加瑞特·里斯(Garrett Lisi)：現年40歲，畢業於加利福尼亞大學洛杉磯分院的哲學博士，但不屬於任何大學。名下成果有：新近出版的《萬物簡單真理的特例》，意在通過被稱為“E8”的248維空間幾何學概念來歸納統一物理學， 該概念與現知的力學和粒子有相當密切的聯繫。不過里希的理論中在集合和旋轉方面仍存在一些問題。其符合愛因斯坦式特點之處在於：喜歡衝浪、人稱“浪子”的里斯絕對不是傳統的實驗室書呆子。
基本介紹
- 中文名：加瑞特·里斯
- 外文名：Garrett Lisi
- 畢業院校：加利福尼亞大學洛杉磯分院
- 代表作品：《萬物簡單真理的特例》
主要理論,李群E8結構解密,
主要理論
統一自然界四大基本作用力，這一物理學研究的終極夢想，似乎在一位年輕物理學家的手中得以實現。他所提出的萬有理論在物理學界不斷引起爭議。
一位衝浪滑雪狂人發表了一篇統一場理論，一種新其理論，這將是一枚引爆理論物理學世界的超級炸彈,還是讓人虛驚一場的啞炮?2007年11月6日，安東尼·加瑞特·里斯（Antony Garrett Lisi）在網站上發表了一篇長達34頁的科學論文，題為《一個極其簡單的萬有理論》(An Exceptionally Simple Theory)，引起了極大的反響。我們知道，此類“壯舉”通常會讓其作者迅速聲名鵲起。雖然大多數情況下“始作俑者”會淪為笑柄，可有時也會因此戴上諾 貝爾獎的桂冠！一個世紀以來，物理學界徒勞地尋找那虛幻飄渺的聖杯，尋找能夠用唯一的方程式對整個宇宙和所有物質進行闡釋的方法，尋找著完美無暇的萬有理 論。加瑞特 ·里斯，這位加里福尼亞39歲的“自由”物理學家和業餘衝浪狂人，卻宣稱已經發現了這一萬有理論。對於一名不屬於任何科研機構的無名小卒來說，這的確是驚 世駭俗之舉……要了解箇中緣由，首先應該提一提物理學家的終極夢想，那就是用唯一的終極理論來概括宇宙。近百年來，物理學家一直掌握著兩項重要理論，它們是兩種用來研究宇宙內所有物體的神奇工具。
顯微鏡和望遠鏡
一方面，物理學家擁有可以用來對基本粒子進行觀察，在最為細微的層面上對物質進行探索的神奇“顯微鏡”，這就是量子力學；另一方面，物理學家還有一架能夠 幫助他們追蹤星辰舞步和宇宙演化的玄妙“望遠鏡”，那就是受廣義相對論所支配的引力。但是問題在於，這兩種工具無法勝任物理學所有的研究對象，譬如黑洞， 有關黑洞的研究即離不開“顯微鏡”（因為從理論上來說黑洞集中在一個無窮小的點上），也少不了“望遠鏡”（因為黑洞的質量無比巨大，完全應該受引力法則的 支配）。也許，找到描述黑洞的理論的希望很渺茫，但是很難想像一位稱職的物理學家會甘願放棄揭開星系中心的奧秘，放棄揭開這些無情吞噬周圍一切的“洪荒怪 獸”的奧秘。
幾何學
另外一個現有理論工具無法結實的奧秘就是宇宙大爆炸！這是因為，我們的宇宙在起源之初局限在極其狹小的空間內（在過去的137億年中宇宙明顯進入加速膨脹 階段），其質量也極其大（當時的宇宙已經擁有所有物質和強大的能量）。而且，在宇宙誕生的最初時刻，我們今天所知的四大基本作用力當時都屬於同一種作用 力。
由此我們遭遇了與黑洞相同的問題，那就是缺乏一種兼“顯微鏡”和“望遠鏡”於一身，能夠同時把握四種基本作用力的工具，一種令物理學家始終魂牽夢縈的工具。而里斯希望通過“萬有理論”為我們帶來的，正式構建這一工具所需的全部計畫。
