终极物理规律?终极物理规律就是没有规律

物理的终极定律(物理的终极定律是没有定律) 古罗马诗人(卢克莱修)写了一首长诗《事物的本质》,说世界是由原子和真空组成的,而原子的种类是有限的,数量是无限的,原子在各种组合中随机随机运动,所以万物皆有;卢克莱修以生物为例说,起初,有各种奇怪的、有缺陷的物种,没有腿和眼睛 。怪物等,但它们的繁殖能力很弱,所以被淘汰了 。. 该作品在罗马帝国灭亡后失传,直到 15 世纪中叶才被偶然发现 。它对当时以神创论为基础的宗教社会的影响可想而知 。
从生物学的角度来看,卢克莱修的诗歌包含了进化论的原型 。物理呢?
在不变的思想下,宇宙中没有先验的参考 。规范场不变的原理给出了粒子间相互作用的相关场方程 。在数学中,规范场论和广义相对论有很多对应关系 。在物理学中,规范场论和广义相对论的思想是相似的,都是为了进一步打破具体思维 。具体来说,规范场论要求物理定律在另一个空间中保持不变 。这种规范原理是现代物理学的基石 。
从时间不变性(即今天做同样的实验,明天做同样的实验,物理定律不变),我们得到能量守恒;从空间平移不变性(中国或美国实验,物理定律不变),我们得到动量守恒;从广义相对论的不变性原理,我们得到爱因斯坦的引力方程;由规范不变原理,我们得到弱电统一理论中的强相互作用方程 。这些发展中的每一个都可以看作是打破特殊性思维的结果 。
也就是说,在遇到每一个更深层次的问题时,物理学并不是在寻找特殊的东西作为解释,而是寻找消除现有理论中特殊性的东西 。牛顿用同一个方程描述了行星和月亮的运动以及苹果的运动,否定了天空在地球上的特殊地位;爱因斯坦拒绝绝对空间和绝对时间;杨振宁的规范场拒绝了被认为不同的粒子类型 。之间的区别 。每一次否决,我们都会获得更深的知识 。牛顿的理论可以用来发射火箭,爱因斯坦的理论可以用来制造核武器,而规范场理论只是不断被实验证实 。目前,人类科技还没有利用这么高的能量 。
但是所有这些仍然不能解释为什么 f=ma。这种解释要求我们有一个动力学原理 。在解释这个之前,我们得先谈谈一个比较容易理解的问题,气压 。
考虑一下你周围的空气 。你知道空气是由许多分子组成的,比如氧气和氮气 。这些分子像小球一样飞来飞去,有的快有的慢,运动的方向也不一样 。宏观上,我们用压力、温度和体积来描述空气,那么压力、温度和体积之间的关系是什么?我在中学物理中学习了理想气体的状态方程 。这个等式是怎么来的?这个方程怎么能从最基本的物理原理推导出来?
这个最基本的原则,说白了就是没有规则 。空气中每个分子的运动完全是不规则的、随机的,任何速度和位置的组合都有同样的可能性 。例如,一个房间里的所有空气分子完全有可能最终落到你的桌子下面 。但是如果你考虑大量分子的各种速度和位置的排列组合,那么你会发现某种排列是最多的,而其他类型的组合几乎可以忽略不计 。
例如,假设您有 5 个不同的球可以放入 5 个篮子中 。有一种分配方式,第一个篮子放了5个篮子,剩下的4个篮子是空的,但分配方式只有一种;另一种方法是在每个篮子里放1个球,当第一个球被放置时,有5个选项和4个选项放置第二个球,总共5*4*3*2*1 = 120种方式 。当球的数量增加时,不同分配方式的组合数量差异更大 。给定一个随机分布,每个篮子中球数相同的几率远大于其他分布的几率 。
虽然房间里的空气分子可能会跑到桌子底下,但对应的组合数量很少,对应的可能性也极小,可以认为是0 。你只需要考虑那些概率最高的分布由此,您可以得到气体的状态方程 。这在物理学中称为统计力学 。