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爱因斯坦的“统一场论”手稿一页注释首次亮相

爱因斯坦的“统一场论”手稿一页注释首次亮相

作者: 姜戈看世界 | 来源:发表于2019-03-20 10:51 被阅读0次

    在耶路撒冷希伯来大学最近获得的爱因斯坦手稿档案中,首次发现了爱因斯坦关于统一场论的手写笔记和方程式的未公开过的页面。

    爱因斯坦的“统一场论”手稿一页注释首次亮相

    该页面是1930年出版的科学期刊文章附录的一部分,展示了爱因斯坦试图将所有基本力统一到一组方程式

    爱因斯坦的手稿

    根据该大学的一份声明,新发现的页面是爱因斯坦1930年在一篇关于统一场理论的科学文章中附带的附录的一部分,将所有自然的基本力统一到一组方程中。

    根据声明,以前认为丢失了,书面笔记的页面从最初的提交以来从未被看到或研究过。希伯来大学最近从北卡罗来纳州的私人收藏家手中收集的110份手稿页的档案中找到了长期遗失的笔记。许多新页面以前从未向公众展示过,包括从1944年至1948年写成的84页数学计算,以及一些给爱因斯坦的朋友和家人的信件。

    1935年,爱因斯坦写给儿子汉斯艾伯特的一封信中表达了他对欧洲纳粹情绪上升的担忧。爱因斯坦写道:“我有些担心地读到由德国强盗煽动的一股运动。” “但我相信,即使在德国,事情也在慢慢开始发生变化。我们只希望我们不会先发生战争。”

    希伯来大学是在1918年成立,爱因斯坦是该大学的创始人之一。爱因斯坦在1955年去世后,他将自己的个人和科学著作遗赠给大学档案馆,该档案今天拥有超过8万件爱因斯坦文物。

    四个基本力

    几个世纪以来,研究人员试图描述自然的所有基本力以及它们如何在单一理论中相互作用。爱因斯坦曾在这个理论上付出多年。

    在物理学中,场是受某种力影响的区域,例如重力或电磁。场论是指物理现象发生的原因,以及这些现象如何与自然相互作用。

    四个基本力是

    • 电磁相互作用:电磁学是指影响带电粒子的相互作用,特别是对于光的类型。这种力的粒子称为光子。
    • 强相互作用:这是将中子(中性带电粒子)和质子(带正电粒子)结合到原子内核中的力,原子是化学元素的基本单元。
    • 弱相互作用:这种力导致某些类型的放射性,并且对诸如电子,夸克和中微子等小粒子有活性。这种力的粒子是W和Z玻色子。
    • 引力相互作用:引力是影响宇宙所有部分的有吸引力的相互作用,无论大小。虽然未被发现,但这种力的理论粒子将是引力子。
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    爱因斯坦的工作

    苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔在19世纪中期创造了第一个关于电磁学的场论。然后在20世纪初,爱因斯坦推测他的广义相对论,这与引力场理论有关。

    爱因斯坦试图在20世纪20年代发展统一的场论,但他受到了阻碍,因为当时只知道部分力。虽然电磁学和引力得到了充分的认可,但对原子的研究还处于起步阶段。当时,电子和质子是唯一已知的亚原子粒子。

    爱因斯坦利用其他科学家的工作成果,将时空分为五个维度作为基础。具体而言,爱因斯坦关于时空的研究将占据四个维度,另外一组方程(麦克斯韦的电磁方程)是第五个维度。

    爱因斯坦关于该理论的第一篇论文是在1922年,与卡鲁扎克莱因在1921年发表的作品相呼应 。爱因斯坦在他生命的最后三十年尝试了两种方法尝试发展统一场论,但都没有成功。在他去世前一天,他甚至要求将他的笔记带给他。

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    弦理论

    爱因斯坦工作的一个局限首先是他的拒绝,然后是他对量子理论的无知。即使到今天,熟悉量子理论的科学家也难以提出统一的理论 。

    有许多方法正在考虑之中,最有希望的方法涉及弦理论。该理论描述为“将所有基本粒子描述为振动弦,不同的振动模式产生不同的粒子。”

    在20世纪80年代,物理学家得出结论,弦理论可以因其振动而起作用,类似于小提琴演奏不同音符的方式,从理论上说,自然界中不同的振动会产生不同的粒子。在20世纪90年代中期,爱德华·维腾提出了更为精确的弦理论,现在称为M理论,他将弦理论的维度从六个扩展到七个。

    该领域的工作正在迅速发展,但研究人员正试图通过研究粒子加速器(如大型强子对撞机)中产生的亚原子粒子来了解弦的更多物理特性。在其他方向中,大型强子对撞机实验旨在寻找超对称性,或者假定的数学性质。

    物理学家警告称,弦理论的弱点尚未得到数据的证实。还有其他统一场论的方法,如量子引力,试图用量子学的术语来描述引力。

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