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宇宙间的基本作用力到底是怎么产生的?答案牵涉到万物的本质!

 宇宙时空探索 2020-11-16

弦理论是最近几十年才出现的一种关于描述宇宙万物的新理论,但到目前为止,还没有实验能证明那些微小弦的存在,有些物理学家认为,这一尚未验证的物理学分支,其所做出的预测与实验室里的实验和望远镜的太空观测没有任何关系,物理学是一种实验科学,靠实验得出结论。

从一开始,很多科学家认为弦理论太脱离现实了。坦白地说,这套理论的演化过程异乎寻常,充满巧合,更加令人难以置信,它的诞生也成了传奇。

20世纪60年代晚期,一位年轻的意大利物理学家威尼采亚诺寻找一个方程组用来描述强核力,也就是在原子核内使每个原子内的质子和中子紧密结合的强力胶水,他无意间在一本满是灰尘的数学史书中找到一组200年前的旧方程式,最先由瑞士数学家莱昂哈德-欧拉写下。

威尼采亚诺惊讶地发现,那组被视为数学游戏的欧拉方程竟然似乎能用来描述强核力,他很快发表了一篇论文,并因那次意外发现一举成名!但不管欧拉方程式怎样被发现的,它奇迹般地解释了强核力,展现了其理论价值,弦理论也就此诞生。

通过学者间的不断传播,欧拉方程最终来到一位年轻的美国物理学家面前,他就是李奥纳特-苏士侃,他躲进自己的阁楼潜心研究,认识到那个古老的方程从数学角度描述了强核力,而透过抽象的符号他发现了一些新的东西。

他得出的一个结论就是,那个方程在描述一种粒子,这种粒子存在内部结构,它可以震动,具有一定功能,而不仅仅是一个点粒子。后来他逐渐认识到,方程所描述的是一种弦,一种有弹性的弦,如同橡皮圈,或者剪断的橡皮圈,它不仅能够伸长和收缩,还可以摇摆。

苏士侃详细记录下了他的发现,介绍那一革命性的关于弦的构想,但在发表之前,他的论文还需通过专家组的评审,但是专家组并没有采纳他的论文思想。同时,主流观点认为粒子就是点,而不是弦。

几十年来,物理学家们对微观粒子特性的探究都是通过让粒子高速对撞,并对碰撞进行研究,而碰撞后大量倾泻的粒子让他们认识到,大自然远比他们所想复杂,几乎每个月都能发现新的粒子,简直就是粒子界的人口爆炸。

在新粒子大家庭中,科学家们不仅发现了事物的构成,摒弃弦理论的物理学家们还做出了一个奇特而惊人的预言,自然界的作用力也可以通过粒子进行解释。

用磁性来举个例子,电磁作用的媒介子是光子,这种光子媒介子传递越频繁,磁性吸引就越大。科学家们还预言,正是这种媒介子的交换产生了我们所感知的作用力。

实验证实了上述假设,同时还发现了电磁作用中的媒介子,强作用和弱作用媒介子。借助这些新发现的粒子,科学家们得以接近爱因斯坦整合宇宙作用力的梦想。虽然标准模型可以解释三种规范微观世界的作用力,却不能解释人们最熟悉的一种力,引力。而弦理论把弦看作宇宙万物的最基本组成结构,不但能成功解释微观世界的三种作用力,还能把我们最熟悉的引力融合进来!

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