這是個什麼樣的計畫呢？說到這，就不能不提到自20世紀初以來，偉大的理論物理學家（包括愛因斯坦在內）曾經為了實現兩大目標而嘔心瀝血，但最終功敗垂 成。這兩大目標分別是，將引力納入量子力學（也就是說對引力進行量子化）和在同意理論模式內將宇宙四大基本作用力統一起來。而由量子力學所描述的三中基本 作用力已經通過“粒子物理標準模型”理論獲得統一。這三種基本作用力分別是保證原子核完整性的強力，產生光的電磁力，造成放射性的弱力。因此，在粒子物理 標準模型這一萬有理論嘗試中，唯一欠缺的就是在大尺度範圍（我們的空間範圍和天體的空間範圍）內發揮作用、受愛因斯坦廣義相對論支配的引力。然而，直到目 前為止，科學家仍然無法象統一另外三種基本作用力那樣將引力同其他作用力統一起來。對於前三種基本作用力，物理學家能夠使其通過相同的科學“語言”進行 “交流”，例如以粒子交換的形式（電磁力是光子的交換，強力是膠子的交換等）。而引力所具有的卻是一種完全不同的表達方式——引力是時空曲率的表現。
事 實上，我們並非毫無希望。前三中基本作用力儘管有著各自不同的特性，最終還是獲得了統一。那么是通過何種途徑呢？這要得益於被稱作“李群”的神氣數學對象 了。概括說來，李群就是能夠根據物理理論的對稱特徵對物理理論進行區分的數學概念。從基本物理學的角度來說，一種理論其實就是由一系列方程式構成的整體。 但是，物理理論也可以表現為一種幾何圖形（一個立方體，一個六角形……）。每個方程式就是這個幾何圖形的一部分（立方體的一個正方形面，六角形中的一個三 角形……）。每個方程式的項之間的等號可以視為幾何圖形的一個對稱形態（立方體各正方形面的平移，六角形中各三角形的旋轉……）。因此，只要知道幾何圖形 的全部對稱，我們就可以找出物理理論所有方程式。
這一做法有何意義呢？物理學家只需要通過對物理理論的對稱性進行研究就能構建一項物理理論。在統 一前三種基本作用力的過程中，物理學家所使用的也正式這一方法。打個比方來說，我們可以用立方體，球體，圓柱體這三種幾何體來分別代表三種基本作用力。這 三個幾何體可以融合到一個更為複雜的單一幾何體——超級多面體之內。但是物理學家最終不得不放棄對引力採用同樣方法的努力。這是因為代表引力的幾何圖形與 代表其他作用力的幾何圖形完全無法融合。自上世紀70年代以來，物理學家更多地將精力放在挽救其原初假設的嘗試上。比方說弦論這一最為著名的“統一”理論 嘗試。弦論假設粒子和粒子所傳遞的基本作用力（包括引力）並非呈現點的狀態，而是一些細小的弦，一些具備不同振動方式的弦。由弦論得出的極為複雜的理論結 構雖然能在一定程度上使四大基本作用力趨於相近，但是仍然無法使其成為一個完美的整體。特別是，弦論所給出的是一個與所有觀察結果背道而馳、而且極不直觀 的時空概念。構成弦論時空的不是三維空間，而是至少十個維度！
半年之前，契機突現
在研究中，加瑞特·里斯對先論的主導地位不以為然，反而更執著於統一基本作用力的“傳統”之路，也就是曾經在三種基本作用力上取得成功的方法——使用對稱 性“幾何圖形”詮釋物理理論。具體來說，在十年的研究過程當中，里斯借鑑了一些已經存在的研究成果。“兩年前，當我得知廣義相對論的一個特殊公式之後，研 究工作開始取得突破。這一特殊公式誕生於1977年，並且隨著2003年和2005年兩篇論文的發表再度風行一時”這一特殊公式能夠繞開禁止代表引力的幾 何圖形與其他幾何圖形融合的定理！而在1977年，所有人都對這一特殊公式置若罔聞。里斯開始把引力幾何群與弱力幾何群融合在同一個幾何體圖形內，然後再 把強力也納入其中。但是最終並未獲得什麼簡明的結果。大半年之前，轉機突然出現。“當我明白我為了融合粒子物理標準模型和引力而實現的理論構建其實包含在 一個更為重要的幾何結構內之後，研究才真正取得進展。這一更為重要的結構就是李群E8。通過這一方法，我們能夠在唯一的幾何結構中對物質和作用力離子的所 有特性進行描述。也就是說，描述全部粒子特性的所有代數方程式都是唯一數學對象幾何表現的結果。宇宙萬物其實都是單純的幾何！”
