2008-07-23 13:31:13阿凱

萬有理論-嬉皮衝浪手 破解愛因斯坦難題

愛因斯坦窮其一生仍無法解答的物理難題, 可能被一個窮困衝浪手破解了。 卅九歲的葛瑞特.李希十四日在「新科學家」網站發表題為「一個超簡單的萬物理論」學術論文, 嘗試解答愛因斯坦生前始終無法找出答案的「大統一理論」, 令物理界大為驚豔。

英國每日電訊報十四日報導, 李希的研究嘗試為高能物理學中最廣泛運用的「標準模型理論」提出一個全新解釋概念。 藉由分析數學界長久以來的難題「E8」, 李希宣稱揭開構成宇宙間粒子和作用力關係的基礎。

已經運用卅年以上的標準模型理論中有四種作用: 強相互作用、 弱相互作用、電磁相互作用以及重力相互作用, 其中重力相互作用一直未被學術界發現, 如今被李希找出來了。

愛因斯坦生前試著用大統一理論解釋標準模型中三種力的作用, 但未能成功, 標準模型理論本身缺乏重力相互作用也是它未能成為定律的一大缺陷。

李希擁有聖地牙哥加州大學的理論物理學博士學位, 畢業後卻「不務正業」,沒有到大學任職。 一年中大半時間他都待在夏威夷衝浪、 當登山嚮導或造橋工人, 睡在帳篷裡, 冬季時則到內華達州的太浩湖畔山上玩滑雪板。「當窮人的感覺很差,」他說:「當你得為自己和女友下個月的棲身之處傷腦筋時, 還想一窺宇宙奧秘,實在很難。」

不過,天才的腦袋不會因時空或身分受限, 好比愛因斯坦正式跨足理論物理學領域時, 也當了一陣子專利技術員。 李希發表的論文使物理學家為之驚艷, 他在文中提出的粒子物理學研究, 理論基礎並不複雜, 甚至不需要用到高等數學或四度空間以上的概念。

加拿大滑鐵盧大學教授斯莫林說:「這大概是我這麼多年以來看過的大統一理論模型中最棒的了, 雖然外界看他可能只是個愛衝浪的傢伙, 但我相信他一定也花了很多時間和心血做研究。」

喬治亞理工學院的教授法蘭克斯坦也盛讚李希的論文:「他的論文中有許多非常好的想法, 這不可能只是巧合, 他的確在物理學上有傑出的發現。」

也有學者對李希的研究成果冷靜以對, 認為他的論文最大缺陷是充滿實驗性的假設。 他的論點是否成立, 未來必須用實驗證明。位於瑞士日內瓦附近的大型強子對撞器明年預計啟用,將可檢驗李希的理論。

這是在新科學人裡的簡介

http://www.newscientist.com/channel/fundamentals/mg19626303.900-is-mathematical-pattern-the-theory-of-everything.html

下面則是Lisi 發表論文的地方

http://www.arxiv.org/abs/0711.0770

可以看到是在2007年11月6日發表的。
左邊有他的論文下載處,是PDF檔喔,文圖並茂。

有興趣的人可以下載來看看喔。

依照他的論文來看,似乎他已經証明了一些東西,而且有結論,只等實驗來証明了。

論文雖然看不懂,但是31頁的論文,小弟不才的認為他寫的很好,從開始把各個作用力的東西先一個一個排出來,然後一個一個放進E 8裡面,排成幾何相關位置去分析它們的關係,然後試著從不同的旋轉裡去對應他們的關係, 最後証明重力作用力的存在(當然前面都是他的假設), 但是後來就是一連串的數學証明過程, 最後得到他的結論。 看起來似乎行得通。

---------------------------------------------------------

記得愛因斯坦也常用這種方式, 假設-驗証的方法,而非用演譯法,是屬於跳躍式的思考, 一下子就達陣成功, 說不定A. Garrett Lisi也因為不去從事正常的研究, 反而從衝浪得到靈感, 想出這種旋轉對應的方法。

就像是諾貝爾物理獎得主有名的費曼一樣, 費曼當初也是在丟帽子時, 突然想到, 於是就得到了諾貝爾獎, 還有一點費曼, 森巴鼓也打得不錯。 愛因斯坦則是沒事狂拉小提琴。 而費根堡則是年紀輕輕的,每天無所事事,看著雲,抽著煙,從這些混沌的煙霧當中,找出混沌理論當中,最重要的費根堡常數。

----------------------------------------------------------

心裡真佩服他們這些天才。 不過想到他們隨時把理論放在腦子裡,不斷的翻攪,研磨,才會在日常生活之中, 突然一把鑰匙就打開了腦子中的不為人知的祕密, 希望有一天, 我也能這樣子。

