爱因斯坦晚年期间,一直试图建立一个理论,这个理论可以将量子力学和相对论统一起来,甚至可以把整个物理学、把整个宇宙的4种基本力都统一起来,爱因斯坦把它称作“万有理论”,后来也被叫做“大一统理论”。但是可惜的是,直到这位天才物理学家去世,万有理论也没能建立起来。
爱因斯坦之后,一代又一代物理学家试图接过衣钵,继续“万有理论”的工作,其中不乏霍金这样才能卓越的人,但直至今日万有理论都还只是个猜想。不过最近,剑桥大学以为女科学家的研究成果让万有理论出现了一丝曙光。
她叫做科尔·福瑞,是剑桥大学的一位数学物理学家。她从数学角度证实了万有理论的其中一种可能——由8元数构建的数学模型。
8元数是什么呢?我们知道自然界的有理数和无理数统称实数,实数实际上是1元数;实数加一个虚数,就是复数,复数是二元数;复数再跟复数一起运算,就可以构建一个4元数;然后四元数跟四元数又可以构建8元数。并且,早在1898年,数学家就已经证实,数学中只有这四种数(实数、复数、4元数和8元数)可以定义四则运算,他们被统称为可除代数。
这4种可除代数跟物理学联系相当紧密,比如,实数是经典物理学的基础,而复数和4元数分别是量子力学和相对论的核心,分别对应二维和四维运算。也正是因为这,一部分科学家认为,8元数必定隐藏着物理学更深的秘密。
科尔·福瑞就对此坚信不疑,为了研究8元数,她甚至差点丢了工作。不过功夫不负有心人,经过十年的辛苦钻研,她终于发现了8元数与万有理论的某种关联。
我们知道,物质都是由基本粒子组成,可以说,如果可以用一套模型描述所有粒子的特性和规律,便等于构建起了万有理论的基石。福瑞便是通过8元数构建的数学模型,准确描述了一代粒子的特性,她将8元数中的8个自由向度分别与中微子、电子、3种上夸克和3种下夸克建立起对应关系,并且依照他们搭建起一代粒子与它们的反粒子之间的数学模型。
但这个数学模型还不足以描述所有3代粒子,所以它与物理学界接受度最高的标准模型还有一定距离。不过福瑞很有信心,她相信沿着8元数的思路,构建完整模型一定可以成功。
有意思的是,当福瑞的论文发表出来后,中国网友惊奇地发现,福瑞用8元数构建模型的思路,竟然和中国古代的阴阳八卦学说不谋而合。阴阳生两仪,两仪生四象,四象生八卦,两仪对应复数,四象对应4元数,而八卦自然对应八元数。这难道仅仅是巧合吗?
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