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主题:【文摘】趣谈物理学的革命和统一 -- 夏翁

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家园 内容提要

当今物理学理论是在两根柱子的支撑下向前发展的:广义相对论和量子论。广义相对论统辖引力相互作用拿着我们居住的地球,照耀我们的太阳,带着太阳兜圈的银河系,乃至整个宇宙说事。量子论统辖电磁相互作用,弱相互作用和强相互作用拿着组成我们身体的分子,原子以及我们日常生活周围的一切事物说事。它们说事的时候尽可能地相互忽略对方。客观环境也允许它们这样做,因为在分子,原子的尺度上引力相互作用可以完全忽略不计。而在地球,太阳,银河乃至整个宇宙的尺度上电磁相互作用,弱相互作用和强相互作用自我相互抵消,饱和,也可以完全忽略不计。最根本的是广义相对论和量子论从原理上就不相容。

不幸的是上个世纪物理学,特别是天体物理学的发展让大多数物理学家认为我们所安身立命的宇宙是起源于一次大爆炸。当然这种爆炸不是我们所能见到的任何炸弹引起的,即使是瞬间夺去日本大和民族数十万臣民性命的原子弹也根本沾不着边(它充其量也只在弹丸之地的日本小岛上炸个小坑而已)。这种爆炸的力量表现在把银河系这样巨大的天体炸得四处分飞。为了对这种爆炸的来龙去脉给出个合理的说法,广义相对论和量子论都使尽了它们所有可以用的语言,直到今天还是语焉不祥,漏洞百出。明眼的物理学家早就看出若广义相对论和量子论能联姻成一体,这种合理的说法也就会水到渠成。无奈的是它们各自都放不下身段,象爱因斯坦这样聪明的科学大师穷其毕生精力也没有促成这桩婚姻。这物理规律可不象我们人类,这辈子没缘分下辈子再说。物理学家所能做的则是引出额外的空间维度来包办它们的婚姻。想象一下,我们所生存的三维物理空间,引入时间作第四维,则时间于我们的世界无处不在。现在物理学家已经把物理时空可能的维数扩充到10维,11维(还曾经到过26维),同时用超弦弹出M理论这样的宇宙之音,把我等网民乃至整个宇宙都压缩在一层薄膜上,且看广义相对论和量子论还能怎样逃脱?本文试图用通俗的语言来介绍上述近代物理学的发展和这种统一工作的努力和进展。

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