解釋萬物的神秘數字

2019-06-26     異璧




寫在最前面:我看不懂自己在翻譯什麼,但是應該很厲害的樣子。

八維八元數很可能掌握了解釋基礎物理學的秘密的鑰匙。

簡要概括:

物理學發現了一種複雜的數字,這些數字被稱為八元數,它作用於八種不同維度。

科學家們發現,這些數字們與現實中的諸多物理現象存在著密不可分的關係。

理解八元數可以幫助我們建立一個新的物理模型。

在我們的現實中,是否存在著一系列的、能夠解釋各種力學、粒子的八維八元數?有位物理學家深以為然,並且通過展開一項為期40年的研究,發現了研究物理學的新方向。

首先,簡單介紹一下數字的歷史。




我們熟悉的那些每天都用到的數字,通過特殊的配置方式,可以創造出「複雜數字」,簡單解釋起來可以這麼理解:簡單數字是一個二維坐標系中的橫縱兩軸,而坐標軸中還有許許多多的複雜數字。16世紀義大利數學家Gerolamo Cardano(吉羅拉莫.卡爾達諾)首先發現了這一事實。如《量子雜誌》的NatalieWolchover解釋的那樣,你可以在複雜數字上進行加減乘除操作,換個思維方式,就是旋轉、翻譯坐標系上的不同點、線、面。


紀念Hamilton的石碑



1843年,愛爾蘭數學家 William Rowan Hamilton發現,如果你用特定的方式匹配複雜數字,它們就能形成一個四元數(百科上對四元數的解釋上:複數的不可交換延伸,四元數就想當一於一個四維空間。)當Hamilton發現這一公式時候,瞬間興奮不已,因此立刻跑去把公式刻在了都柏林的布魯姆橋(BroomeBridge)上。Hamilton的朋友John Graves是一位律師,同時也是一位數學奇才,他受Hamilton啟發,把兩個四元數配對,變成了一個「八元數」——也就是說,這個八元數可以表示一個抽象的八維空間。


四元數的簡易模型



隨著現代物理學的發展,每種數字都得到了最大程度的利用,舉例來說,複雜數字在量子力學中得到了充分應用、四元數甚至在愛因斯坦的相對論中也得到了應用。

但八元數還未得到充分的應用——通常,八元數用大寫數字O來代表,它的乘法法則遵循Fano坐標系的三角圖解方式(就是那種共濟會的三角形標誌)。


八元數的簡易模型



這些神秘的數字使不少研究者們陷入沉思——他們認為,這些數字有特殊的意義,未來能夠解釋宇宙的終極秘密。弗羅里達大學的粒子物理學家Pierre Ramond在接受《量子雜誌》時解釋稱:「八元數對物理學家的意義,就像是塞壬女妖的歌聲對奧德修斯一般。」

1973年,耶魯大學學生Murat Günaydin及其指導者Feza Gürsey偶然發現,八元數和維繫原子核中夸克之間的力學現象存在著聯繫。在發現此現象之後,Günaydin突破了主流想法、繼續研究,致力於尋找八元數與弦理論、M理論。


八元數的沒那麼簡易的模型



2014年,加拿大滑鐵盧大學的一位畢業生Cohl Furey在Günaydin研究的基礎之上,發現了利用這些複雜數字的新方法。她設計了一個八元數模型,該模型同時包含了力學及電磁學規律。Furey現在已經是劍橋大學的博士後,她通過八元數,開創了一系列包括粒子物理學、基礎物理學的模型。她的研究成果得到了其它物理學家們的讚揚。羅格斯大學的數學物理學家ShadiTahvildar-Zadeh稱讚她:「在解決某些非常玄奧的物理學秘密上邁出了重要的一步。」

但也有不同的聲音。弦理論專家、倫敦皇家學院的Michael Duff教授對此持保守態度,說道:「她的研究非常具有前瞻性,但究竟能否成為開創性的研究猶未可知。」

Furey並未因為這個研究的前路迷茫而頓足不前。在她看來,八元數的研究實際上是一個拼湊線索的過程。

2018年五月,她在歐洲物理學雜誌上刊發了一篇論文,其中她整合了數篇研究,並期望在未來能夠進一步完善八元數模型,並找到合適的方式加以利用。

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