万有引力定律普遍适用吗,怎么证明万有引力定律是对的

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-11-26 19:26:24

万有引力定律普遍适用吗,怎么证明万有引力定律是对的(1)

就目前所知,宇宙是由四种基本自然力维系在一起的——电磁力、强核力、弱核力以及引力。其他无论什么力,比如把分子结合在一起的范德华力,都来自于这四种基本力。

万有理论

每发现一种基本力,都有相应的理论能够进行准确描述。但物理学家认为,这四种基本力在宇宙大爆炸的第一时刻是统一在一起的。随着空间膨胀,温度降低,最初的统一力分为目前的四种基本力。因此,物理学家相信,四大基本力在更深层次上可以通过同一个理论来描述,这个终极理论被称为“万有理论”或者“大统一理论”。

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四大基本力

麦克斯韦是万有理论的先驱,他首先把电场力和磁场力统一成了电磁力。此后,在杨振宁提出的杨-米尔斯理论框架下,电磁力和弱核力得到统一。在电弱统一理论的基础上,强核力也被统一,由此发展出了粒子物理标准模型。

粒子物理标准模型能够非常精确地描述粒子加速器中发生的一切,并能预言未知粒子的存在,例如,几年前刚找到的希格斯玻色子。虽然这套量子场论取得了巨大的成功,但它不是终极理论,因为引力没有被统一。

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粒子物理标准模型

电磁力、弱核力和强核力的共同之处在于它们都具有量子特性,可以通过量子场论进行精确描述。但万有引力与其他三种基本力不同,因为它没有量子特性,目前无法被成功量子化,我们需要量子引力理论。

牛顿最早提出了引力理论——万有引力定律,但它无法适用于强引力场的情况。后来,爱因斯坦创立了新的引力理论——广义相对论,它的适用性远大于万有引力定律,这是目前为止最成功的引力理论。目前的问题是,广义相对论和量子场论无法统一,物理学家希望能够找到统一这两套理论的万有理论。

万有理论的问题

不过,“万有理论”这个称法会有点误导人。这是因为在大多数情况下,使用万有理论来解释是完全不切实际的,它当然不能解释一切。举个例子,通过这个理论来解释化学反应是不现实的,更不用说解释人类行为。

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