“你觉得会改变的那些,其实都不重要,重要的是今后的结局是怎样的。”少年影子觉得自己应该提醒萧希盼,他现在想到的这些都是无用的。
萧希盼无视了少年影子,他想到了大统一理论!那个被称为万物之理代名词。
大统一理论,简称gut,又称为万物之理,由于微观粒子之间仅存在四种相互作用力,万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。
理论上宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。通过进一步研究四种作用力之间联系与统一,寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论。
大统一理论不可能通过一个简单美妙的公式,来描述和预测宇宙中的每一件事情,毕竟宇宙是确定性和不确定性相互统一。
自然界一共有4种相互作用,除了引力相互作用和电磁相互作用外,还有强相互作用和弱相互作用。这4种相互作用强度大小和作用范围都相差悬殊,也大相径庭。
例如,引力的强度只有强相互作用力的100万亿亿亿亿分之一,引力的作用范围却非常大,从理论上说可以一直延伸到无限远的地方,引力是长程力。
而强相互作用力的范围却很小很小,只有1厘米的10万亿分之一,说强相互作用力是短程力。
弱相互作用力也是短程力,力程不到1厘米的1000万亿分之一,强度是强相互作用力的1万亿分之一。
电磁力与引力一样是长程力,但它的强度要比引力大得多,是强相互作用力的1/137。
4种相互作用在性质上看来有明显的差异,然而科学家们却在思索:自然界为什么有这4种相互作用?
这4种相互作用是否只有差异而无共同之处?
这4种相互作用能不能在一定条件下得到统一的说明?
其中一位研究者发现弱相互作用里的一种破缺对称性,即破缺手征对称性。
所谓对称性自发破缺理论,通俗地说,它认为一些不同的现象或规律可追溯到同一源头,最初有着共同的对称性。
后来由于种种原因对称性被自发地破坏,这样我们就可以从对称性来研究它们的共性,从对称性自发破缺机制来研究它们的特殊性。
弱电统一理论的成功,肯定了相互作用统一思想的正确性,促使许多研究者进一步去研究把强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用统一在一起的大统一理论,以及把引力相互作用也统一进去的巨统一理论。
人们进一步提出强、弱、电磁三种作用统一的大统一理论。大统一理论的结论之一是预言质子要衰变,这与实验结果有矛盾。
引力在其中的也有关系,将引力统一到这一图像中之所以如此困难,这是因为引力与其他三种自然力相比极其微弱。
不过,在某种意义下,引力和电磁力同样简单和易于处理,因为它只要求一种传达粒子,即无质量的引力子。
将引力包括到toe中的困难,可以通过考察四种基本力如何从一种统一的相互作用中‘分裂’出来而得到了解。
研究者认为这种‘分裂’应发生在宇宙由大爆炸中刚产生之时。
光子与中介矢量玻色子和胶子的本质差别之一,是光子没有质量,其他粒子却有质量。
光子因没有质量而容易被创造,且能够以原则上,在整个宇宙范围内传播。传达弱力和强力的玻色子则做不到这点。
在一次相互作用中,‘创造’特定玻色子组所需要的质量是按照量子力学的测不准原理向真空借来的。
但测不准原理指出,这些所谓的‘虚’粒子能够不时出现和随即消失,条件是它们不能存活过久以避免被宇宙‘注意’到它们的存在。
这样一个粒子的质量越大,它在短暂生存期需要借用的能量越多,它也就必须越快地偿还债务。这就限制了玻色子在完成任务并消失之前运动所及的范围。
局限在原子核内部的短程粒。但是,当宇宙很年轻时,它浸泡在原始火球的能量大海之中。
只要这一能量的密度足够高,即使是胶子和中介矢量玻色子也能从火球抽取足够能量而变成真实的粒子,并在火球中到处游荡。
那时,它们真正与光子等效,而不仅仅是类似;所有基本相互作用也都是同样强和远程的作用。
随着宇宙膨胀和冷却,它们逐步失去部分能耐,变成了我们看到的局限在原子核内部的短程粒子。
引力仍然独树一帜。根据最好理论,当作为整体的宇宙温度为时,引力与所有其他力一样强。
当宇宙开始平缓膨胀和冷却时,其他三种力仍然是统一的。
在开始之后秒、温度达到时,宇宙冷却到不能供养强力的载体,于是强力被局限在我们所见的距离以内。
到秒时,温度为,宇宙冷却到无法维持中介矢量玻色子,于是弱力也变成了短程力。
这是在整个宇宙的温度与地球上的粒子加速器迄今达到的最高能量相当的时期发生的——弱电理论之所以比qcd远为坚实可靠,这就是原因之一。
超弦理论是研究者追求统一理论的最自然的结果。
实际上自然界还存在另外两种相互作用力--弱力和强力。已经知道,自然界中总共4种相互作用力除有引力之外的3种都可有量子理论来描述,电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换“量子”来解释的。
但是,引力的形成完全是另一回事。
在一位伟大研究者的一个图像中,弥漫在空间中的物质使空间弯曲了,而弯曲的空间决定粒子的运动。
人们也可以模仿解释电磁力的方法来解释引力,这时物质交换的“量子”称为引力子,但这一尝试却遇到了原则上的困难--量子化后的广义相对论是不可重整的。
因此,量子化和广义相对论是相互不自洽的。
超弦理论最引人注目,它距完成超对称统一理论还相当遥远。
粒子理论的一个重要探索方向是关于超对称统一理论的研究,其目标一是把大统一理论扩大到包括万有引力在内,从而把四种基本相互作用统一到一起来。
二是探索夸克和轻子的内部结构,提出“亚夸克”模型,从而把自旋为半整数的费米子和自旋为整数的玻色子统一到一起。
超弦理论是人们抛弃了基本粒子是点粒子的假设,而代之以基本粒子是一维弦的假设而建立起来的自洽的理论,自然界中的各种不同粒子都是一维弦的不同振动模式。
与以往量子场论和规范理论不同的是,超弦理论要求引力存在,也要求规范原理和超对称。
毫无疑问,将引力和其他由规范场引起的相互作用力自然地统一起来是超弦理论最吸引人的特点之一。
少年影子窥探了萧希盼的想法,暗叹了一声,没做出打扰。
萧希盼现在即便是能力还处于最低处,但与少年影子这么相处下来,他也大概能知道少年影子的性子如何。
少年影子在窥探他,这些对他来说都无所谓,只要在这重重包围之下,寻得一丝生机,他就已经满足。
萧希盼接着考虑他刚刚考虑的那些。
在十维空间中,实际上有5种自洽的超弦理论,它们分别是两个iia和iib,一个规范为apin(32)/z2的杂化弦理论,一个规范群为e8×e8的杂化弦理论和一个规范为so(32)的i型弦理论。对一个统一理论来说,5种可能性还是稍嫌多了一些。
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