大一统理论是以解释宇宙中各种自然力之间的关系而提出的。
正如速度以光速为基准,宇宙中各种基本力也应该有一个统一的参照系。而这个统一的系数的确立,尚有待物理学家和科学哲学家的智力劳动。
尽管如此,钱德拉·塞卡的开创性工作以及霍金等科学家的深入研究表明,坍缩的大质量恒星内部密度增加并变成宇宙黑洞后,星体对外部物体的引力增大。科学家们还发现,宇宙黑洞能够吞噬一切物体。而且,当恒星坍缩、星体内部粒子之间的强作用力和弱作用力都失效后,引力便会变得无限大。这让人感到迷惑,同时也引发我们对于宏观宇宙尺度上的作用力和微观微粒子尺度上的作用力是否同源的思考。
科学家们由此提出了有关大一统的猜测:
(1)能量赋予物体内在的和外在的运动能力,每一粒子都是一个或大或小的能量包,包括即使现在的科技认知基础上看来是微质量的轻子或者无质量的光子;
(2)四种基本力是同源的,四种基本力不过是能量的不同的表达方式;而万有引力只是其他三种基本力的余力。
大一统理论,有可能明天就被发现,也可能永远不会出现。
我们先来看看大一统理论的基础是什么。大一统理论,事实上就是将宇宙中的四大基本力完全统一的理论。
宇宙中的所有力,都可以分为——万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。
现代物理学的两大支柱,相对论和量子力学,我们需要注意以下细节:
爱因斯坦提出相对论的时候,强、弱相互作用力还没有正式发现。电磁力、强、弱相互作用力,都以微观粒子为主。爱因斯坦晚年寻找大一统理论,目标就是统一引力和电磁力,虽然爱因斯坦没有成功,就算成功了,也缺少了强、弱相互作用力的统一。
这就引出一个疑问:人类真的找到了所有基本力?宇宙真的只存在四种基本力?
假设宇宙确实只有四种基本力,大一统理论真的存在吗
目前研究大一统理论的关键,就是探索万物的本质——归根溯源。
从这一方面看,量子力学似乎前景无限,并且量子力学的量子力场,完成了电磁力、强、弱相互作用力的统一。
可惜引力量子力学无法统一,甚至无法利用量子力学解释引力。
而相对论可以轻松利用空间解释引力,可惜没有完成电磁力的统一。爱因斯坦曾尝试用空间解释一切,也就是万物都是空间构成。我们看到的天体,都只是空间的扭曲所形成的假想,但没有完成。
为了追寻大一统理论,弦理论从量子力学中诞生,成为物理分支。
弦理论,利用“能量”解释一切,“能量弦线”才是构成万物的本质,而并非微观粒子,“能量弦线”的震动、旋转方式的不同,构成了各种粒子、光子、夸克,进而形成了宇宙万物。
然而弦理论没有实质性的实验证实,很多物理学家并不认可,弦理论的基础,是“十维空间”,大大超出了人类的认知。
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