10維空間理論驗(yàn)證

時(shí)間：2023-02-11 21:42:01 | 來源：營銷百科

時(shí)間：2023-02-11 21:42:01 來源：營銷百科

10維空間理論驗(yàn)證：　　這些基本粒子性質(zhì)各不相同的原因是什么？它們?yōu)槭裁丛诓煌５刈孕?？這些不同的粒子還能不能找到更深層的、統(tǒng)一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？這些問題長(zhǎng)期以來都在困繞著科學(xué)家們。

　　為何有四種力？進(jìn)一步的問題就是，這么多不同種類的粒子是如何聯(lián)系在一起的？假如宇宙是由很多微小的、相互間沒有關(guān)系的物質(zhì)微粒組成的，它們中的任何一個(gè)都是像被'隔離'的，那么，在這樣的一個(gè)宇宙中，就會(huì)既無恒星，又無行星和生命，只是一個(gè)寂寞的、完全沒有事件發(fā)生的微粒集合。

　　幸運(yùn)的是，事實(shí)并非如此，宇宙中存在著各種類型的力，是它們把散沙般的基本粒子結(jié)合在一起，組成了各種各樣的物質(zhì)，并安排了宇宙間的秩序。這些力從本質(zhì)上都可歸結(jié)為四種基本力：引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力。

　　這四種力的來源是不一樣的。引力源于物體質(zhì)量的相互吸引，兩個(gè)有質(zhì)量的物體間就存在引力，物體的質(zhì)量越大，引力就越大。電磁力是由粒子的電荷產(chǎn)生的，一個(gè)粒子可以帶正電荷，或者帶負(fù)電荷，同性電荷相斥，異性電荷相吸。如果一個(gè)粒子不帶電荷，則不受電磁力的影響，不會(huì)感受到排斥力和吸引力。強(qiáng)力主要是把夸克結(jié)合在一起的力，所以也叫核力。像電磁力一樣，也起源于電荷，不過只是夸克間的電荷，物理學(xué)家稱之為'顏色電荷'。弱力的作用是改變粒子而不對(duì)粒子產(chǎn)生推和拉的效應(yīng)，像核聚變和核裂變這兩個(gè)過程都是受弱力支配的。

　　四種力的相對(duì)強(qiáng)度以及作用范圍都有著巨大的區(qū)別。從相對(duì)強(qiáng)度上來說，假定以電磁力的強(qiáng)度為一個(gè)單位強(qiáng)度，則強(qiáng)力要比這個(gè)單位大出100倍，弱力只有 1/1000，引力小到幾乎是可以忽略不計(jì)的：在微觀世界中，它只有電磁力的10的40次方分之一！從作用范圍上來說，引力的作用范圍是宇宙范圍的；電磁力的作用范圍在理論上可以達(dá)到無限遠(yuǎn)，但實(shí)際上，大多數(shù)物體正負(fù)電荷相互抵消，其外部都呈電中性；而強(qiáng)力和弱力的作用范圍則極小，只能在粒子范圍內(nèi)發(fā)生作用。

　　這四種強(qiáng)弱懸殊、性質(zhì)各異的基本力，完全控制了我們的宇宙。

　　現(xiàn)在問題又來了：為什么有四種基本力？為什么不是五種、三種或者一種？這四種力為什么如此不同？為什么強(qiáng)力和弱力只能在微觀尺度上發(fā)揮作用，而引力和電磁力卻具有無限的作用范圍？還有，為什么這些力的固有強(qiáng)度會(huì)有那么大的差別？

　　最后的問題是，所有這些力有沒有一個(gè)共同的根基？如果有，它們?yōu)楹斡址至蚜耍?

