发信人: 2sinxcosx(2sinxcosx)
整理人: 2sinxcosx(2001-07-01 14:14:23), 站内信件
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作者：烈火战车
久日不曾逛这个沙龙，不知为何近日人气
如此不旺？因在假期，稍有时间，便打算
随意在此敲些文字，侃侃当今的理论物理。
这主要将谈我所喜欢的相对论和理论高能
物理。但是手头却无任何标准的参考文献，所以
一时只能凭记忆和我的理解。不可避免地，
其中有许多错误，欢迎指正！也有另外一
些，是我自己的偏好，欢迎交流。但总的
说来，因为是随意敲下的贴子，充满随意
性。请勿转载，以免误导。
时至世纪之交，顺祝各位节日快乐！
烈火战车
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若果说2001年元旦方是新千年的开始的话，
那么现在来看看世纪之交的理论物理学，
无疑恰是时候。
回首一百年以前，普朗克和爱因斯坦的划
时代的工作，分别宣告了量子力学和相对论的
诞生。这无疑是理论物理学发展史中一次
伟大的革命，也给整个二十世纪的物理学
，带来了空前的繁荣。
物质，时间 和空间， 一直是使人类困惑，
又促使人类去思索的主题。量子力学的诞
生，使得人们对于物质的基本组成，极其整个
微观世界，有了一个全新的认识，同时也对
许许多多约定俗成的日常观念，提出了强有
力的挑战。通过量子力学，我们知道所有的
物质，都是有原子构成的。而此刻的原子，已
不再是古希腊哲学家眼中那样一个抽象的名
词，它已经具有了一种实在的意义，因为原
子有结构！它是由更小的质子，中子和电子
构成的。通过量子力学，我们也知道这样一
些被称作粒子的物质，已经不再具有经典的
意义，因为它们同时又具有波动性，这样看
似十分矛盾的图象，在量子力学中，得到了
很好的统一。通过量子力学，我们也知道，
决定论，在一定的范围内，不再成立，不确
定性原理告诉我们，一旦我们精确地测到粒
子的位置，那么不可避免地，对它的动量我
们将一无所知，反之亦然。在哲学上，它使
得实证论者和实在论者之间发生了旷日持久
的争论，这使得人们对主体与客体关系的认识，也达到了
一个更高，更深的层次。狭义相对论的确立，
改变了人类的绝对时空观。它第一次使人们
知道时间与空间，不再具有绝对的含义，它
们的量值，同时依赖于观测者。而广义相对
论的发现，进一步地推广了时空具有相对性
的这种观念，同时创造性地认为时空的结构
依赖于周围的物质，继而定量地将时空与物
质巧妙地结合了起来，从而使得人们对于这
样的一个世界，有了崭新的认识。
随后的一百年中，以量子力学和相对论为基
石的理论物理学得到了迅猛的发展，也诞生
了许多新生的学科与分支。在微观领域，我
们发现核子依然具有结构，它们之间也通过
交换更小的粒子发生相互作用。至今为止，
我们知道，物质世界存在着四种基本相互作
用，即强，弱，电磁和引力相互作用。为了
描述这些相互作用，我们将量子力学与狭义
相对论有机地结合起来，诞生了量子场论。
其中，最为成功的莫过于描述电磁相互作用
的量子电动力学(QED)。它将电磁场量子化，
认为宏观上看来连续的电磁场，实际上是又
光子组成的，而带电粒子间的作用，都是通
过相互交换光子而实现。这样计算出来的结
果，尽管采用的是一种微扰的近似方法，但
与实验吻合到了一种惊人的程度。这无疑是
对量子力学和狭义相对论两者强有力的支持。
在宇观领域，由于广义相对论的创立，使得
人们从科学的角度来探索宇宙成为可能，由
此而诞生了天体物理学和宇宙论。其中一个
最大的发现，便是我们的宇宙居然不是静态
的，而是在随时间而演化！从而在空间上，
宇宙也许不再是我们从前想象的那样无边无
限，而是一个无边有限的封闭体系；在时间
上，也许它不再是无始无终，而是一个有寿
命的实体！
对物质结构的探索，是粒子物理学的主要任
务。纵观整个二十世纪粒子物理学的诞生与
发展可谓峰峦迭起，波澜壮阔！完全称得上
是一个激动人心的时代。从量子力学，到量
子电动力学，再到量子色动力学(QCD)，到
电弱统一理论，到标准模型，到巨统一理
论，再到今天的超引力理论，超弦理论，和
宣称要“包容一切的”M 理论；无不体现了
数代理论物理学家的智慧和气魄！粒子物理
学发展中的两个主题，便是分隔与统一。一
方面，人们相信所有的物质都是又一些共同
的基本粒子所组成。它们通过不同的相互作
用结合起来构成了宏观上形形色色的物体。
例如，夸克间通过交换胶子实现强相互作用，
从而构成质子和中子，另一方面，人们相信
在现实世界中四种不同的相互作用，在更高
的能量区它们实际上是统一而不可区分的，
比如说在宇宙的早期。这样，将四种相互作
用统一起来，始终是理论粒子物理学家的一
个梦。而且一定程度上，他们已经取得了很
好的成果。至此，他们在形式上已经将弱相
互作用和电磁相互作用统一了起来，形成了
弱电统一理论，后来又将强相互作用合并进
来，形成了标准模型，虽然这个模型依然有
待进一步被实验证实，但其有效性似乎无法
替代。接下来，人们便是向最后一道难题挑
战：将引力相互作用也统一进来。
其实，事实的发展，远远没有现在几句化所
写的那么简单，恰恰相反，每每往前走一步，
都需要乃至是上代人的努力与探索。这儿，
仅举一例。二十世纪理论物理学面临的一个
主要困难，可以用两个字概括，那便是发散。。。。。。
(待续) |
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