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爱因斯坦晚年一直致力于大统一理论 , 但终其一生 , 也未能在大统一理论上有多大的建树 。
以当代的视角来看 , 爱因斯坦的大统一之路之所以无法成功 , 是因为走偏了方向 。
在物理学乌云系列 , 我已经说过 , 解决乌云的意义就在于物理学的统一 , 直到完成万有理论 。
在具体的实践上 , 就是统一四种基本力 。
在四大基本作用力中 , 强力和弱力是最晚发现的 , 也是最陌生的两种力 。
在100年前 , 那时候我们认为自然界都是由引力和电磁力控制的 。 毕竟这两种力的作用范围趋近无穷远 , 所以在宏观物体上的表现十分明显 , 很容易发现 。
在爱因斯坦晚年的时候 , 虽然弱力已经被发现 , 但是还没有获得主流学界的认可 。
爱因斯坦时代的大统一理论只是统一引力和电磁力 。 那时候弱力还没有成气候 , 强力还没有被发现 。
而现在我们说的大统一理论是尝试统一电磁力 , 弱力 , 和强力的物理理论 。
并非是爱因斯坦时期的大统一理论的延续 , 而是另一种新理论 。
爱因斯坦时期的大统一理论如今早已被抛弃 , 主要原因是引力是最难统一的一种力 , 引力是应该被放在最后被统一的 。 正确的思路是先统一电磁力和弱力 , 然后再统一强力 , 最后再统一引力 。
这种思路之所以被广泛接受 , 是因为有两个重要的支持 。 一个是电弱理论的成功 , 另一个是大爆炸模型的推断 。
在理论上 , 如果我们不断加热物体 , 那物体必然会分解成分子和原子的气态混合物 。
倘若再提高温度 , 那原子会继续分解成电子 , 中子和质子 。 如果再继续升高温度 , 中子和质子就会继续分解成夸克 , 中微子这样的基本粒子 。
如果再提高温度 , 比如达到普朗克温度 , 则所有的基本粒子都会融合在一起 , 形成共同体 。 这时候四种基本相互作用力也就会变成同一种作用 。
在量子力学中 , 保证物理规律成立的最低时间尺度不能低于普朗克时间 , 普朗克时间大约为10^-43秒 。 也就是说 , 小于普朗克时间的变化都不具备任何物理意义 , 所以我们才说 , 在物理理论中 , 时间的最小值就是普朗克时间 。 空间的最小尺度就是普朗克长度 。
大爆炸模型预测 , 宇宙中所有的粒子和四种基本作用力都起始于大爆炸之初的奇(qi)点 。
在宇宙大爆炸的第一个瞬间 , 也就是在第一个普朗克时间内 , 宇宙温度曾处于普朗克温度 。 所有的力和物质都是同一种事物 。
当宇宙的年龄超过第一个普朗克时间后 , 温度降到10^31摄氏度 , 时间为10^-35秒时 , 物理规律才开始生效 , 这一阶段引力率先与其他三种力脱离出来
当时间达到10^-32s时 , 温度降至10^26摄氏度 。 强力又脱离出来 。
当时间达到10^-12s时 , 温度降至10^15摄氏度 , 能量为100Gev 。 弱力和电磁力再次脱离 。 至此 , 四大基本作用力全部完成分离 。
大爆炸之后的宇宙平均温度逐步降低 , 引力 , 强力 , 弱力和电磁力依次分离开来 。
逆行推理 , 只要我们在粒子对撞机中不断提高粒子撞击时的能量和温度 , 就能看到电磁力率先会合并弱力 , 再合并强力 , 最后合并引力 。
但是目前的实验装置创造的能量和温度 , 只能够看到弱力和电磁力的合并 。 还远不足以达到合并强力和引力的程度 。
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