【正文】 正是經(jīng)過了否定之否定的發(fā)展，規(guī)范統(tǒng)一場論在克服了舊理論的片面性之后 ，吸取了前者各自的合理因素，帶來了成 功的希望。 第三，是一個科學理論取得成功的又一個重要因素是避免任何片面性。從理論方面來看，對弱力場和強力場的認識取得了較大的進展。從愛因斯坦的幾何統(tǒng)一場論看，它沒有成功的原因是多方面的，其重要的 原因在于，在他提出幾何統(tǒng)一場論及其后的一個時期內(nèi)，人們僅僅知道電磁場和引力場，對于強作用與弱作用場的認識還相當不足。并且我要說這個卓見正是今天物理學的一個主題。雖然愛因斯坦沒有完成該理論，但是，他關于統(tǒng)一場論的創(chuàng)見是卓越的，正如著名物理學家楊振寧評價道：“有些時候有些人就有這種印象，認為統(tǒng)一的思想是愛因斯坦在他老年中的一種痼見，是的，這是一種痼見。”愛因斯坦絲毫沒有動搖自己的信念： 全部自然界，特別是全部物理學是一個統(tǒng)一的整體。 盡管大統(tǒng)一理論與超大統(tǒng)一理論還沒有實現(xiàn)，但是，人們正在向著更完美的方向發(fā)展。按照 大統(tǒng)一理論的觀點，在能量很高時，三種場本是一種東西；而在低 能量時，三種場的差別才呈現(xiàn)出來。 雖然楊 — 米爾斯的理論提出之后，由于它在描述各種相互作用時，存在著 無法得出量子質(zhì)量的困難，因而被冷落了十幾年，但是，自從 1967年，溫伯格和薩拉姆利用希格斯提出的真空自發(fā)破缺概念，克服了楊 — 米爾斯理論的困難，成功地建立了弱、電統(tǒng)一理論之后，規(guī)范統(tǒng)一場論獲得了極大的成功。他 們把物理學中的對稱性由整體不變推廣到局部不變，并 通過規(guī)范場來描述基本粒子及其相互作用。但是，海森堡過于樂觀了，他的研究工作雖取得了某些進展，但未能把統(tǒng)一場論成功地建立起來。即從量子場論的角度 ，試圖通過基本粒子的統(tǒng)一來建立新的統(tǒng)一場論。它將被遺忘，但是將來會被重新發(fā)現(xiàn)，歷史上這樣的先例很多。但是，他沒有獲得所 期望的成功。當然，愛因斯 坦 所倡導的統(tǒng)一場論，僅僅是要統(tǒng)一電磁場和引力場，這同我們現(xiàn)在所講的要實現(xiàn)四種場統(tǒng)一的統(tǒng)一場論有著重大區(qū)別。 場的概念是物理學家法拉第首先于 19世紀 30年代提出來的。為了實現(xiàn)這一 日標，他在創(chuàng)立狹義相對論和廣義相對論之后，緊接著就開展 了 統(tǒng)一場論研究。例如：牛頓力學將天上運動與地上運動相統(tǒng)一，愛因斯坦將時間與空間相統(tǒng)一，大大增強了人們對自然界的理解力，提高了人們的認識水平。因為事物的現(xiàn)象是雜亂 紛繁的，而其本質(zhì)是簡單的，邏輯上是 無 矛盾的?？磥泶蠼y(tǒng)一理論尚有許多問題需要探索。雖然實驗如此難做，但由于意義重大，目前全世界還是有許多實驗小組在積極進行這項實驗。一個質(zhì)子平均經(jīng)過 1031年才蛻變 (要知道，現(xiàn)在太陽的年齡還只有約 109年 )!就是說，即使我們“目不轉(zhuǎn)睛”地盯著 1031個質(zhì)子 (約 17 噸 )進行觀察，一年內(nèi)也才只能看到其中一個質(zhì)子發(fā)生了蛻變。 質(zhì)子會蛻變幾乎是惟一可在地球上進行的檢驗大統(tǒng)一理論的實驗。 