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宇宙解码 - 什么是四大基本力?若有人能将其统一,他能超过爱因斯坦吗?

2020-3-24 07:06| 发布者: 陈氏小哥| 查看: 7139| 评论: 0|原作者: IT之家|来自: IT之家

摘要: 说到力,人们脑海中通常会想到摩擦力,拉力,牵引力,万有引力等。但是除了引力之外,摩擦力,牵引力等我们日常生活中常见的力,都属于电磁力的范围。除了引力与电磁力之外,宇宙中还存在强相互作用力以及弱相互作用

说到力,人们脑海中通常会想到摩擦力,拉力,牵引力,万有引力等。但是除了引力之外,摩擦力,牵引力等我们日常生活中常见的力,都属于电磁力的范围。除了引力与电磁力之外,宇宙中还存在强相互作用力以及弱相互作用力。

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目前而言,宇宙中发生的所有现象,无论是宏观还是微观的,都可以用电磁力,引力,强相互作用力以及弱相互作用力来解释。当然,这四种力都是科学家们单独将其研究出来的。所以一直以来,科学家们都在努力将它们统一起来,能够以一种理论解释四种力的相互作用。率先提出这一目标的不是别人,正是大名鼎鼎的爱因斯坦。

我们熟知他的原因大多都是在宇宙学,量子力学的领域。除此之外,爱因斯坦在力学领域也有不小的奉献。《广义相对论》发表之后,爱因斯坦主要研究的方向就是力的统一。

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如果我们稍微了解《广义相对论》,就会知道爱因斯坦的伟大在于他突破了牛顿的万有引力。他在引力中引入了场的观点,颠覆了超距作用的概念。在往后的研究中,因为当时科学家们还没有发现强相互作用力与弱相互作用力的存在,爱因斯坦将引力场的概念与电磁场相融合,也就是我们现在所说的同一场论。

《广义相对论》告诉我们,时空之所以能够弯曲的几何效应就是引力。所以爱因斯坦认为电磁力的存在也会对时空造成同样的影响。虽然最后爱因斯坦没有成功地将电磁作用以几何的形式描述,但却给后人留下了重要的研究方法。

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随着科学的发展,强相互作用与弱相互作用的概念走进了大家的眼中。首先在上世纪六十年代,温伯格率先发力,就是他提出了弱电统一理论,将电磁作用与弱相互作用成功地统一。截至到今天,科学家们还有能够将四种力以统一的理论呈现出来。目前被人们认为希望最大的是M理论、超弦或者弦论。

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目前主流的理论都认为,宇宙中所有的物质都是由粒子构成的。分子由原子构成,原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子与中子构成,而质子与中子又是由夸克构成。换句话说,我们眼前所有的一切,都是由一颗颗微观粒子构成的。而超弦理论认为,宇宙中最小的单位并不是粒子,而是“弦”,并且是一维空间中的“弦”。而粒子,其实就是一段一维空间的“弦”围成的圆圈。


这些很小的“弦环”通过不同的运动或者振动形成前面所说的各种粒子。更有专家认为,这些“弦环”工作在多维度的情况下,就是“引力子”。

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但是史蒂芬霍金曾经也断言,力的统一理论不会出现。因为量子力学的出现,已经为科学带来了不确定性。即使有人能够统一,未来也会出现第五种,第六种力的。


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