一些科學家在鑽研不斷完善現有的理論,以發展出一個涵蓋一切的“萬有理論”(Theory of Everything)來解釋宇宙。另一些科學家則意識到,現有的物理學、數學知識都是侷限於某個層次的理論,想從這些理論中發展出萬有理論,就好比嘗試用某個層次的理論去解釋包含不同層次的宇宙,只會發現不能解決的問題越來越多。
萬有理論假定存在一種具有概括性、一致性的物理理論框架,可以解釋宇宙內所有的奧秘。擺在當代科學家面前最明顯的兩種框架是相對論和量子論。一些科學家認為,把這兩種結合,可能就已經接近理想中的萬有理論。
相對論用於解釋相對人眼能見到的物質,比如恆星、星系等,都還不錯。量子論用於解釋像亞原子粒子、原子、分子等這些微觀世界的物質,特別好用。
現在被認為最有可能成功的萬有理論包括弦理論、量子引力論等,都是把相對論和量子論不斷打補丁、再結合起來的傑作。
加州理工學院前射電天文學家馬庫斯・周(Marcus Chown)是對萬有理論持懷疑態度的學者之一。近日他在英國廣播公司(BBC)科技專欄發表文章解釋了他的想法。
馬庫斯・周認為,萬有理論可能存在,但無法從現有的理論中推匯出來,這是死衚衕。
他認為數學就像是物理學的語言,物理學透過各種數學公式把想描述的道理表達出來。可是它們都是某一個層次的道理,而且即使在這個層次上,它們也不完善。
馬庫斯・周說,這就是哥德爾不完備定理(Gödel’s incompleteness theorem)所提到的問題。這個定理說的是,並非所有的數學定理都能從公理中推匯出來。公理指的是不證自明的命題,定理指的是經過驗證證明為真的陳述,當然這聽上去很深奧。
馬庫斯・周對此進行的解釋是:“定理好比氣球,公理好比地面,氣球漂浮在地面上,但是受到邏輯的牽制。哥德爾發現總有一些氣球是真的,但是它們不能從公理推導而來,就像是自由漂浮的氣球,所以,數學是不完善的。”
馬庫斯・周說,既然數學是不完善的,那麼物理學也是不完善的。用這些不完善的理論去拼湊出一個完善的理論,這是辦不到的事情。