在许多人眼里,科学发现是一个不断创新和打破传统观念的过程。只有推翻旧理论,我们才能创造新理论。例如,世界上反动的学术权威普遍认为公羊不能下蛋,母鸡不能产奶。我们不相信邪恶,大胆地提出了公羊能下蛋、母鸡也能产奶的伟大假设,彻底推翻了束缚人们几万年的旧理论,为科学的快速发展指明了方向。

上述发现不是科学,而是幻觉。

那么,真正的科学发现,尤其是那些不可思议的发现,是如何形成的呢?例如,反物质或其他东西是最神奇的东西。当它遇到物质时,它会湮灭并变成高能辐射。这难道不是科学家在推翻传统材料理论后发现的吗?如果物质可以被逆转,还会有反能量、反空间、反时间、反宇宙吗?如果要澄清这个问题,必须从相对论开始。

然而,说到相对论,每个人都太熟悉了。光速不变,时钟慢,孪生佯谬和未知的隧道地址是科学界写的300首唐诗,这使人们“即使不会写诗也要唱歌”。此外,相对论的另一个主要贡献是发现了质量和能量守恒定律:

有了它,人们可以明白一切都是靠太阳生长的,太阳是靠广场照耀的。有了它,人们知道如何使用核能。1928年,狄拉克也正是在这种情况下发现了自然界中的反物质。

从1927年到1928年,英国物理学家狄拉克受到薛定谔方程的启发,也计划将这个能量公式应用到量子力学中,看看他能得到什么。这个想法极难实现,因为能量和动量是量子力学中的一堆微分算子。我们如何让运营商打开他们的根?狄拉克天才地打开了微分算子的根,得到了相对论量子力学方程(或场方程),是狄拉克方程。在狄拉克之前,一定有人想过用这种方式尝试,但光说是没有用的。只有想法不能算作科学发现。只有证据表明人们从未发现和支持他们自己的想法,或可以验证的结论,如方程,方程的解,现象的预测等。,可以算作科学发现。

狄拉克方程是一项伟大的科学发现。就像相对论能量方程一样,狄拉克方程也有正负能量解。那么,负面能量解决方案能像“屠龙”一样毫无意义吗?有些人可能会这么认为,但天才狄拉克有更奇妙的想法。[在其中是奥本海默和威尔的贡献]

如果真空被认为是一个充满负能量态电子的海洋,如果一个占据负能量态e的电子此时跳出海洋,那么海洋中就会少一个带负电荷e的负能量电子,多一个负能量空穴。如果我们反过来看,负的少一个等于正的多一个,这相当于真空海洋中带正电荷e和能量e的多一个反粒子。

结果,狄拉克方程做出了一个可验证的预测:自然界中存在电子反物质,其质量与电子相同,电荷与电子相反。1932年,美国物理学家卡尔·安德森在研究宇宙射线时发现了正电子的存在。因此,狄拉克和薛定谔分享了1933年诺贝尔物理学奖,安德森和他的合作者分享了1936年诺贝尔物理学奖。

云室中的正电子“轨迹”

随着量子场论的发展,人们从实验中发现了与各种基本粒子相对应的反物质——每一种都是一些已知基本粒子的“镜像”。除了相同的质量之外,其他的量子性质完全相反(一些粒子的反粒子本身),所有这些都不是相对论量子场论方程所预测的。由于其局限性,“电子海”的物理解释逐渐不被人们所用,“负能量”的疑问可以用更完整的量子场论自洽地解释,这一点我们暂时还没有展示出来。

可以看出,根据相对论,反物质是一个鸡蛋。没有相对论,就没有相对论的狄拉克方程,也没有反物质的预测。除了相对论预言的其他现象已经被证实之外,量子场论预言的基本粒子,包括相应的反粒子,也已经被一一发现。最值得一提的是,在场论标准模型中,用不同方法对精细结构常数进行的实验测量之间的差异不到一亿,这意味着相对论已经下了一个极其成功的蛋。目前,有人声称用101种方法推导相对论是错误的。我认为使用一亿种方法是没有用的。一只公羊是否会下蛋或者一只母鸡是否会产奶取决于实验。实验是检验理论的唯一标准。在物理学中,一个人不仅会说话和愚弄,还会用大脑进行计算。我们不仅应该用大脑做计算,还应该做实验。此外,唱得好画得好也是扯淡。

没有反物质,相对论是不可能的!

