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霓虹深渊无限
熟悉的陌生人
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骑象人
先要知道什么是大一统理论，这就需要从四种基本力说起了。爱因斯坦时代划分了宇宙的四种基本力。它们分别是电磁力（以多种形式存在，包括电、磁和光本身）、引力（使地球和行星保持在它们的轨道上运动，引力也约束了银河系的平衡）、强核力（为恒星燃烧提供能量。它使群星闪耀，创造出灿烂的、给予生命的阳光）、弱核力（支配某些形式的放射性衰变）。爱因斯坦为此在生命的最后三十年执着于统一这四种力，他给这个理论创造了一个词：统一场论。遗憾的是，他探索光和引力的统一场论并未成功。他去世的时候，留下的仅是书桌上未完成的各种手稿。此时出现了一个人几乎改变了这个情况，他就是95岁恢复**国籍的杨振宁。说起杨振宁的学术成就，很多人只知道他和李政道一起提出宇称不守恒理论，获得了诺贝尔奖，但这只是他众多学术成就中的一小部分。事实上，他在统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域有13项**的贡献，这一点举世闻名，无可否认。在这众多成就中，最熠熠生辉，甚至能值两个诺奖的学术贡献，则是大众非常陌生甚至一开始物理学界也不看重的杨—米尔斯理论，这是杨振宁与自己的学生米尔斯早于自己获得诺贝尔奖的宇称不守恒定律在1954年提出的（米尔斯生前多次表示“杨-米尔斯规范对称方程是杨振宁的,自己只是有幸跟着署名”），直接催生了杨—米尔斯规范场论。世界著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授曾经在杨振宁70岁生日上这样说道：提到20世纪物理学的里程碑，我们首先想到三件事，一是爱因斯坦的相对论；二是狄拉克拉的量子力学；三是杨振宁的规范场论。杨-米尔斯理论（规范场论）的提出为大统一理论指明了方向。基于这个理论，物理学家统一了电磁力和弱核力，创立了电弱统一理论。在温度极高的早期宇宙中，电磁力和弱核力是统一的电弱力。以此为基础，粒子物理标准模型又把强核力统一进去。也就是说，在杨-米尔斯理论的框架下，除了引力之外的三种基本力已经得到统一，可谓是完成了75%的大统一理论。不止于此，在20世纪70年代，科学家们逐渐认识到，所有的核物质的秘密都可以被杨-米尔斯规范场论解开。把物质结合在一起的秘密是杨-米尔斯的规范场论，而不是爱因斯坦的几何学。今天，杨-米尔斯规范场论已使“建立一种关于所有物质的无所不包理论”成为可能。事实上，我们是如此相信这个理论，以至亲切地称它为“标准模型”。标准模型可以解释所有的关于亚原子粒子的实验数据，甚至可以解释大约1万亿电子伏特的能量（用1万亿伏特的电压加速一个电子而产生的能量）。这大约是目前在运转的原子加速器的极限。因此，可以毫不夸张地说，标准模型是科学史上最成功的理论。根据标准模型，每种结合各种粒子的力都是通过交换不同种类的量子产生的。现在让我们单独讨论每种力，然后将它们组装成标准模型，于是，杨-米尔斯场又成为了时下大火的量子理论的基础。同时这也意味着，继承了杨米尔斯场的量子理论已经将宇宙的三种基本力统一了，只剩下了引力。当前最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论是弦论。弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的d3膜。现在的弦论特指超弦理论。如果说超弦理论的第一次**统一了量子力学和广义相对论，那么近年来发生的弦理论的第二次**则统一了五种不同的弦理论和十一维超引力，预言了一个更大的m理论的存在，揭示了相互作用和时空的一些本质，并暗示了时间和空间并不是最基本的，而是从一些更基本的量导出或演化形成的。m理论如果成功，那将会是一场人类对时空概念、时空维数等认识的**，其深刻程度不亚于上个世纪的两场物理学**。
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提问时间：2024-05-17 13:58:46
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