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你想以后刻一个什么样的公式?

已有 2877 次阅读 2019-4-7 23:22 |系统分类:科研笔记

清明时节,是纪念先祖,和思考人生意义的好时节。

在最近朋友圈里看到的一篇,张首晟的妻子纪念张首晟时写到的首晟对生命意义的理解:

“生命的意义就只有两种。能超越朽亡肉体的,一是我们传承给儿女的基因,繁衍生息,英语俗称为Procreate;二是我们创造的思想,载入史册,贡献于人类文明,英语称Create。Procreate and Create,在(我敬仰的科学家的)墓碑前,(我)理解了生命的两层意义,之后人生不再迷茫,愿把青春的热情贡献于伟大的科学,愿我的一生也能用一个公式来总结。”  张首晟的妻子也为张首晟立了一座碑,在上面刻上了一个公式,浓缩了张首晟在拓扑绝缘体领域的学术研究的精华,描写了量子自旋霍尔效应和拓扑绝缘体中的电子运动规律。


是的,万物速朽,方生方灭,唯有公式,能超越时间,一个科学家能用一个公式留世长存,以短暂的数十载光阴参悟了永恒之一窥,可谓是极其幸运的了。


这里我想再梳理一下那些伟大的公式,和他们指向的,但还远没有揭示的背后的最伟大的公式,那个也就是我最想刻上去的公式。


最伟大的公式第一

爱因斯坦场方程

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这是人类目前最漂亮的理论广义相对论的一个初步的实现,即爱因斯坦场方程,左边描述时空的弯曲,是一个比较漂亮的几何理论所完全决定的,右边则不太完美,目前还是一个大杂烩,用来描述物质


最伟大的公式第二

杨米尔斯方程


规范场方程是仅次于刻画弯曲时空的场方程,描述了引力外的各种相互作用,美妙的麦克斯韦方程只是此方程的一个特例,杨米尔斯方程的高度浓缩和非线性可见一斑

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最伟大的公式第三

狄拉克方程


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描述物质,这又是一个数学的美与物理的真的完美结合的例子

发现者狄拉克曾经说过,这个方程比发现他的人更加聪明


最伟大的公式第四

费曼路径积分

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最伟大的公式第五

麦克斯韦方程组

这个方程的美,自不必多说,里面蕴含了丰富的对称性,到今天还在发掘和探索

比如其中蕴含的光速不依赖于参考系,直接导致了狭义相对论;其中蕴含的规范对称,也导致了规范场,而规范场可以看做是电磁场的推广,杨米尔斯方程是电磁场方程的推广

其中还蕴含了其他的对称性,如标度对称等等,或将推广出更多东西

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这里想说的是,麦克斯韦方程也是检验数学工具效率的试金石,我推崇的GA描述,在麦克斯韦方程组上的优势可见一斑

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汇总到一起的大杂烩,目前为止最大程度囊括宇宙奥秘的一个公式



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其中就是  1费曼路径积分描述的量子化 2 广义相对论描述的弯曲时空  3 规范场描述的引力外的相互作用

4 狄拉克方程描述的物质  以及  标准模型的各种物质   5  希格斯机制的对称破缺


是大大的浓缩,也是大大的杂烩


其中关于物质的标准模型,更是一团乱麻

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即便用非常多的缩写,也勉强能放到一个T恤衫上


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所以,以后的物理学家会不会很尴尬,公式复杂到根本印不下?

我想这还是没有直达本质造成的,物理学的美,必须要用极其深刻简洁的数学语言描述,上帝肯定是用一个最优雅简洁深刻的方程创造世界的


那么我来畅想一下这样一个方程


1 其本质上还应该如爱因斯坦场方程一样,描述物质与时空的关系,或者说,是物质-信息-时空三位一体的关系

2 描述弯曲的左边,本质上是描述时空的最一般的运动,应该被微分几何之外的某种推广,即我认为的不可微几何,所描述,已经不是弯曲,而是一般的时空动力学,而其中的不可微自然地覆盖了量子化,其数学自然覆盖和严密化了路径积分

3 描述物质可能性的右边,应该是物质,或说是物质与信息的一体,应该不需要强求来描述某种粒子物理模型,而是描述一般的复杂系统体系的演生思路,各种相互作用自然包括其中,而且不需要对称性破缺的希格斯机制

4 公式基于新数学,既然是方程,必然基于分析,肯定不是现在的常微分、偏微分,而是某种能处理一般连续函数的分数微积分,而基础物理量,肯定不是标量、向量和目前的张量,而是一种新的一般张量,大概是我多年前猜想的  分数阶几何代数的数学语言吧


这样一个方程,我想应该会非常深刻简洁,足以印在T恤上,或咖啡杯上,或镌刻一世


万物速朽,方程永恒~




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1 张国宏

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