這是在其他網頁看到的介紹。
------------------------------
A.Garrett Lisi ,大部分時間過著悠閒的生活,是一位衝浪和滑雪愛好者,並不在著名的大學和科研機構裡,有博士學位。

此人,利用今年年初, 18位數學家在李群Lie groups-E8上的理論計算成果,此成果得到了整個E8的內在結構, 此計算據說用了4年的時間。
Garrett Lisi 在本月發表了一遍文章。
題為: An Exceptionally Simple Theory of Everything

名字非常吸引人,《一個異常簡單的萬有理論 》(有興趣的可以看看,呵呵)

E8的計算結果成為了他這個理論有力工具。Garrett Lisi 巧妙地發現了四種基本作用力和E8的結構有內在的聯繫。 並預言將會有20個和重力有關的新基本粒子, 新的正在建造的大型粒子碰撞機會是驗證理論的希望。

-------------------------------------------------------------------------

電腦得到的E8的根結構,是個數學矩陣,248維。

什麼是E8呢?

數學家創建理論結構 揭秘多年的E8難題

據physorg網站2007年3月19日報導, 大西洋彼岸一個數學家研究小組宣佈他們在248維架構內創建了一個理論結構, 解決了一個長達120年的難題, 這一理論結構可用於檢測有關宇宙結構的相關理論。

美國和歐洲一批頂級電腦科學家和數學家稱他們解開了E8難題。 E8難題於1887年就已被發現, 但是這一難題不得不等到超級電腦時代的到來和利用互聯網理念才得以解決。 E8被視為描述各種所謂李群的對稱物質的難題之母, 它是由十九世紀挪威數學家索菲爾斯.李在研究對稱物質時發明的難題。

球體、圓柱體或者眼球都是我們所熟知的三維對稱物質範例。 但是E8難題卻是248維中的一片幾何折紙。 麻省理工學院數學教授大衛.沃甘參與了此次研究計算,他在18日說, “E8是一種非常複雜的對稱難題。數學幾乎一直都在提出比你現在所能見到的更難的範例, 但是就李群而言, E8是最難的一個難題。 ”科學家們稱解開E8難題是一項異常艱巨的工作。 他們將此難題與細緻耐心地拆開人類基因代碼的人類基因工程相提並論。

人類基因計算量不足十億位元組(1GB), 而E8的計算量卻是60億位元組(60GB)。 60億位元組足以儲存可連結播放45天的MP3模式音樂。列印出來的紙張可以覆蓋整個曼哈頓島。

原因是輸入(E8自我提出的疑問)相對很小, 但是要解答這些問題工作量卻是非常巨大的。 馬里蘭大學數學教授和此項研究工程的負責人傑佛瑞.亞當斯說, “此次取得的突破性研究成果在兩方面具有重要的意義:一是推動基礎知識進步; 二是推動應用大規模計算來解決複雜數學難題方面的進步。”

麻省理工學院公佈的一張E8難題低精確度圖像有點像一個色彩繽紛的馬戲團帳篷、 一個兒童辦家家玩具和密密麻麻相互連結的木棒。 法國普瓦提埃大學荷蘭籍研究員馬克.範.利紋告訴法新社說, “我們可能永遠都無法完整地描繪出這一結構,因為它是一個數學抽象概念。 你可以製作一些很好的E8結構圖,但是一張紙只有兩面, 因此你永遠不可能看到真正E8結構。”

科學家耗費了4年時間來進行E8計算。 與以往數學研究通常是一個獨立行為不一樣的是, 此次研究成果是通過大西洋兩岸科學家緊密合作,並結合理論數學和複雜的電腦編程才取得的。 沃甘解釋到,“關於此次研究工程的文獻非常之多,也是極其難理解的。 甚至在我們掌握了解答E8難題的主要數學知識後,為了在電腦上運算得出結論我們還花了兩年多時間。 ”最大的難題之一就是找出一台足以計算這些資料的電腦。

研究小組花費了一整年時間來將計算量降低一千倍, 提高效率,以便使現有超級電腦能夠對它進行運算。 儘管如此,計算量仍然超出了目前電腦的運算能力。正當研究小組絕望地時候, 其中一名研究人員找到了突破計算的途徑, 即對E8難題運算的各個部分進行分批次處理。

將每批計算結果匯總,最後得出最終結果。 名為塞奇的美國超級電腦耗費了77個小時才完成運算工作。 一名獨立專家告訴法新社說,E8難題的突破對物理學界來說也是一個“非常重大的進步”, 因為它可以用於檢驗與自然界中基本對稱相關的重要理論。

