爱因斯坦的未竟之梦物理规律的大统一.PDFVIP

统一之路-125-160028-zwj yanxuemei 2016 年 第 61 卷 第 1 期： 1 ~ 5 《中国科学》杂志社 125个科学前沿问题系列解读 评 述 SCIENCE CHINA PRESS “Can the Lawa of Physics Be Unified?” from Science, 2005 爱因斯坦的未竟之梦: 物理规律的大统一 ①* 杨金民 , 王飞 ① 中国科学院理论物理研究所, 北京 100190; ② 郑州大学物理工程学院, 郑州 450000 * 联系人, E-mail: jmyang@ 2010-00-00 收稿, 2000-00-00 接受, 2015-09-07 网络版发表 摘要 本文对物理学中的统一理论的发展历史和目前的现状展开综述. 从牛顿的天和地的统一, 到麦克斯韦的 电、磁、光的统一; 从爱因斯坦的时间、空间和物质的统一, 到电磁作用和弱作用的统一. 对一些未成功的统一 理论 ( 引力和电磁的统一、强作用和电磁作用以及弱作用的统一、夸克和轻子的统一、超对称大统一) 也给予简 要介绍. 最后评述目前正在尝试的试图把所有相互作用都统一进来的超弦理论. 关键词 大统一, 规范理论, 超对称, 超弦理论 东临碣石观沧海, 洪波滚滚天际来, 苍穹尽处水 提出了三个运动定律来描述质点的运动规律. 结合 连天, 宇河一统在此间. 其实, 人类一直在追求对自 万有引力, 牛顿定律可以描述宇宙中天体的运动, 把 然界各种物质起源的理解以及各种相互作用的大统 地上的运动和天体的运动用数学的方式联系了起来, 一, 这体现了人类对物质世界本源和谐统一的一种 这也是物理学真正意义上的第一次统一. 牛顿定律 信念. 古往今来, 人们一直企图从统一的角度来理解 是经典物理学的基础, 可以成功的描述宏观、低速的 世界的物质基础和基本规律, 无论是古希腊还是古 质点运动问题. 此后, 人们也尝试用牛顿定律把“热、 代中国, 都产生过朴素的唯物论, 把万物的本源归结 光、化学”等现象描述为流体粒子间的瞬时相互作用. 于具体的物质形态或者是“原子”和“气”等, 试图从本 源统一的角度来理解形形色色的物质世界. 统一是 1.2 物理学的第二次统一 ( 电、磁、光的统一) 物理学发展的主旋律, 统一之路曲折漫长, 统一之美 在经典物理的发展过程中, 人们逐步认识了电 引无数英雄竞折腰. 统一不仅是爱因斯坦的梦想, 也 作用、磁作用以及满足平方反比定律的静电力和磁力 是众多物理英豪的毕生追求. 本文将对物理学中的 的相似性. 奥斯特实验以及电磁感应定律发现后, 法 统一之路展开简要的评述, 不仅介绍已经成功的统 拉利以惊人的直觉引进了“ 电力线”和“磁力线” 的概 一理论, 也将提及一些优美的不成功的统一尝试, 最 念, 抛弃了瞬时“超距”作用的观点; 而基于“库伦定 后评论正在进展中的终极大统一理论. 律” 、“毕奥-萨伐尔定律”和“法拉第电磁感应定律”, 麦克斯韦提出了电场和磁场的统一数学描述,