(guān)于我們最根本的一個概念，物理學(xué)當(dāng)中的概念，也就是時空的一些新的進(jìn)展。比如說弦理論，在一開始的時候他問的問題，就是說是否是有三維之外，就是超過三維的，是不是除了三維之外的空間還有另外一個維度是我們目前看不見的，可能要通過顯微鏡才能看見的。這個問題是由弦理論來推動的，因為普通的模型反映的是，或者說試圖想了解的是，弦理論之下我們要想理解的話是要超越三維的。實際上一切都是根據(jù)弦理論，是超過三維之外的。這個實際上和我們目前的觀測相一致的。
然后最簡單的弦理論，就是說你需要三維之外的一些維度，那么這些額外維度的構(gòu)造，它是愛因斯坦的方程所決定的。很多的一些關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的模型，它是沒有辦法去解釋的。比如說各種作用力的本質(zhì)，還有物質(zhì)的形態(tài)，還有中子、中微子等等這些，其實所有的這些東西都是由幾何形狀來決定的。實際上有很多很多的說法，但是我們沒有辦法選出一個正確的解決方案，所以說還需要再做更多的實驗。目前，我們還沒有發(fā)現(xiàn)任何新的理論，所以說這個方向很明顯，還需要更多的實驗和理論方面的答案。
但是量子重力它有很多的悖論，霍金認(rèn)為當(dāng)你把一個東西扔到黑洞當(dāng)中，會失去一些信息。因為黑洞會蒸發(fā)，它會帶去這些纏繞的信息。他的結(jié)論是，如果說把量子力學(xué)和萬有引力結(jié)合在一塊，那你就要改變量子力學(xué)的規(guī)則，在量子力學(xué)的理論之下是不會失去信息的，這些時空的信息是存儲好的。
弦理論可以幫助進(jìn)一步的解答這樣的問題，因為在弦理論的框架之下，我們可以把這個問題放到量子力學(xué)，也就是我們非常理解的量子力學(xué)的框架之下來解釋，所以現(xiàn)在弦理論可以幫助我們開始了解量子引力當(dāng)中的一個悖論，希望最終也能夠幫助我們解答其他的一些悖論，比如說宇宙的開始，宇宙的唯一性等等。在過去的十年左右，越來越明顯，最好的思考物理的方式不是從時空的角度，還有普通的特性的角度來理解，似乎在弦理論之下一切都會消失。換個角度，應(yīng)該說時空它給我們帶來更加貼近事實的一些新的可能性，我們要調(diào)整愛因斯坦之前的相對論的一些理論，因為現(xiàn)在我們才剛剛開始有一些更多的了解。這是現(xiàn)在研究的關(guān)注焦點，也就是了解一下把時空本身作為一個新產(chǎn)生的現(xiàn)象。
另外，關(guān)于這個有什么好處。其實我覺得Arthur McDonald教授說得很好，因為我沒時間了，所以我非?？焖僦v完。法拉第回答維多利亞女皇的問題非常大，當(dāng)時維多利亞女皇去了他的實驗室，他說很好，但是這個東西有什么好處呢？科學(xué)家的回答是“我也不知道，但是當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)它的好處的時候你就會對此增加稅收”，我們后來就發(fā)現(xiàn)了電到底有什么好處，磁有什么好處。法拉第他的回答我覺得是個很好的例子，其實量子力學(xué)也就不到一百年的歷史，我們才剛剛開始要準(zhǔn)備量子力學(xué)一百年的誕辰。量子力學(xué)的發(fā)明者，當(dāng)然他們知道量子力學(xué)可以幫助我們了解原子結(jié)構(gòu)，但是他們完全不知道之后量子力學(xué)能夠有什么樣的應(yīng)用，而量子力學(xué)之后在現(xiàn)代技術(shù)當(dāng)中起的重要的作用，將來尤其是在這個世紀(jì)還會起到更大的作用。包括晶體管、激光、集成電路，還有遠(yuǎn)程搖控器。
我經(jīng)常會被問，你的研究就什么好處？其實我很難想象，我們對核力的理解到底有什么好處，人們建造這些核反應(yīng)堆、炸彈，但是對那之前要先了解一些基礎(chǔ)科學(xué)的理論。關(guān)于QCD，量子色動力學(xué)有什么好處，我有一些大概的想法。我想最終它會帶來一些好處，毫無疑問，肯定是有應(yīng)用的，就像量子力學(xué)它的發(fā)明者一開始想都沒有想到，最后能夠通過量子力學(xué)的規(guī)則和理論帶來什么樣子的好處。我相信我們對這個理論的研究和了解肯定是會有好處的。
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