p任何存在体都有一
联结场,当存在体运动时,该场结构的变化产生附属场,附属场的变化又产生新的下一级附属场,从而形成一由联结场和无穷级附属场组成的场体系,这个场体系就是该存在体的统一场。两个存在体之间
相互作用力的大小,由其统一场之间的相互作用决定,即其
联结场及附属场之间相互作用的合力的大小。
四种场
发展介绍
在十九世纪中期,人们就已经知道了四种能越过真空发生作用的现象。它们是:(1)
引力;(2)光;(3)电吸引和电排斥;(4)磁吸引和磁排斥。乍一看来,这四种现象彼此之间似乎根本无关,似乎没有什么必然联系。
电磁场
然而,在1864年到1873年这段期间内,苏格兰
理论物理学家麦克斯韦从数学角度分析了电与磁的现象。他发现自己得出了一些带有根本性的关系式--
麦克斯韦方程组,它们既可以用来描述电现象,又可以用来描述
磁现象,这证明两者是互相关联的。只要发生某种电现象,就必不可免地要发生某种确定的
磁现象,反过来也是这样。换句话说,我们可以提出一种叫做“电磁场”的提法。这种电磁场存在于
真空中,并在接触到空间中的一个物体时,就按照它自己在接触点上的场强来影响这个物体。
电磁辐射
不仅如此,麦克斯韦还证明,如果设法使电磁场以规则的方式发生振动,它就会从这个振动中心向各个方向送出一种辐射,辐射的速度等于光的速度。光本身就是这样的一种“电磁辐射”。麦克斯韦还预言存在着其他形式的光,不过它们的波长分别要比普通光长得多或短得多。二十多年以后,这两种光都被人们发现了。现在我们总是说整引力场
因此,本节开始时所提到的四种现象中,有三种(电、磁、光)已经结合成为一种场了。但还有引力场没有被考虑到。这样,我们就还有:(1)电磁场;(2)引力场。它们看起来似乎是两种无关的场。
出现
然而,物理学家认为,如果只存在一种场(这就是“统一场”),事情就会简单得多,因此,他们一直在寻找一种既能描述电磁效应,又能描述引力效应的理论,以便能够用一种场的存在去描述另一种场存在的本性。不过,现在看来,即使发现了这种能把电磁效应和引力效应结合起来考虑的方程组、我们也还是没有找到真正的统一场:自1935年以来,又发现了两种新的场。这两种场都只对亚原子粒子才有影响,而且只在不大于
原子核直径的距离内才起作用,它们就是“
强相互作用”和“
弱相互作用”。真正的
统一场论必须能把已知的这四种场都解释清楚才行。
四自然力
一、强力
原子核由带正电的质子和中子组成,它们聚集在约10-15m的范围内,为什么质子正电荷之间的库仑排斥力没有使核子飞散开来呢?那是因为核子之间存在一种能压服库仑斥力的强相互作用力――强力或核力。在原子核的尺度内强力比库仑力大得多,但强力是短程力,核子间的距离大于2×10^(-15)m时,强力很快下降消失,核子间的距离在(1-2)×10^(-15)m之间,核力表现为吸引力,小于1×10^(-15)m又表现为斥力,且随距离的减小斥力迅速增大。强力对维持稳定的原子核有重大的作用。
二、弱力
在基本粒子之间还存在另一种短程相互作用力,弱力的作用距离比强力更短,作用力的强度仅力强力的10^(-13)倍。弱力在β衰变中起重要作用,β衰变中放出电子和中微子,电子和中微子之间只有弱力作用。弱力也存在其它基本粒子之间。
三、电磁力
电力是两个带电粒子或物体之间的相互作用力,两个相互运动的电荷之间存磁力。从相对论的角度看,运动是相对的,电力和磁力应是一个统一的力,一个参考系中观察的磁力与另一个参考系中的电力是相互关联的。电磁力是长程力,电磁力在原子系统中起主导作用,电磁力使原子、分子聚集成实物,是实物的支撑力。在力学中常见的拉力、压力、扭力等弹力以及摩擦力,归根结底是电磁力,因为实物力乃正负电的复合系统。在近代科学技术的发展中,科技工作者巧妙地利用电磁力,制造出何等诱人的电子产品!在所有化学和生物变化中电磁力起着关键的作用。
四、万有引力
它是任何物体之间存的相互吸引力,相比之下,对一般物体,万有引力是很微弱的。但它是长程力,在宇宙的形成和天体的系统中起着决定性的作用,如太阳系、银河系的形成靠的万有引力,宇宙论离不开引力论。
强力和弱力是短程力,电磁力和万有引力是长程力。
强力在质子、中子、原子核的形成中起作用,电磁力和弱力涉及化学元素的形成。按现代理论,这四种力都是靠物质粒子(费米子)之间交换粒子(玻色子)来实现。强力靠交换交子(夸克之间)和π介子(核子之间),电磁力靠交换光子,弱力靠交换W和Z粒子,万有引力靠交换引力子。四种力的差别列表如下:
名称 强力 电磁力 弱力 万有引力
作用距离(m) –10^(-15) ∞ –10^(-17) ∞
相对强度 1 10^(-2) 10^(-5) 10^(-39)
作用时间(S) 10^(-23) 10^(-16)-10^(-20)10^(-10)-10^(9-16)
参考粒子 强子 带电粒子 核子、电子和中微子 有质量粒子
交换粒子 胶子和π介子 光子 W和Z粒子 引力子?