　　相對(duì)論與量子理論的矛盾　四種基本作用力的不同還導(dǎo)致了現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱——相對(duì)論和量子理論——根深蒂固的矛盾。愛因斯坦的廣義相對(duì)論是關(guān)于引力的理論。我們前面說過，引力源于物體質(zhì)量的相互吸引，物體的質(zhì)量越大，引力越大。但為什么物體的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生引力呢？引力為什么很微弱卻又能在宏觀范圍內(nèi)起作用呢？比如說，兩個(gè)人、兩塊大石頭之間的引力幾乎就是零，只有像太陽、地球、月亮這樣宇宙中的星體，才有明顯的引力作用。

　　愛因斯坦把這個(gè)疑惑給解開了，他給出了一個(gè)出人意料卻又合乎情理的解答：空間本身是有形狀的，當(dāng)沒有任何物質(zhì)或能量存在時(shí)，空間應(yīng)該是平直光滑的，當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量物體進(jìn)入空間后，平直的空間就發(fā)生了彎曲凹陷，這就像一條拉得很平很直的床單上，當(dāng)放進(jìn)一個(gè)保齡球時(shí)，床單就凹陷下去，所謂引力就是因?yàn)檫@樣的空間彎曲而導(dǎo)致的。地球在繞著太陽的軌道上運(yùn)行，是因?yàn)榈厍驖L入了太陽周邊彎曲空間的一道'溝谷'，這就是我們通常所說的太陽對(duì)地球的引力作用。兩個(gè)人、兩塊大石頭之間的引力幾乎不存在的原因就是，這么小的質(zhì)量使空間的彎曲幾乎為零。因此，普通物體之間的引力作用是可以忽略不計(jì)的。

　　在這里，引力變成了漂亮的幾何圖景，引力本身并不存在，它只是空間的幾何形變所引起的明顯結(jié)果。引力的本質(zhì)就這樣被廣義相對(duì)論圓滿地解釋了。

　　但空間的幾何形變卻解釋不了其它三種力，電磁力、強(qiáng)力和弱力似乎都無法通過空間的褶皺來實(shí)現(xiàn)。愛因斯坦曾設(shè)想，所有的物質(zhì)都是空間扭結(jié)和振動(dòng)而形成，換句話說，我們看到的周圍的一切，從樹和云到天上的星星，都可能是一個(gè)幻覺，是某種形式的空間褶皺。若這種思想是正確的，另外三種力也必定與引力一樣，是空間的幾何形變所引起的必然結(jié)果，這樣，四種力就統(tǒng)一到空間彎曲的幾何學(xué)中了，空間彎曲的不同方式會(huì)造就不同的力。然而，在微觀世界里，空間根本就不是平滑的，而是有無數(shù)的粒子在劇烈且永不停息地喧囂，廣義相對(duì)論的核心原理——光滑的空間幾何概念，在這里被破壞殆盡。

　　對(duì)另外三種力的解釋需要量子理論來完成。量子理論研究微觀世界里基本粒子的行為，在這個(gè)理論體系中，宇宙中所有的物質(zhì)最終由數(shù)百種不同的基本粒子組成，由于質(zhì)量小到幾近于零，這些粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡變化莫測(cè)，毫無規(guī)律可循。在這里，力是由粒子的交換而來的，電磁力是由光子交換而來，弱力是由弱規(guī)范玻色子交換而來，強(qiáng)力是由膠子交換而來。例如，兩個(gè)帶電粒子間的相互作用實(shí)際上是光子在兩個(gè)粒子間往來'出沒'的結(jié)果，兩個(gè)帶電粒子通過交換小小的光子而相互影響，這個(gè)過程有點(diǎn)兒像兩個(gè)溜冰的人在傳球，通過傳球，兩個(gè)人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都在受到影響。其它兩種力的相互作用也是如此。

　　但是，因空間彎曲所導(dǎo)致的引力是無法通過粒子交換而來的，而且，在微觀世界里，粒子的自身質(zhì)量不僅小到幾乎沒有，還總是在雜亂無章地運(yùn)動(dòng)，它們之間的引力從何談起？因此，量子理論無法涵蓋引力。

　　廣義相對(duì)論與量子理論不能統(tǒng)一，成為現(xiàn)代物理學(xué)最核心的災(zāi)難。人們很難相信，在宇宙的微觀層面和宏觀層面，居然不是一個(gè)統(tǒng)一連貫的整體，我們對(duì)宇宙最深處的認(rèn)識(shí)居然是由兩個(gè)分裂的理論拼接起來的。為了能讓兩個(gè)理論協(xié)調(diào)起來，物理學(xué)家做過大量的嘗試，他們以這樣那樣的方法，要么修正廣義相對(duì)論，要么修正量子理論。雖然一次次的努力都膽識(shí)驚人，但結(jié)果卻一個(gè)跟著一個(gè)失敗。

　　終于，超弦理論來了。