第147章 他们只是刚刚开始
在某一页的底部,哥德尔用普通德文写了一句简短的话:
“如果存在一个模型,其中连续统是ℵ2,那么必然存在某种对称性,使所有实数集都具有某种不变性质。但这样的对称性会破坏选择公理。”
肖宿盯着那句话,思绪一顿。
他之前在证明孪生素数的时候,将筛法问题转化为群表示论的上同调计算,然后利用表示刚性导出了必然性。
哥德尔当年也在想类似的事情。
只是他想的不是素数分布,而是实数集的对称性。
他试图用某种“不变性质”来刻画模型的结构,但被选择公理挡住了。
后来科恩用力迫法绕过了这个障碍,而哥德尔的手稿里,藏着另一条没有走通的路。
肖宿的手轻轻翻过一页。
后面有几页是关于旋转宇宙的草图。
哥德尔画了一个示意图,试图表现在一个整体旋转的宇宙中,光线是如何沿着闭合类时曲线返回过去的。
那些草图画得很随意,但展现出来的几何直觉令人震惊。
肖宿合上Box4a,拿起了哥德尔-爱因斯坦的通信。
爱因斯坦的信纸中,抬头上印着“普林斯顿高等研究院”。
日期是1949年4月15日。
他的的笔迹潦草而有力,大部分使用的是德语,偶尔夹杂着几个英文单词。
他快速扫过内容,目光停在了中间的一段文字上:
“LieberGödel,
IhreLösungderFeldgleichungenistmathematischeinwandfrei.AberdiephysikalischeInterpretationmachtmirSorgen.WennZeitreisenmöglichsind,dannistdieKausalitätverloren.UndichglaubeandieKausalität.”
“亲爱的哥德尔,您的场方程解在数学上无可挑剔。但物理解释让我担忧。如果时间旅行是可能的,那么因果性就完了。而我相信因果性。”
哥德尔的回信很冷静,逐条分析了爱因斯坦的论证。
他承认时间旅行在物理上可能带来悖论,但他指出,这些悖论在数学上可以被严格定义,不一定就会导致导致逻辑矛盾。
最后他写下了自己的一个独特的想法:
“DieZeitistkeinKontinuum,sonderneineMannigfaltigkeit.”
“时间不是连续统,而是一个流形。”
肖宿看着这句话,眼睛一亮,敛眸思索了一会儿。
他似乎想到了别的什么。
之后,在1949年5月,爱因斯坦寄来的回信中这样的写到:
“IhreArgumentesindlogischkonsistent.Aberichfühle,dassetwasfehlt.VielleichtistdieGeometrienichtdieganzeWahrheit.”
“您的论证在逻辑上一致。但我感觉少了些什么。也许几何并不是全部的真相。”
哥德尔和爱因斯坦的争论,本质上是关于“几何”与“动力学”的关系。
爱因斯坦相信几何足以描述一切,所以他后半生都在追求统一场论。
哥德尔则更谨慎,他认为几何可能只是表象,更深层的是逻辑结构。
但肖宿觉得不这些都不够完善。
最近他一直在思索NS的通解,这个问题十分复杂。
NS方程的解是否存在奇点?
奇点附近会发生什么?
这些问题需要的不是纯粹的几何直觉,也不是纯粹的代数技巧,而是一种能把几何、分析、代数结合起来的框架。
从量子力学的数学基础,到广义相对论的几何结构,再到统计力学的相变理论。
那些领域和数学交织在一起,边界十分模糊,但也正是这种模糊的地方,往往藏着新的洞见。
他合上哥德尔-爱因斯坦的通信档案盒,在登记表上签字,然后站起来走向另一个书架。
管理员看到他的动作,轻声问:“需要帮助吗?”