空间时间
构成宇宙最基本要素是空间和物质,时间反映了物质运动的先后次序,它们是统一的是不可分割的,假定有限大宇宙有一个物质的中心点发生运动,宇宙空间也就会跟着运动,如果宇宙空间不跟着运动,空间.物质.时间就不是统一的,就不存在宇宙,同样,宇宙空间的运动,中心点也会随之运动。我们从这一哲学思想得到一个宇宙的基本定律,任何物质都有属于自己的空间,物质的运动会导致空间的运动,速度会随着空间的增大而减少,空间的运动也会影响物质的运动。
太阳为例
先看看这一基本定律能否解释一直困扰人类的宇宙难题,以太阳系为例,太阳自转,太阳周围的空间随太阳转动,八大行星只是静止在弯曲运动的空间上,运动速度是随着太阳周围的空间增大而减小,太阳以及行星相对于运动空间是不消耗能量的相对静止,符合能量守恒定律,而牛顿的理论和能量守恒定律有矛盾,星球的自转牛顿只怪上帝蹬了一脚,而实际上空间运动速度是随着太阳周围的空间增大而减小,地球落在两面运动速度不同运动空间,靠近太阳一面的空间运动速度较快,远离太阳一面的空间运动速度较慢,较快一面的速度减去较慢一面的速度,刚好等于地球的自转速度,同时对地球产生压力,整个宇宙的运动空间互相叠加,对地球的运动造成影响,同时对地球产生更大的压力,这种力就是万有引力,可见空间运动的速度差对物体产生万有引力,也就是加速度对物体产生力的过程,和牛顿定律中的力对物体产生加速度是统一的,也符合广义相对论的惯性力等效万有引力理论,也能够清晰地解释了万有引力的超距作用,这是牛顿和相对论所不能解释的问题。事实上空间运动的速度差和空间弯曲的曲率.空间的叠加是产生所有宇宙自然力的原因,也就是统一场论,万有引力和磁力实际上是同一种力,比如电子在导线中流动产生运动空间,当两根导线电流同向时,导线之间的运动空间产生叠加,空间运动速度比导线外围的空间运动速度快,从而产生吸引力,而当两根导线电流方向不同向时,导线之间的空间运动速度相减,空间运动速度比导线外围的空间运动速度慢,从此而产生斥力,有人认为这是磁力子起作用,我们清楚地知道导线中电子运动就有磁力,电子不运动就没有磁力,难道电子运动就有磁力子,电子不运动就没有磁力子,这是不符合
物质守恒定律的。
统一场论
统一场论可以解释宇宙一切问题,包括宇宙起源,了解宇宙运动的本质就会发现爱因斯坦宇宙运动和牛顿惯性运动是不一样的,传统上物体的运动速度是单位时间内走过的距离,当物体在引力场中或高速运动时使用牛顿力学去计算就不准确了,必须应用相对论,由于我们生活在慢速的世界很难理解宇宙,我们必须从宇宙的角度去看宇宙,而不能从人的角度去看宇宙,就可以解决所有和宇宙运动有关的问题,例如相对论认为物体在引力场中或高速运动时,物体的时间.体积.质量等参数会发生变化,为什么 ?传统上在惯性系中单位时间内从一点到另一点的速度为一,如果两点之间放入第三点,速度是不会改变的,但从宇宙的角度去看速度加快了,放入的点数越多速度越快,就如从人的角度去看单位时间内我们做的事越多,办事速度越快,宇宙运动的速度也是一样,单位时间内运动物体扫过质点的数量越多,其速度越快,相对于运动物体,这些点相对速度也越快,这说明了质量越大的天体,其相对速度也越快,和高速运动的物体产生效应是一样的,时间.体积.质量等参数会发生同样的变化。在惯性系统,由于物体运动速度很慢,空间的运动速度.时间.体积.质量等参数发生的变化很小,可以忽略不计。
1992年
深圳海天出版社出版的《统一论》,和2001年
湖南科学技术出版社出版的《破解科学统一之谜》两书是中国人王习加、吴建勋提出的统一思想理论。其中,他们提出了一种统一场的解决方案。他们在研究场与能量的关系之中,发现能量才是存在的本体,场只是反映能量体系变化情况的一个物理范畴,因而支撑宇宙体系并维持其运行的是能量,而研究场是为了发现能量的运行规律。他们继承牛顿《
自然哲学的数学原理》的精神,提出了统一哲学的数学原理,这样,人们终于见到统一场的曙光,他们给出了全新的统一场的解。这个解是这样表述的,即统一场定理:两个存在体之间相互作用力的大小,由其统一场之间的相互作用决定,即其联结场及附属场之间相互作用的合力的大小。结合联结场定理和附属场定理,统一场终于展现在人们的面前。根据这一定理,目前的四种相互作用力都得到了统一,可以用一公式进行计算,作用原理也取得了一致。在他们看来,统一场问题已经得到解决。