当詹姆士马克斯威尔统整了电学和磁学,他便向这目标跨了一大步,物理学家现在知道,在高能时电磁力和弱作用力会成为相同的力。物理学家希望大一统理论能统合强、弱和电磁作用力。
如果所有作用力的大统一是有可能的话,那麽所有我们看到的作用力就是一个统一作用力的不同面。
超越标准模型的理论
标准模型从上世纪70年代诞生至今,经历过无数实验的检验,结果基本上大致都符合模型的预测,但物理学家不会因此就自得意满,从此让研究变成「在小数点以下求JiNg密度」的工作。好奇心特重的物理学家马上追问下去,为什麽在描述万物的组成时,需要去分类费米子与玻sE子?有没有更简洁的架构去统一这两类粒子?电磁力与弱力在100GeV能级附近已被统一成所谓的「电弱力」,那在更高能级是否能实现所谓的
大一统理论,将强力也包含进来?现今天文观测发现宇宙中有约23%不发光不参与电磁交互作用的暗物质,且暗物质的组成也非标准模型中的已知粒子,所以科学家知道自然界的确存在不包含在标准模型中的成员,我们需要拓展标准模型来包括这些未知的粒子。
万有理论英语:指的是假定存在的一种具有总括X、一致X的物理理论框架,能够解释宇宙的所有物理奥秘经过几个世纪奋勉不懈的努力,发展出两种理论框架:广义相对论与量子场论。它们的总合,可以说是最接近想像中的万有理论。广义相对论专注於研究重力来明白宇宙的大尺度与高质量现象,例如恒星、星系、星系团等等。量子场论专注於研究非重力来明白宇宙的小尺度与低质量现象,例如,亚原子粒子、原子、分子等等。量子场论成功地给出标准模型,并且能够按照大统一理论将弱力、强力与电磁力这三种非重力统合在一起
以其效用而言,量子论是十分成功的理论。它不但解释了原子构造线光谱、周期表,也说明了化合机制量子化学、物T的X质固态物理、光的行为量子电动力学,雷S。──事实上,「原子」观念己经成为生物、化学、工程的起点。但是,物理学家不以此而满足,他们还要研究更小的世界认为最小的世界中有最终的「理」,「以小见大」就是「化约论」。故生物之理在化学,化学之理在物理,物理之理在基本粒子。量子论对更小的原子核核物理,基本粒子标准模型,夸克与轻子,也有一些很成功。这些,在观测上都有很多而准的证据。基本上,波尔、海森堡、薛定谔的概念是这一切发展的基础。
「标准模型」可能是对「什麽是物质最小单位」这古老问题的一个解答。然而,夸克与轻子等是不是就是「不可再分的」希腊的atom,尚无定论。但我们推想,如果再进一步的分下去,在极小的距离中,重力即万有引力必有重要的作用。因此,量子论的一个问题是至今尚未能完成的「重力场量子化」。另一方面,所有的「基本力」,包括电磁,强作用力及弱作用力,皆已纳入标准模型。如果能把重力纳入,则就达成了Ai因斯坦的梦想「统一场论」,完成了物理世界的统一大业。希腊的「世界可理解」的信念,也得到最後的胜利。
目前重力场的理论,是Ai因斯坦的广义相对论,它认为重力场与时空的弯曲是一T的两面。在观测上它有「三大证据」:1水星近日点位移。2星光在太yAn附近遍折。3重力红位移最近以火箭,对地球的重力场做了实验。
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