科学家们追求的终极目标,万物理论距离我们还有多远?

发布者:丹江水暖 2022-12-30 08:12

如今我们知道,自然界存在四种基本作用力,分别是强力,弱力,电磁力和引力。近百年以来,科学家不断致力于能够统一这四种基本作用力,也给出了统一这四种基本作用力之后描述万物理论的基本模型,如下图所示:

通过该模型可以看出,随着能量的一步步增强,基本作用力开始统一在一起。理论上当能量达到10^19GeV时,引力就会和其他三种作用力完成统一,不过目前人类还很难创造出如此高的能量。

在上世纪70年代,科学家们已经完成了与弱力的统一,也就是电弱统一理论,该理论也成为了后来的大统一理论。

而之后的粒子标准模型正是应用了大统一理论,将各种物理量统一了起来,不过并没有包含引力。通过寻找希格斯玻色子,科学家们也证实了大统一理论中的基本观点,比如说“自发对称性破缺”。

不过,大统一理论有一个致命缺陷,那就是始终不能把引力引入进来,引力好像就是一个“刺头”,始终无法与其他三种基本作用力走到一起,这让科学家们很头疼,他们不相信大自然有两套大自然法则,于是开始了假想中的引力传播子,也就是引力子。

不过几十年过去了,科学家们仍旧没有发现引力子的存在。

在这期间,弦理论的出现也间接地终止了科学家们寻找引力子的步伐。因为弦理论提供了另一种诠释引力的方法,认为引力就是一种“量子场”,万事万物都是由最基本的弦组成的,这些弦比电子还要小很多。

弦有不同的振动方式,而振动方式的不同就会形成不同的基本粒子,这就是弦理论的核心所在。之后经过不断发展的弦理论又分化出了很多不同的版本,比如说超弦理论,M理论,膜理论等。

不过虽然弦理论已经有几十年的历史,不过很难找到相关证据加以证明,弦理论更多地还是停留在相对复杂的数学计算层面,而且相当晦涩难懂。

科学家在标准模型下努力寻找假想中的引力子,但几十年过去了,仍旧没有找到。虽然广义相对论表明,引力只是时刻能够弯曲的表象,从这点上来讲引力根本就不存在,但是科学家仍旧希望在微观层面重新解读引力,试图完成四种基本作用力的大统一,找到万物理论!

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