“赫尔曼·外尔的档案。”
他想知道,这位横跨数学与物理的哲人,在这样一篇混沌中是如何思考的。
从《空间-时间-物质》中对广义相对论的数学奠基,到后来规范场论中“尺度不变性”的执着尝试,外尔一生都在探索几何与物质的深层关联,他始终试图用更精细的数学结构来捕捉自然的统一性。
肖宿觉得,外尔或许不会像爱因斯坦那样坚信几何的终极性,也不会像哥德尔那样退守逻辑的纯粹性。
管理员点点头,很快取来另一个档案盒。
外尔的手稿比哥德尔的整齐得多。
他的字迹清晰优美,每一页都标注了日期和编号,公式推导工整,几乎可以直接付印。
但仔细看,还能再页边看到铅笔写的批注,有些地方被划掉重写,有些地方还画了小小的几何示意图。
肖宿翻到1931年前后的部分。
那是外尔写《群论与量子力学》的时期。
手稿里有大量关于李群表示论的推导,尤其是旋转群SO(3)和SU(2)的表示。
那些内容后来成了标准教材,但手稿里有一些细节没有出现在最终版本中。
比如一页关于“规范场”的早期笔记。
外尔用德语写道:
“如果我们将相位变换局部化,那么必须引入一个补偿场,类似于广义相对论中的联络。这个场的变换规律与电磁势完全相同。也许麦克斯韦方程就是这种局部相位不变性的几何结果。”
下面画了一个示意图,试图表现纤维丛上的平行移动。
肖宿盯着那页笔记,脑子里飞快地闪过一系列图像。
纤维丛、联络、曲率、规范场……
这些概念后来成了杨-米尔斯理论的基础,也是粒子物理标准模型的数学语言。
外尔在1931年就已经触摸到了这些思想,只是当时量子力学还在发展,群论还没成为物理学家的标准工具。
他翻过几页,看到另一段更抽象的推导。
外尔试图把规范场的思想和爱丁顿的仿射场论结合起来,构建一个统一理论。
他写了一大串张量方程,然后在下面划了一条线,写了一个词:“Nochnichtklar.”(还不清楚。)
而那正是肖宿现在面对的问题。
NS方程、量子场论、广义相对论……
这些理论各自成功,但彼此之间的缝隙太大了。
要用一套统一的数学语言描述它们,需要的不仅是物理直觉,更是深层的数学结构。
外尔当年想做的,和肖宿现在想做的,在结构上是同构的。
如何用群论描述对称性?
如何用几何描述动力学?
如何在奇点附近找到合理的近似?
这些问题没有标准答案,只有前人在思考尽头留下的笔迹,让我们看到他们是如何被困住,又如何绕路,如何最终抵达。
肖宿往后翻,看到一页画满了示意图的草稿。
在这里,外尔试图表现三维旋转群SO(3)和二维酉群SU(2)之间的同态关系。
那种对应是李群表示论的核心,也是他在自监督学习研究中频繁使用的工具。
他合上档案盒,在笔记本上写下几行字:
“外尔:规范场→联络几何。
哥德尔:时间流形→逻辑结构。
爱因斯坦:几何统一→因果性困境。
如何描述奇点附近的对称性破缺?
可能与NS方程的解存在性相关。”
他看了看时间,已经到了日暮时分。
肖宿站起来,把档案盒放回原处,在登记表上签了字。
管理员轻声问:“明天还来吗?”
“嗯。”
肖宿走出善本室,沿着走廊回到电梯。
他脑子里还萦绕着那些手稿里的痕迹。
那些痕迹没有给出答案。
但前人思考的问题,和他现在思考的问题,是同一个问题的不同侧面。
关于对称性,关于奇点,关于如何用数学描述这个世界的底层结构。
肖宿现在面对的问题,和他们的争论有某种同构性。
走出图书馆,德利涅正站在台阶上等他。
“怎么样?”
德利涅问。
肖宿沉默了一会儿,然后说:
“他们的方法都很好。但有些问题,他们只是刚刚开始。”
德利涅看着他,眼里有一点光闪过。
“那你呢?”
肖宿抿了抿唇,没有回答。