终极物理规律？终极物理规律就是没有规律

物理的终极定律（物理的终极定律是没有定律） 古罗马诗人（卢克莱修）写了一首长诗《事物的本质》，说世界是由原子和真空组成的，而原子的种类是有限的，数量是无限的，原子在各种组合中随机随机运动，所以万物皆有；卢克莱修以生物为例说，起初，有各种奇怪的、有缺陷的物种，没有腿和眼睛。怪物等，但它们的繁殖能力很弱，所以被淘汰了。 . 该作品在罗马帝国灭亡后失传，直到 15 世纪中叶才被偶然发现。它对当时以神创论为基础的宗教社会的影响可想而知。

从生物学的角度来看，卢克莱修的诗歌包含了进化论的原型。物理呢？

在不变的思想下，宇宙中没有先验的参考。规范场不变的原理给出了粒子间相互作用的相关场方程。在数学中，规范场论和广义相对论有很多对应关系。在物理学中，规范场论和广义相对论的思想是相似的，都是为了进一步打破具体思维。具体来说，规范场论要求物理定律在另一个空间中保持不变。这种规范原理是现代物理学的基石。

从时间不变性（即今天做同样的实验，明天做同样的实验，物理定律不变），我们得到能量守恒；从空间平移不变性（中国或美国实验，物理定律不变），我们得到动量守恒；从广义相对论的不变性原理，我们得到爱因斯坦的引力方程；由规范不变原理，我们得到弱电统一理论中的强相互作用方程。这些发展中的每一个都可以看作是打破特殊性思维的结果。

也就是说，在遇到每一个更深层次的问题时，物理学并不是在寻找特殊的东西作为解释，而是寻找消除现有理论中特殊性的东西。牛顿用同一个方程描述了行星和月亮的运动以及苹果的运动，否定了天空在地球上的特殊地位；爱因斯坦拒绝绝对空间和绝对时间；杨振宁的规范场拒绝了被认为不同的粒子类型。之间的区别。每一次否决，我们都会获得更深的知识。牛顿的理论可以用来发射火箭，爱因斯坦的理论可以用来制造核武器，而规范场理论只是不断被实验证实。目前，人类科技还没有利用这么高的能量。

但是所有这些仍然不能解释为什么 f=ma 。这种解释要求我们有一个动力学原理。在解释这个之前，我们得先谈谈一个比较容易理解的问题，气压。

考虑一下你周围的空气。你知道空气是由许多分子组成的，比如氧气和氮气。这些分子像小球一样飞来飞去，有的快有的慢，运动的方向也不一样。宏观上，我们用压力、温度和体积来描述空气，那么压力、温度和体积之间的关系是什么？我在中学物理中学习了理想气体的状态方程。这个等式是怎么来的？这个方程怎么能从最基本的物理原理推导出来？

这个最基本的原则，说白了就是没有规则。空气中每个分子的运动完全是不规则的、随机的，任何速度和位置的组合都有同样的可能性。例如，一个房间里的所有空气分子完全有可能最终落到你的桌子下面。但是如果你考虑大量分子的各种速度和位置的排列组合，那么你会发现某种排列是最多的，而其他类型的组合几乎可以忽略不计。

例如，假设您有 5 个不同的球可以放入 5 个篮子中。有一种分配方式，第一个篮子放了5个篮子，剩下的4个篮子是空的，但分配方式只有一种；另一种方法是在每个篮子里放1个球，当第一个球被放置时，有5个选项和4个选项放置第二个球，总共5*4*3*2*1 = 120种方式。当球的数量增加时，不同分配方式的组合数量差异更大。给定一个随机分布，每个篮子中球数相同的几率远大于其他分布的几率。

虽然房间里的空气分子可能会跑到桌子底下，但对应的组合数量很少，对应的可能性也极小，可以认为是0。你只需要考虑那些概率最高的分布由此，您可以得到气体的状态方程。这在物理学中称为统计力学。

解释了理想气体状态方程的物理原理。我们得到的基本概念是：实际上，气体分子的运动是随机的、不规则的，而气体压力、体积、温度等宏观量之间的关系实际上是一个统计对应的物理理论，称为统计力学。系统所处的状态只不过是它最可能的状态。

从不规则到规则，大自然的神秘面纱似乎正在逐渐消失。

大量粒子（如空气）的物理规律可以用统计力学来研究，那么如何从更基本的原理推导出单个粒子的运动规律呢？例如，一个物体从一个点移动到另一个点，并且有无数条路径。为什么要走直线而不是绕几圈才能到达目的地？你可能会说，这是牛顿第一定律在起作用。但我们现在要问的正是为什么会有牛顿第一定律。如果这个问题不能回答，就会有人假设有一个总设计师。

事实上，如果我们研究微观粒子，比如电子，我们会发现它不是直线运动，而是可能偏离直线轨迹，这是牛顿力学无法解释的。经过研究，物理学家终于得出了一个惊人的结论：事实上，这个物体从起点到终点确实走过了所有的路径，包括在中间绕了几个大圈，再到终点。每条这样的路径的几率是相等的。在计算物体的运动时，必须考虑所有可能的路径。这在物理学上称为路径积分，剩下的就是用数学方法研究这个路径积分。

相关计算表明，当物体的质量很大时，一条路径最有可能，其他路径相互抵消。这条最可能的路径就是牛顿力学的路径。对于自由物体，它是一条直线。运动的。对于一般经典力学问题，物体的轨迹遵循作用原理。当很多人第一次接触到作用原理的时候，令人惊奇的是，运动的轨迹居然是这样预先确定的。现在我们看到经典的牛顿力学可以从路径积分推导出来。所谓路径积分，就是无限随机路径的叠加，每条随机路径出现的概率都是一样的。

牛顿力学只适用于宏观物体，路径积分的适用范围包括微观粒子，可以解释微观现象。它的数学形式与我们前面提到的统计力学非常相似。在经典物理学中，物体的轨迹是固定的和可预测的。使用路径积分，我们只能得到一个粒子出现在某个位置的概率，不能确定一个粒子会出现在某个位置，这与经典物理学的确定性完全不同。这个理论也被称为量子力学。

粒子可以走任意路径，即根本没有规律，推导出粒子最可能的路径，即得到规律。这是物理学的又一重大突破。

物理定律真的只是没有定律——从现代物理学的角度来看，卢克莱修的直觉非常接近现实。

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