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人類自古就有一個心愿,那就是用一個簡潔優美的公式,來描述自然界中那些紛繁復雜的現象。
17世紀,牛頓的“萬有引力定律”問世,從此、滿天繁星那看似雜亂無章的運動,變得有跡可循了。
19世紀,麥克斯韋建立了電磁學,把電學與磁學統一了起來。他那精妙絕倫的麥克斯韋方程式推導出;光也是一種電磁波。
但是隨后麻煩接踵而至,人們發現;電磁學與牛頓力學互相矛盾,主要體現為:光的速度是一個恒定值(30萬公里/秒),這不滿足速度疊加原理。
1905年,愛因斯坦發表了“狹義相對論”,又經過了十年的苦思冥想、艱苦創立,他完成了“廣義相對論”。不僅解釋了光在電磁學與牛頓力學中產生的矛盾,而且還從一定程度上拓展了牛頓理論的時空觀。
愛因斯坦把“場”的觀點引入對宇宙的描述,引力場則被形容為時空的扭曲。接下來就是統一電磁場和引力場論了,這個看似順理成章的一統大業,卻耗費了這位科學巨匠后半生幾乎全部的精力。
他后半生一直從事尋找“大統一理論”的工作,試圖把自然界中的電磁力,引力,強相互作用力和弱相互作用力統一起來,不過這項工作最終沒有獲得成功。
愛因斯坦晚年,英雄遲暮。
后來,他身邊的同事都轉而研究新興的量子力學去了,而他仍在孤獨中堅持著“統一場論”……
他為了窮盡后半生大部分時間給“統一場論”尋找出路,并試圖通過增加空間維度的方法進行推演。
可是,高維度時空的計算智能存在于草稿紙上,在現實中根本無法驗證。于是他又轉向探索超越“黎曼幾何”的新幾何學。可數學功底本來就“薄弱”的他,不僅沒有創造出新的幾何學,而在后黎曼幾何學基礎上、仍沒能建立起他的統一場論。
這位倔強的老人用了足足三十年的時間與堅持,卻沒能換來統一場論的曙光,以至于在彌留之際,他對此事仍耿耿于懷……
那么,看似順利成章的統一場論,為什么建立起來會如此艱難呢?
首先,當年科學界認為;力只有兩種,即:電磁力和引力。愛因斯坦著手建立的一統理論就囊括這兩種力,但隨著量子力學的興起,另外兩種力,即:強力和弱力被發現了。
但是,愛因斯坦對量子力學一直保持抵制態度,根本不接受其觀點。
其次,當初愛因斯坦所選擇統一的引力,其實是最難的,即便在今天人們也無法證明引力的本質到底是什么,更無法將其納入其它三種力的體系當中,這或許就是科學之殤吧~
相信愛因斯坦當初要是選擇其它三種力(電磁力,強力和弱力),他最后的三十年絕對會有很大的建樹。
現在,我們已經完成了電磁力,強力和弱力的統一理論。
1954年,我國著名科學家“楊振宇”和米爾斯,把電磁作用是由‘定域規范不變性’所決定的觀念,推廣到不可對易的定域對稱群,揭示出規范不變性可能是電磁力和其它力的共同本質。
從而開辟了用規范原理來統一各種力的新途徑,統一場論從此徹底被規范場論所替代。
1968年,拉格肖、溫伯格、薩拉姆提出了完善的“電弱統一理論”。
70年代,拉格肖在電弱統一的基礎上,將量子色動力學納入其中,形成三種力的統一理論。
科學家由此推導出標準的統一理論模型,但這還不是大統一理論,引力仍未被納入其中……
近幾年,弦理論成為了最有希望的大統一理論。
弦理論認為,自然界的基本單位不是電子、光子、夸克等點狀粒子,而是很小很小的線狀“弦”,弦的振動產生出各種不同的基本粒子。
弦理論不僅可以解釋電磁力,強力和弱力,最為重要的是它可以導出引力子,完成四種力的大統一。
愛因斯坦把后半生都奉獻給了大統一理論,雖然沒有收獲重大成果,但他埋下的那顆種子正在茁壯成長,相信距離開花結果已經不遠了。