實際上， 加瑞特·里斯所採用的是SRE8（李群E8的根系）幾何圖形，也就是一個具有240個頂點的龐大八維多面體。他的研究過程分為兩個步驟。首先，多面體的每 一個頂點都用一種已知的粒子或作用力來定義，不論這種離子或作用力來自於量子力學還是引力。第二步，他通過數學運算來模擬SRE8幾何圖形在八維空間內的 旋轉和在現實四維時空中的映射。就好象為了回到熟悉的三維空間內，我們把光打在金屬結構裝配玩具上，從而在螢幕上投射出顯示符合量子力學法則的幾何圖形的 暗影。通過使金屬結構在光線前巧妙地轉動，螢幕上最終回顯示出符合引力法則的幾何圖形。
首次讓四大基本作用力在同一整體內獲得統一的神奇 魔術！藉助於這種精巧的控制，金屬結構的“投射影象”幾乎就象在動畫電影裡面那樣，顯示量子力學和引力的“粒子—頂點”是如何融合在一起的。這一顯示所有 粒子在同一網路結構內互相作用關係的動畫電影描述並證明了量子力學和廣義相對論是如何通過SRE8幾何圖形在一個更為廣闊的理論範疇內得到統一的。不論真 實與否，這就是加瑞特·里斯所肯定的……
痴人說夢還是天才創舉？
更為重要的是，八維多面體還有20個頂點沒有分配到粒子。里斯由此推斷還存在尚未發現的粒子。如果這20個粒子有朝一日獲得發現，就能證明里斯的理論是正確的。但是如果這些粒子不存在的話，所有理論的構建就會土崩瓦解……
我們不難想像如此發現會給人類智慧帶來多么大的滿足，也不難想像這一理論回在接受新事物較快的物理雪茄心中引發多么大的好奇心。雖然還是有人對里斯冷嘲熱 諷，把相信僅憑藉幾何就能解釋萬物譏諷為單純幼稚的想法，但是愛因斯坦的廣義相對論所表達的不也是這種“幼稚”嗎？1912年，愛因斯坦就曾寫到：“在我 的一生當中還從來沒有經歷過象現在這樣艱辛的工作。那些數學家讓我產生了無比的敬意。直到現在，在我微不足道的思維中，仍然意識到那最為精妙的部分不過是 一種奢華。”
剩下的事情就要看里斯的理論是否能夠得到證實，是否能對我們的宇宙作出進一步闡釋，他所提供的用於完成萬有理論，完成可以用來觀察包括黑洞和宇宙大爆炸在內“世間一切”的未知工具的計畫，是否能夠帶來豐富的成果。
李群E8結構解密
"一個由18位數學家組成的國際研究團隊，成功繪製了數學上最龐大也最為複雜的結構之一——李群E8(Lie group E8)。如果在紙上輸出整個結構圖，它的面積將比曼哈頓島還要大。它也遠超過了人類基因組圖譜的1G位元組，E8的計算結果，包括所有的信息及表示，其總容量達到了60G。這項重要的工作將會產生深遠的影響，引發數學、物理學和其它領域的新發現。
李群是由19世紀挪威數學家Sophus Lie在研究多維對稱時發明的，而E8則是李群中舉的一個例子。我們熟悉的球、圓柱體和圓錐就是3維對稱物體，E8則是248維對稱體。E8在1887年提出之後，直到現在還沒有多少人能理解它的結構。
李群E8結構解決的另一個不平凡之處在於它是由一群數學家共同完成的，以後人們也許會認為這個突破標誌著數學研究也成為一個團體性項目。"
MIT的數學教授，研究團隊成員David Vogan,將在美國時間本周一下午2時發表演講，題目是“E8的特徵圖，或者為什麼我們要寫下453,060 x 453,060階矩陣並找到了快樂”。
