为什么在今天要强调力的统一简单来讲 , 这是正确描述我们所处的世界究竟是何样的一种理论 。
力的统一和模型能够为科学家提供更多的视野去研究在今天不能解答的问题 , 例如宇宙大爆炸、反物质、暗能量等等 。
过去几十年里 , 科学家们通过不断努力 , 如今已经统一了3大基本力 , 它被称作“标准模型” 。
标准模型正是科学家们的水晶球 , 它能够预言基本力中的粒子究竟是什么样子 。
预测新的粒子 , 然后实验去验证 。 科学家对新粒子的发掘最终需要一个模型来根据其固有特性划分的所有基本粒子 。
标准模型不仅排列了这些粒子 , 而且还提供了一种可以解释自然基本力 , 以及它们相应力载体的方法 。
电磁力、弱核力、强核力 , 这三者在统一结合的过程中表现十分自洽 , 并且如今在科学界已经得到证实 。
标准模型中 , 电磁的相互作用由量子电动力学描述;
弱力根据弱理论来解释 , 相关理论指出弱相互作用和电磁相互作用在高能状态下结合成一个单一的电弱相互作用;
强力的强相互作用由量子色动力学描述 , 它是标准模型组成的一部分 。
然而在引力中 , 尽管很早以前科学家就已经在接触引力 , 但是并没有一个标准模型来描述引力 。
因为在与广义相对论、现代引力理论和量子力学的结合中会出现矛盾 , 而它在微观尺度上的表现又是如此的弱 , 以至于它在本质上无法被测量 。
所以标准模型还不能解释什么是暗物质 , 为什么会有质量尺度不同的三代夸克和轻子等等 。
科学家为了完成四大力的基本统一 , 因此他们正准备构建大统一理论 。
大统一大统一理论是粒子物理学中的一个模型(事实上关于基本力的统一理论并不只有一个 , 但是就大统一理论来讲 , 这或许是未来最有可能的结果)
在高能状态下的3个规范相互作用合并成一个单一的力 。
尽管还没有直接观察到这种统一的力量 , 但许多大统一模型将其存在理论化 。
如果这三种相互作用的统一是可能的 , 那么它或许能够解释在非常早期的宇宙中存在一个大统一时代的可能性 。
因为当今的宇宙中 , 基本力是“分散”的 , 科学家们相信这些力在大爆炸以前是统一的 。
当代物理学中未解决的问题正是世界起源和本质的问题 , 实验表明中微子有质量 , 但这是经典标准模型所不允许的 。
最终 , 理论和实验研究将整个标准模型扩展为统一场论或者万物理论 。
但不足的地方仍在于 , 该模型没有解释引力 , 正如前面所说 , 标准模型无法在广义相对论和量子场论中使用 。
现代研究中 , 科学家将标准模型的进一步解释放在了强子对撞机实验中 , 或许以后能够为科学家带来更多观察 , 并最终找到标准模型所缺失的部分 。
所以回到最终的问题上 , 如果有人统一了四大基本力 , 他的地位是否能够超越牛顿、爱因斯坦 。
答案是肯定的 , 但也不完全是 。
需要注意的是 , 如今现代物理学的框架可以说是来自牛顿 , 爱因斯坦在前人的基础上 , 几乎靠着自己的力量完成了对3种力的预言和描述 。
这两位科学家都是划时代的开拓者 , 为什么说牛顿的物理体系在爱因斯坦后失效了?
经典模型在解释更加复杂量子学问题以及电磁力时已经力不从心 , 正是爱因斯坦将其做了新的描述 。
所以从这一层面来讲 , 爱因斯坦是伟大的 , 他超越了前人 。
但如果没有牛顿以及其他人的努力 , 爱因斯坦要做的工作还有许多 。
所以从这个角度来看 , 爱因斯坦也是站在巨人肩膀上的那个天才 。
【假设有人统一了四大基本力,那他的地位会超越牛顿和爱因斯坦吗?】换句话说 , 统一四大基本力的人能否超越牛顿和爱因斯坦 , 这取决于他们在人们心目中的地位 。
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