写在理论物理之前

写在理论物理之前

梁清源

北京市第二十中学

当第一个原始人类仰望星空的时间达到10秒时，人类对大自然的探索就已经开始了。当人类对宇宙表现出充分的好奇时，他们探索真理的动力也已成为燎原之势。然而，那时的人们对于自然的探索仍停留在视觉观测上，还带着一点神学的味道……

?一位伟大的科学家——亚里士多德，开启了物理学的新篇章，虽然在他的篇章中，大多数内容都是错误的……但是，迄那时为止，他是第一个也是唯一一个去理性的分析表观现象，并尝试去总结结论的人。可是他认为，只要靠思考就能解决自然界的所有问题，忽略了实验的重要性。

?伽利略·伽利雷则是一个爱好实验的好同学，他通过理想实验与现实的结合，总结出了几条至今仍出现在高考试卷上的运动学规律。在那时，他是唯一一个应用实验——结论——反思——再实验的科学家，他的研究过程中无一不体现着人类所独具的理性之光，它的光辉为之后的科学家们照亮了通往真理的道路。??

但是伽利略体系还不能解释比较复杂的问题，世界仍被笼罩在无知的黑暗中。于是神说，“让牛顿降生吧！”然后伽利略就去世了，就在同一天，艾萨克·牛顿爵士出生了。他的名著《自然哲学的数学原理》，远比其生日更加重要，这位伟大的科学家用占据当时数学制高点的微积分解释了天体的运动，上帝似乎已经失去了存在的意义……

继牛顿之后，物理学界又陷入了长久的寂静……在这一百多年的时间里，一门新的学问悄然兴起——电磁学。伟大的物理学家，詹姆斯-克拉克-麦克斯韦尔，用一组麦克斯韦尔方程组统一了电磁学，将其表示成4个微分形式与4个积分形式，成为了最优美的方程之一。

?长久的寂静终于在20世纪初被打破。当他思考光速的不变性时，阿尔伯特-爱因斯坦用了大量的思想实验，在1905年取得了重大发现，并发表论文《论物体的电动力学》，推翻了绝对时空理论。后来他又将其推广到了非惯性系中，创立了广义相对论，完成了物理学史上的重大革命。与此同时，尼尔斯-亨利特-戴维-玻尔带领一群人，创建了量子论，与相对论共同构建成了现代物理学。然而，在此之后，物理学又遇到了瓶颈效应，连续几十年没有重大的发现……

?人类对于自然的探索过程是如此的令人兴奋，如此的具有吸引力，以致于我常常在睡觉的时候，也就是上物理课的时候，幻想着自己来到一个完全未知的世界，在其中尽情的探索自然的美感，寻找支配那个世界的根本规律。我感觉自己就像是在海边漫步的一只企鹅，不时为发现更美丽的贝壳或小石子而感到兴奋。然而在我面前，则是广阔无垠的大海，充满着未知事物，等待着我去探索，直到终极真理被发现的那一天。??????????

接下来的叙述我们要从一个偏哲学的问题说起，考察问题:活着的目的与意义在哪里？首先，我们来从物理学的角度去分析。在经典力学体系下，一个物体在任一时刻的状态一旦被确定，我们就可以推算出它的整个运动过程。换句话说，在经典力学的体系下，过去、现在与未来都是早已被确定的，只存在一条时间线，当然还可能会有穿越时空所引起的类时间曲线闭合。现在假装没看到我前一句说的东西，综合考虑量子力学的影响，物体是以概率波的形式存在的，质量越大描述它的动量空间波函数与位置空间波函数坍缩的越快，不确定性也就越小。但是在微观领域中，事件不是唯一的，换句话说，对于任何一个状态，下一个时间单位中将会出现无限种可能，也就是说出现无限条时间线。假如之前的推理是正确的，那么当站在宇宙的角度来讲，我们就像是电脑程序一样，生命似乎并没有其存在的意义，这是我认为的广义上的生命的意义。

由于平行宇宙理论尚未被证实，我们再以自身为参考系研究一下。在狭义的角度上来讲，我认为生命的意义在于找到内心真正的快乐，在实现自我价值的同时提升自己的境界。而对于智慧生命而言，寻求自然的美感应是其最终目的，例如物理学、数学、艺术等。所以当宇宙的和谐之美一览无遗的展现在我们面前时，生命只是一件很小的事情。对于现代人来说，这句话似乎有些难以理解——刘慈欣曾说过:“当生存问题完全解决，当爱情因个体的异化与融合而消失，当艺术因过度的精致与晦涩而最终死亡，对宇宙终极之美的追求将成为智慧文明的唯一寄托。”到了那个时候，这句话也就能满足人类的基本价值观。

理论物理学在满足人类好奇心之余，总会有一些实际应用，尽管有些理论看起来是没有用处的。但是，对于一些东西，我们不应该过多的去讲求它的回报，不应该去奢求它长出美丽的花朵和丰硕的果实，因为它们是根。黎曼、高斯等人所创立的非欧几何学，在当时被广泛认定为是无用的理论，然而几百年后，它成为了广义相对论的根基。

?20世纪是属于物理学的世纪，相信21世纪也将是物理学的世纪，长久的寂静必然会引发新一代卓越的物理学家的诞生。新一代的物理学家们，将站在人类知识、智慧与理性的制高点，去探索支配宇宙运作的根本规律。他们将接过之前所有物理学家们奋斗传来的理性的火炬，并用它照亮人类的未来。