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人类自古就有一个心愿,那就是用一个简洁优美的公式,来描述自然界中那些纷繁复杂的现象。
17世纪,牛顿的“万有引力定律”问世,从此、满天繁星那看似杂乱无章的运动,变得有迹可循了。
19世纪,麦克斯韦建立了电磁学,把电学与磁学统一了起来。他那精妙绝伦的麦克斯韦方程式推导出;光也是一种电磁波。
但是随后麻烦接踵而至,人们发现;电磁学与牛顿力学互相矛盾,主要体现为:光的速度是一个恒定值(30万公里/秒),这不满足速度叠加原理。
1905年,爱因斯坦发表了“狭义相对论”,又经过了十年的苦思冥想、艰苦创立,他完成了“广义相对论”。不仅解释了光在电磁学与牛顿力学中产生的矛盾,而且还从一定程度上拓展了牛顿理论的时空观。
爱因斯坦把“场”的观点引入对宇宙的描述,引力场则被形容为时空的扭曲。接下来就是统一电磁场和引力场论了,这个看似顺理成章的一统大业,却耗费了这位科学巨匠后半生几乎全部的精力。
他后半生一直从事寻找“大统一理论”的工作,试图把自然界中的电磁力,引力,强相互作用力和弱相互作用力统一起来,不过这项工作最终没有获得成功。
爱因斯坦晚年,英雄迟暮。
后来,他身边的同事都转而研究新兴的量子力学去了,而他仍在孤独中坚持着“统一场论”……
他为了穷尽后半生大部分时间给“统一场论”寻找出路,并试图通过增加空间维度的方法进行推演。
可是,高维度时空的计算智能存在于草稿纸上,在现实中根本无法验证。于是他又转向探索超越“黎曼几何”的新几何学。可数学功底本来就“薄弱”的他,不仅没有创造出新的几何学,而在后黎曼几何学基础上、仍没能建立起他的统一场论。
这位倔强的老人用了足足三十年的时间与坚持,却没能换来统一场论的曙光,以至于在弥留之际,他对此事仍耿耿于怀……
那么,看似顺利成章的统一场论,为什么建立起来会如此艰难呢?
首先,当年科学界认为;力只有两种,即:电磁力和引力。爱因斯坦着手建立的一统理论就囊括这两种力,但随着量子力学的兴起,另外两种力,即:强力和弱力被发现了。
但是,爱因斯坦对量子力学一直保持抵制态度,根本不接受其观点。
其次,当初爱因斯坦所选择统一的引力,其实是最难的,即便在今天人们也无法证明引力的本质到底是什么,更无法将其纳入其它三种力的体系当中,这或许就是科学之殇吧~
相信爱因斯坦当初要是选择其它三种力(电磁力,强力和弱力),他最后的三十年绝对会有很大的建树。
现在,我们已经完成了电磁力,强力和弱力的统一理论。
1954年,我国著名科学家“杨振宇”和米尔斯,把电磁作用是由‘定域规范不变性’所决定的观念,推广到不可对易的定域对称群,揭示出规范不变性可能是电磁力和其它力的共同本质。
从而开辟了用规范原理来统一各种力的新途径,统一场论从此彻底被规范场论所替代。
1968年,拉格肖、温伯格、萨拉姆提出了完善的“电弱统一理论”。
70年代,拉格肖在电弱统一的基础上,将量子色动力学纳入其中,形成三种力的统一理论。
科学家由此推导出标准的统一理论模型,但这还不是大统一理论,引力仍未被纳入其中……
近几年,弦理论成为了最有希望的大统一理论。
弦理论认为,自然界的基本单位不是电子、光子、夸克等点状粒子,而是很小很小的线状“弦”,弦的振动产生出各种不同的基本粒子。
弦理论不仅可以解释电磁力,强力和弱力,最为重要的是它可以导出引力子,完成四种力的大统一。
爱因斯坦把后半生都奉献给了大统一理论,虽然没有收获重大成果,但他埋下的那颗种子正在茁壮成长,相信距离开花结果已经不远了。