相对论一直在努力创造一个鸡蛋。这个蛋能孵化相对论吗?答案是肯定的!

在相对论量子力学或更完整的量子场论中,有一点必须弄清楚:这个理论中有超光速现象吗?我们知道量子力学中有许多神奇的现象,如上帝的骰子、量子纠缠、隧道效应等。如果不可能再获得超光速,相对论会被毁灭吗?经过计算,物理学家发现其实没那么简单。

在量子场论中,粒子没有固定的轨道,它只能从一个位置“跳跃”到另一个位置。根据相对论,阳光到达地球需要八分钟。如果一个粒子是由太阳产生的,它在八分钟内“过渡”到地球的概率应该是0,或者它对地球的任何影响应该是0。如果不考虑反物质,物理学家的计算结果是,尽管影响很小,但它不是零,因此违反了相对论。然而,考虑到量子场中既有物质又有反物质,而且物质粒子和反物质粒子的类型是一一对应的,那么由这两者引起的“超光速”效应就正好抵消了,最终的结果将支持相对论。因此,相对论下的蛋最终孵化了相对论。完全自我一致。

然后有人可能会问,为什么量子场论必须支持相对论?我们不能互相交谈,找到每个母亲吗?除了量子场论来自相对论的自洽问题之外,它还涉及物理基本定律和涌现现象之间的关系。例如,《黑客帝国》中的近地天体可以在黑客帝国建造的世界里的云层中飞行,但从黑客帝国出来后就不能飞行了。这是因为矩阵世界是基于计算机0和1的逻辑运算。生成的世界可以通过由0和1组成的程序来构建,但是计算机和Neo本身受到物理基本定律的限制。

同样,我们的宏观世界是由基本粒子组成的,许多宏观现象,如颜色、硬度、强度、思想、情感和生死,都是由基本粒子的相互作用产生的[这里的产生不同于矩阵的虚拟世界],不一定是物理的基本定律。与经典物理相比,描述微观世界的量子物理定律更为基本。人们已经发现了反物质,并可以构建自洽的相对论量子场论,这表明至少在现阶段,相对论不仅可以描述宏观世界,而且可以描述基本量子世界。相对论是一种自洽的物理学基础理论。

回到开始的问题,如果物质可以被逆转,是否也会有反能量、反空间、反时间和反宇宙?根据奥卡姆剃刀原理,答案是否定的,因为相对论方程没有这样的解。有些人会反对暗物质和暗能量不是相对论方程的解。宇宙学观察也支持它们的存在吗?事实上,目前的物理理论无法解释暗物质和暗能量的存在。因此,为了解释观察到的现象,我们必须修正现有的物理理论,其中可能包括相对论。

然而,修改就是修改。在一定条件下,它必须回到相对论——正如在一定的近似条件下,狄拉克方程可以回到薛定谔方程,狭义相对论可以回到经典力学,广义相对论也可以回到牛顿引力。例如,当谈到黑洞蒸发造成的信息损失时,弦理论学家保钦斯基说,“因此,量子引力是全息的,它的自由是非局域的,并且(经典引力)时空局域性是推导出来的。”时空位置可以被狭义地理解为信号不能超过光速,这正是他所说的。

简而言之,公羊不能下蛋,母鸡不能产奶,相对论不能被推翻,科学不是胡说八道。科学发现需要创新思维和打破传统观念。这确实是我们做得不够的一个领域。然而,并不是每一个打破传统的行为都是创新。作为成年人,我们必须首先找出整个故事,哪些是假设,哪些是事实,而不是编造故事,说鹿坐在一旁看天空找马。如果我们回顾一下每一项科学进步,特别是涉及到的每一方,我们会发现除了创新,还有更多的遗产。