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FOCUS
时空革命 100 年下相对论之后
甘信风/ 文
星系世界与原子世界用什么理论来统一
爱因斯坦抱憾离开人世因此引力和电磁力之间似乎毫无联系可言当时也
没有哪个物理学家敢于在这个超级难题上空耗精力
爱因斯坦在建立相对论之后并没有停止前进但爱因斯坦不一样他坚信世界万物之间的必
的步伐他想把当时已知的两种相互作用万有引然联系坚信所有的原理之下必有一个统一的根本原
力和电磁力统一到同一个数学框架中因为同一个宇理并且凭借着对引力理论和电磁理论的透彻了解
宙中两个不同的作用力应该有相同的起源他相信自己能够找到这个统一理论中年以后的爱因
物理学经历了多次统一牛顿发现天体的运行斯坦雄心万丈地迈向艰难无比的征途要统一引力
和地球上运动的物体遵从相同的运动力学原理和引力场和电磁场这两个各自为政的独立王国当然这
定律麦克斯韦从理论上统一了电和磁说明了电力种事也唯有他才能做不像年轻的科研工作者爱因
会随时间和空间的改变而产生磁力反之亦然此斯坦不必担心研究有没有成果或找工作谋生不必看
外他还阐明了光是电磁波的一种形式爱因斯坦建任何人脸色
立起时空运动和引力之间的联系并统一了质量和爱因斯坦要做的是把电磁场也变成几何结构
能量建立了质能互换公式在整个后半生他苦苦寻找这种几何结构然而不幸
按理说万有引力和电磁力应该可以联系在一的是电磁场似乎特别顽固拒绝和爱因斯坦妥协
起它们应该是同一个原理两个不同的方面就像电爱因斯坦的努力一次又一次归于失败直至生命的最
和磁能量和质量一样但从实际情况看这两种力后一刻他都在无望地寻找着引力场和电磁场统一的
又远隔十万八千里引力是两个大质量物体之间的相理论最终抱憾离开人世
互吸引其原理就是大质量物体引起空间弯曲使两现在回过头来看历史爱因斯坦的失败并不奇
个物体互相靠近这里引力可以转化成空间几何结怪实际上自然界还存在另外两种相互作用力弱
构而电磁力则是由粒子的电荷产生的显然把这力和强力而那时的物理学界对这两种力却一无所
样一种力与空间几何结构联系起来是不可思议的事知强力存在于原子核内它把原子核内的中子和带
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万方数据
时空革命 100 年下相对论之后
正电荷的质子结合在一起质子经常试图互相推开一扇门肯定会开启显露出这个世界的闪闪发光的中
如果没有强核力它们将相互飞开弱力的作用和心机制既质朴又优美
其它力都不一样它的作用是改变粒子而不是吸引或但是引力仍然孤傲不群我们知道在所有四
分开粒子比如引起原子核的放射性衰变等种力中引力的强度最弱其强度只有强力的100万
当所有四种相互作用力被人们熟知后寻找这亿亿亿亿分之一因此引力对小物体的作用是微乎其
四种力新的大统一的任务摆在了现代物理学家面前微的举一个日常生活中的例子小老鼠能爬上一根
竖立的水管而大象就不能还有我们常说水往
低处流但水剩下不足一滴时就流不下去了你
漫长的统一征途
不得不猛力甩掉它们而到了微观世界由于粒子质
实现这一宏伟目标的第一步是美国物理学家斯量小到接近于零引力作用就几乎不见
蒂芬温伯格和阿布杜斯萨拉姆在年迈出的科学家也曾试图以适用于微观世界的量子理论
他们从量子理论着手成功地改造了电磁力和弱力的来描述引力他们设想把