弱電統(tǒng)一理論的成功，使得許多物理學家去探索建立弱作用、電磁作用和強作用三者相統(tǒng)一的所謂大統(tǒng)一理論。只有能量高于 102GeV 也就是距離小于 10—16cm 時，弱作用的強度才變得與電磁作用差不多。 目前，溫伯格 — 薩拉姆 — 格拉肖理論已為人們描繪了弱作用和電磁作用相統(tǒng)一的一幅非常清晰的物理圖像。這三種粒子已在 1983年的 1月和 6月被發(fā)現(xiàn)了。 1954 年，楊振寧和米爾斯提出了規(guī)范場理論，這意味著傳遞相互作用的場是矢量場，稱為規(guī)范場。弱作用描述粒子的衰變過程。 弱作用與電磁作用也十分不同。 (2)兩種作用與距離的關系十分不同，電磁作用是長程力而強作用是短程力。只有在天體和宇宙學中， 由 于涉及的質(zhì)量很大，而正、負電荷又幾乎相消，引力才起了主要作用。因此，引力與電磁力相差非常懸殊?？梢?，引力在任何距離上都比電磁力弱得 多。兩個質(zhì)子之間的電磁力(這里是庫侖力 )為 Fe=22re 庫侖力與距離平方成反比，而其間的萬有引力為 Fg=22rGmp 引力也是與距離平方成反比的。人們最先了解電磁相互作 用 ，這里我們以電磁作用為標準來進行比較。同時，強力場可以使中子與質(zhì)子結合成一個相對穩(wěn)定的體系，弱力場卻是 β 衰變等運動過程中必不可少的重要因素。各種具體的場之間有著相差懸殊的特征。然而，他尋求統(tǒng)一理論的信念和熱情卻一直鼓舞著后繼的學者們?，F(xiàn)代的物理理論又試圖將這四種基本作用力統(tǒng)一起來。 從物理學的發(fā)展來看，物理學理論的統(tǒng)一經(jīng)過了以下階段： 1687年，牛頓力學理論統(tǒng)一了地上的運動規(guī)律與天上的運動規(guī)律； 1831年，安 培和法拉第 的工作統(tǒng)一了電學與磁學 ； 1873年，麥克 斯 韋的電磁場理論統(tǒng)一了電磁學和光學； 1905 年，愛因斯坦的狹 義 相對論統(tǒng)一了空間與時間 概念，而在牛頓力學那里，時間與空間是分離的； ’ ， ’ 1916年，愛因斯坦的廣義相對論統(tǒng)一了空間、時間與物質(zhì)。 如果這種理論能夠成功建立，那就意味著人類對 自然界的本質(zhì)有了更深刻的認識。 現(xiàn)在物理學家們?nèi)?在努力建立四種相互作用都能統(tǒng)一起來 的大統(tǒng)一理論。 上世紀 30 年代，愛因斯坦就曾企圖把萬有引力和電磁力 統(tǒng)一起來，但沒有成功。 1680 年牛頓用萬有引力定律統(tǒng)一了天上和地上的引力。 4．弱力 弱力也是作用在各種微觀粒子 (光子等除外 )之間的一種作用力．如一些不 穩(wěn)定的 原子核，從核內(nèi)會自發(fā)地射出電子流，就是弱力引起的。 它與電荷無關，無論粒子是否帶電，此力都存在， 正是這種力把原子核內(nèi)的質(zhì)子及中子緊緊地束縛在一起。 電磁力比引力的強度大得多 。 由于 分子或原子都是由帶電粒子組成的，它們之間的作用力主要就是電磁力。 2．電磁力 電磁力是指帶電粒子或帶電的宏觀物體之間的作用力。 重力就是地球?qū)ζ浔砻嫔系奈矬w的引力產(chǎn)生的，如忽略地球自轉(zhuǎn)影響，物體所受 的重力 就等于引力。下面分別作一簡單介紹。 自然界中的四種基本作用力 我們已經(jīng)知道的力有重力、彈力和摩擦力．在生活和技術上還會遇到很多力．例如 氣體的壓力，水的浮力，膠帶的黏合力，帶電小球之間、 兩磁極之間的引力或斥力以及 在微觀世界中存在這樣或那樣的力。