德國波茨坦亞伯特.愛因斯坦研究所所長赫爾曼.尼庫萊說, 宇宙結構也是存在爭議的對稱之一。 宇宙約在130億年前通過大爆炸形成,並製造了其自身的基本粒子。

稱之為阿特拉斯的18人研究小組包括了了來自法國普瓦提埃大學和里昂大學的數學家。 在一次新聞發佈會上, 麻省理工學院稱沃甘19日將發表題為“E8難題特徵表, 或者如何寫下一個453,060 x 453,060的矩陣, 並且從中尋找樂趣”的演講。


前面簡單的介紹了什麼是E8。

以下是我的認知:
現在則來說一說,E8在LISI的論文裡的重要性, E8有248的維度,就LISI的研究當中, 他發現E8裡面的某些方程式和他所研究的方程式一致, 所以靈光一閃, 248個的維度(就代數來說就是248個變數),代表就是248個粒子和力,於是乎他檢查每個粒子然後把它們放進E8的位置當中, 當然了,每個粒子之間的相互作用就是E8結構當中, 我們看到的線, 所以當他檢查之後 ,發現還有20個未知的粒子還未被找到,於是乎,他設計了一個找尋粒子質量的公式, 就在最後論文的結尾。( 我猜應該可以從E8的結構及相互關係中, 去推論及計算出未知粒子的質量)

對於LISI來說, E8所代表的就是我們這個世界粒子行為的縮影, 所以當一旦被証實是正確時, 它意味就我們的世界是由E8結構所支配, 而我們也解開了宇宙的奧秘了, 也証明了我們的宇宙是一個很美麗的形態。
(我猜想之前,動不動找到某顆粒子就可以拿諾貝爾的人,現在一定心裡不是滋味)

接下來那弦理論呢? 是不是就一腳被踢進了垃圾桶裡了呢? 我猜是肯定的。

這個理論可說是2007年以來最大的震撼。

在我的認知當中,事物的道理,存在於我們的周遭。
”如果說我們是宇宙的一部份(那是當然的), 那我們心裡所想的任何東西也一定在宇宙的包容裡面。 所以相由心生, 如果你信神,那就有神, 反之它的對稱另一方就是鬼, 如果你信上帝,那就一定有魔鬼和撒旦。 有好人就有壞人,有男就有女, 當然也有男人女相,女人男相....等等,太多東西了。 簡言之,你想的到的任何東西,對宇宙來說都是真有其事。”

反思:
如果說一個數學的解題,可以証明粒子的相互作用。 那麼數學的範圍到底有多大呢? 還是說每個特殊的數學模式,對應到我們的現實世界當中呢? 那麼我們真的抵達終點了嗎? 我想可能還差得遠呢!!! 就像愛因斯坦廣義相對論的黎曼四度空間 或是 曼德布諾特集合的那隻扁圓型的海龜一樣, LISI的萬物理論真的就解決了一切嗎? 總覺得怪怪的,宇宙真的那麼容易被我們征服嗎?
P.S.如果對照我前面的認知,那麼宇宙一定想說,太小看我了。

LISI理論說明了我們的世界是由248個粒子來構成的。 但是這只是開始,我們終於弄懂我們到底是由什麼物質來構成的。 但未來的路還長的很。

DNA(DeoxyriboNucleic Acid, 去氧核醣核酸)為絕大部分生物體的遺傳資訊物質,由成千上萬個以嘧啶(Thymine,T,胸腺嘧啶,或Cytosine,C,胞嘧啶),或嘌呤(Aden ine,A,腺嘌呤,或Guanine,G,鳥糞嘌呤)四種鹽基之一、加去氧核醣,及磷酸所組成的四種去氧核醣核甘酸(deoxyribonucleitide)細小單位所組成的細長物質,又以A=T,G=C,配對形成如 拉鍊般的雙股螺旋狀組成,絕大部份的生物就由這A、T、G、C四種鹽基密碼控制著整個生命。 然而神秘的DNA並不直接表現出來,反而更像工廠裡各種機器零件的模子倉庫, 它必須以自身的片段複製轉錄(Transcription)成由尿嘧啶(Uridine,U,)取代胸腺嘧啶(T)的核醣核酸(RNA,RiboNucleic Acid), 為信使RNA(messager RNA, mRNA),再根據mRNA為模子, 製造(稱為轉譯 Translation)出細胞所需要的各種蛋白質, 如各種的酵素、 賀爾蒙、組織液、...等等都是, 於是,我們的生理活動及生命現象才能表現出來。

前面說那麼多,只是要說明的是,人的構成是4種基本ATCG。 就已經這麼複雜。

只要透過排列組合的方式,就可以組成超過人類想像的東西。

所以宇宙裡的事物還是有太多我們不了解的東西要去追求。 (應該是一條無止盡漫長的路吧)
這是E8結構