2010年12月5日星期日

理论物理已经完备了吗?(3)

不同的物理参数值之间可以观察到这些关系。然而,人择原理的确为许多令人注目的数值关系提供了某种解释。不是完全令人满意的人们不由觉得应该存在某种更深刻的解释。此外,不能解释宇宙中的所有区域。例如,太阳系肯定是存在先决条件,先决条件还包括更早代的邻近恒星,重元素可由核聚变在这些恒星中形成。甚至我整个银河系也是必需的但是似乎其他星系没有必要存在更不用说在整个能观测到宇宙中大体均匀分布的看得见的亿万个星系了宇宙的大尺度均匀性使如下的论证非常难以使人信服,像在一颗小行星上的某种复杂的分子结构这么外在微不足道的东西决定了宇宙的结构,这颗行星绕着一颗在相当典型的螺旋星系的外部区域的一颗非常平凡的恒星公转。如果我不准备借助于人择原理,就需要某种统一理论来解释宇宙的初始条件和各种物理参数值。然而,要一蹴而就地杜撰出一种包罗万象的完整理论是太困难了虽然这似乎不能阻止某些人这么做,每周都从邮政收到两三种统一理论)相反的要做的寻找局部理论,能描述在忽视或以简单方式去近似某些相互作用下的情形。首先把宇宙的物质内容分成两个部分:物质”即为诸如夸克、top93电子和缪介子等粒子,以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等。物质粒子由具有半自旋的场来描写,服从泡利不相容原理,该原理保证同一状态下最多只能有一颗同类的粒子。这就是能有不坍缩成一点或辐射到无穷远去的固体的原因。物质要素又分成两组:由夸克组成的强子,以及包括其余的轻子。相互作用被唯象地分成四个范畴。依照强度依序为:强核力,这只是强子之间的相互作用;电磁力,带电荷的强子和轻子之间的相互作用;弱核力,所有强子和轻子之间的相互作用;最后还有迄今为止最弱的即引力,任何东西之间的相互作用。这些相互作用由整自旋的场所表示,这些场不服从泡利不相容原理。这表明它同一态上可有许多粒子。电磁力和引力的情形下,其相互作用还是长程的这标明由大量物质粒子发生的场可以叠加起来,得到宏观尺度上能被检测到场。正因为这些原因,首先获得为之发展的理论:十七世纪牛顿的引力论,以及十九世纪马克斯韦的电磁理论。牛顿理论在整个系统被赋以任何均匀的速度时保持不变,而马克斯韦理论定义了一个优越的速度—光速,所以这两种理论在实质上是相互矛盾的人们最后发现,牛顿引力论必需被修正,使之和马克斯韦理论的不变性相协调。爱因斯坦在1915年提出的广义相对论达到这种目的

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