知乎问题:「物理学的大厦已经落成,上面只有两朵乌云」是什么意思?
上世纪初开尔文(Kelvin)所提到的那两朵乌云(以太和能量均分问题)最终迎来了现代物理学的两个重要支柱理论–狭义相对论和量子论。更进一步地,爱因斯坦在其狭义相对论的基础上凭借他超人的智慧建立了仍然是我们目前已知的最好的时空和引力理论–广义相对论。而同样在狭义相对论的基础上,量子论经过70年的发展和许多天才物理学家的贡献也终于形成了我们今天所熟知的粒子物理量子场论的标准模型(Standard Model)。这两个若即若离的理论即广义相对论和标准模型虽难以统一在一个框架里,却以其惊人的相容度极为精细而深刻地描写着几乎全部基础物理和宇宙学,进而一起为我们的现代文明发挥着难以估量的作用。
然而,我们并没有迎来物理学的晴天。相反地,我们发现今日的物理学的天空竟然飘着越来越多的乌云:时间箭头,暗能量,暗物质,正反物质不平衡,时空维数,暴胀,宇宙的各向异性,哈勃常数问题,超高能宇宙射线问题,超新星爆发困难,黑洞及其信息悖论,恒星演化,重元素合成,左手的弱相互作用,强CP和轴子问题,夸克禁闭,CKM矩阵幺正性,中微子质量、振荡、及类型,三代基本粒子分类(夸克和轻子)及其质量等级,中子寿命反常,规范作用起源,迷失的超对称,隐藏的镜像对称,引力与规范力,经典与量子,量子测量基础,等等。
这里我有意忽略了其他物理分支的疑难问题,比如高温超导等等,主要原因是我了解不多。其他的当前热点问题也许只是假象,比如μ子的 g-2 反常问题,可能只是强子物理需要更好理解的问题(特别是需要格点QCD,参见这篇详细的英文科普)。下面我就来详细谈谈今日物理学的这些疑云以及如何在新镜像理论的框架下得到理解甚至解决。
时间问题由来已久。特别是时间的不可逆性一直是一个疑难。尽管我们的主要理论都至少在形式上都是关于时间对称的,但我们可以很确定我们的时间存在一个箭头。这个时间方向大概也是我们因果逻辑得以存在的基础。这个箭头方向似乎也和热力学时间出奇的一致。在我们熟知的标准模型中,唯一和这个时间不对称性相关的就是所谓的CP不守恒(即正反粒子对称违反)–下面会进一步讨论。显然,为了和我们所理解的单向的动态演化的宇宙,生命,与文明相一致,时间对称性应该是我们宇宙中诞生的第一个对称性,也应该是第一个被违反的对称性。于是问题转化为我们怎样建立一个时间对称破缺的第一性模型。
待续。。。