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完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!

发布时间:2019-06-10 11:07:14  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:163

    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      把主导世界的作用力统一起来解释,是科学界已经烦恼了100年的事情。有不少人提出,既然已经把强弱和电磁力三种力统一了,为啥引力就统一不了呢?其实这是一种不准确的认识,下面我们就来讨论一下。
      4种基本作用力的统一是一个非常复杂的问题,不是一般吃瓜群众轻易能够弄懂的。
      时空通讯本来就是吃瓜群众之一,当然也是一脸懵逼。只不过时空通讯有点自知之明,不懂就学,可能就比那些不愿学习,却自作聪明想凭空创造一个重大理论,推翻现代物理学支柱的人好那么一点点。
      因此我相信科学界的结论:迄今为止,这个世界的一切运动变化,都是由引力、电磁力、强力、弱力这4种基本力作用的,无一例外。如果谁发现例外就是一个重大突破,将获得诺贝尔奖。
      通过全球很多科学家的几十年的不懈努力,已经将电磁力和弱力两种力捉进了一个笼子,统一了,强力的统一还在研究中,并没有结论。引力就更没有头绪了,还有很长的路要走。因此已经统一了3种力的说法是不准确的。
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      早期的人类,把世界简单看成由金木水火土组成(东方物质观),或者由水、火、土、气组成(希腊古典物质观),不知有基本相互作用力的存在。
      一直到了伽利略、牛顿时代,人们知道了万有引力,世界上万事万物(宏观)都受引力羁绊,在引力作用下运行。
      到了19世纪中叶,麦克斯韦的电磁理论统一了电和磁的作用,发现了世界的第二种力~电磁力。到了20世纪初,爱因斯坦发现了经典力学的某些缺陷,把场的观点引进了牛顿的引力理论中,发现了引力的本质是时空弯曲,破除了牛顿引力论中超距作用的观念。
      这样人类知道了这个世界有两种基本作用力统治着世界,而这两种作用力都有一个“场”,这两个“场”(引力场、电磁场)是否可以统一为一个“场”呢?
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      于是一波统一引力场和电磁场的研究热潮就掀起了,被冠之为“统一场论”。
      爱因斯坦从上世纪20年代就投身其中,雄心勃勃的希望能够在有生之年有所突破,但可惜他一直坚持到1955年逝世,也没有弄出个子丑寅卯。而其他的科学家后来就被方兴未艾的量子力学所吸引,就渐渐冷淡了这项研究。
      到了上世纪50年代,量子力学的飞速发展,使人们对世界认识从宏观到了微观的更深层次,发现主导这个世界的力除了引力和电磁力,还有强力和弱力,而且这些力都是通过不同的数理模型得到的。
      由于科学界对世界认识的不断深化,人类感觉到我们的世界越来越复杂。但不管怎么复杂,这个世界都是引力、电磁力、强力、弱力四个兄弟玩转的。强力、弱力主管着微观世界原子以下的运行规律,电磁力、引力管理着世间万物中长力的运行规律。这些力各有各的规律,都有一套科学家们摸索了几个世纪弄出来的数理定理,尤其是数学结构,精准而复杂。
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      为什么不能更简单些呢?有没有一种理论能够把这四种力都匡进去,放在一个模子里解决呢?
      经过一段量子力学如火如荼的发展,人们又捡起来被丢弃的统一场论,开始思考这个问题。不过现在的范围更广了,不是统一两种力,而是4种力,就叫大统一理论。
      1954年,杨振宁和R.米尔斯的规范场论,揭示了电磁作用和其他作用力的共同本质很可能是规范不变性,开辟了用规范原理来统一各种相互作用的新途径,为科学界研究大统一理论撕开了一道裂口。
      1967年,格拉肖、温伯格、萨拉姆提出了一个新的模型,成功的改造了电磁力和弱力的数学表达式,使这两种力进入了一个统一的数学框架中。
      这是科学史上第一个成功将相互作用力统一的理论,他们的理论均在今后一系列实验中被证实,由此三位科学家获得1979年度诺贝尔物理学奖。1983年,欧洲核子研究中心找到了理论所预言的中间玻色子W和Z,象征着电磁力和弱力的统一从实验中得到正式验证。
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      到了这里人们看到了所有力统一起来的一线曙光,人们开始试着把强力加入到电、弱的统一框架中来。
      科学家们企图通过大型强子对撞机解决这个问题,但迄今为止,实验结果与理论有矛盾,理论预言的质子衰变并没有出现,探索的进展并不顺利。因此很多人都认为三种力已经统一了的传言,似乎只停留在事出有因,查无实据的阶段。
      而要把引力加入其中,距离就更远,更加前途渺茫,雾锁迷城啊。这里面有一个引力子问题,就是引力的传达子,是量子力学提出的一种假设,认为引力就是靠这种无质量的粒子传递的。但这种粒子存在还是不存在,目前既没有发现也存在着争议。
      科学界依然在孜孜不倦地探索和追求着,新的理论和猜想不断涌现,如弦理论、超弦理论等,这些理论为解释宇宙更深层次问题提供了一种新的思考。与此同时,量子理论的发展对粒子运动一些迷人的特性也产生了更多的疑问,除了这四种基本力还有没有一种主导粒子运动的力存在呢?于是在大统一理论提出基础上,超统一理论又被提出了。
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      人类探索将所有力统一起来的路还会很漫长,但是一件非常有意义的重大事件,弄清楚了这些,人类对世界的认识就会得到重大突破。
      事实上,我们宇宙就是从最简单过来的,大爆炸之前和最开始的时候那个最早的宇宙并没有这四种力,那个时候的宇宙是最质朴最简单的,具有惊人的数学之美,就是0或1。从普朗克时间开始,才分化出了这些复杂的结构和力。
      爱因斯坦在思考质能关系时,采用了复杂的运算模式,最终得到了一个最简单的质能方程:E=mc^2。就是这个最简单的方程,揭示出这个世界蕴含着的最质朴最简单又是最核心的一种关系~物体质量就是其所含能量的度量,从而引领人类进入核能利用时代。
    完成对自然界四种基本作用力的统一,是科学界任重道远的任务!
      把世界上的各种力统一起来的理论,就是科学界正在寻找这样一种最简单的总公式。
      这个总公式将把四种力的本质统一起来解释,是比爱因斯坦质能关系方程站在更高层次,更广泛概括世界本质的理论,它将成为打开世界核心机制大门的钥匙,找到宇宙深处最朴实的真理,从此世界变得更简单,更明白。
      解决了这个问题,人类将更清晰的了解我们世界出生时那一刻的状况,那个婴儿宇宙时刻,最质朴最简单的时刻。从此人类了解了自己的身世,很可能就会走出婴儿期,开始更快的成长。