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此事早已众所周知。
第一个统一可以追溯到伽利略和牛顿时期。
使物体加速向地面运动的重力,以及月球对地球或地球对太阳的引力,这是万有引力的两种不同表现形式。
天体引力和地球重力是同一种力。
这是苹果掉在这位伟大的英国科学家头上的故事所告诉我们的。
第二个统一花了两个世纪才实现,让我们统一把电磁称为光子所携带的力。
自从法拉第、赫兹、麦克斯韦和洛伦兹证明电现象产生磁效应,反之亦然,一切都变得简单而自然。
用少量优雅的公式来描述迥然不同的现象。
之后当人们发现,是光子传播了这种相互作用,而可见光只不过是一种特殊的电磁波,即传播的磁场扰动时,光学也成为这个家族的一部分。
随着电磁学和弱力的统一,将三种基本相互作用(也包括强核力)考虑为单一超力的不同表现形式的趋势已势不可挡。
机制很简单。
这三个基本相互作用由三个称为“耦合常数”
的数字来描述,它们定义了力的强度。
常数越大,力的强度就越大。
这三个常数的值是众所周知的。
如果用1来表示强力的耦合常数,则电磁力为1137,即电磁力比强力弱100倍,弱力约为强力的百万分之一。
这些显著的起始不平等被一种机制削弱了,我喜欢称之为“动态社会正义”
,这个机制已经在无数实验中得到验证。
耦合常数的值,即力的强度,并不是一成不变的静态值。
简而言之,这些常数不是恒量,而是取决于能量。
随着能量的增加,强者变弱,弱者变强。
这种奇怪的动态已经通过高能碰撞得到了验证。
碰撞的能量增加得越多,电磁力和弱力的表现强度增加得越多,强力的表现强度则减少得越多。
这种机理是电弱统一的基础。
当有足够的能量产生W和Z玻色子时,弱相互作用的强度增长到一定程度,我们可以通过实验来验证数十亿年来没有人看到过的电弱统一。
在大型强子对撞机中,同样的机制得以重现。
随着能量的增加,强耦合常数变得越来越小,弱耦合常数不断增大,两个值越来越接近。
根据这一趋势,一些理论预测,在极高的能量下,强、弱和电磁耦合常数将达到一个非常相似的值,这三种基本力的强度实际上是相同的。
所需的能量值尚未达到,而且很可能,至少在不久的将来也很难达到这个能量值。
不过,终局似乎可期。
在进行这些推断的过程中,人们发现新粒子的存在,比如超对称预测的那些粒子,将导致这三个相互作用决定性地收敛到一个明确定义的点。
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