
在他衰落的幾年中,阿爾伯特·愛因斯坦花時間在風車上傾斜,試圖統一自然力量。他死了失望,他的嘗試將是他最大的失敗。
但是愛因斯坦的失敗夢想最終可能成為他的終極勝利,因為一小群理論物理學家重新工作了他的舊思想。它不一定將宇宙的所有力量融合在一起,但可以解釋現代科學面臨的一些最緊迫的問題。
愛因斯坦還不夠
最成功的理論重力人類所知道的是愛因斯坦著名的一般相對論理論。愛因斯坦花了七年多的時間來開發它,值得等待。從表面上看,一般相對性在看似簡單。宇宙的所有戲劇都發生在盛大的四維舞台上時空。物質和能量 - 宇宙的演員和演員 - 四處奔波,說話。物質和能量變形時空,導致其扭曲和曲線。扭曲反過來說明了問題和精力如何移動和行為。
和瞧:一般相對論!時空階段與物質與能量之間的持續對話是我們認為重力的力量。
愛因斯坦的理論已經通過了所有觀察性測試,這就是為什麼它自出生以來就能生存的原因。它已經預測並解釋了整個宇宙中的奇怪現象,包括圍繞大物體周圍的光和黑洞的形成。
但是,我們知道它已經破裂了。儘管一般相對論說應該存在黑洞,但它試圖描述其奇異的心時,它完全崩潰了。我們沒有在如此的亞原子量表上描述重力,量子力學保持搖擺。在這個規模上,當重力變得強大且短距離時,總體相對性甚至無法做出預測 - 數學就崩潰了。
在這些地方,我們知道一般相對論會崩潰。但是除此之外,天文學家已經註意到了兩種現象,這些現像也沒有被一般相對論完全解釋:宇宙中的大多數物質(所謂的暗物質)不與光相互作用;宇宙的擴展每天都在加速(這被認為是由尚未尚未達到的暗能量引起的)。為了解釋暗物質和暗能量,我們有兩種選擇。一般相對論是完全正確的,但是我們的宇宙充滿了奇怪的新物質,或者一般相對論是錯誤的。
做扭曲
愛因斯坦本人試圖超越一般相對論的極限。但是,他並不是受到黑洞奇異性或加速宇宙的難題的動機 - 沒有人知道存在的人,更不用說是主要的理論挑戰了。
取而代之的是,愛因斯坦以更高的目的激勵:試圖在單個數學框架中統一所有(已知的)物理定律。在他的情況下,他在一側有重力,以他現在著名的一般相對論代表電磁學另一方面,由麥克斯韋方程式表示,描述了磁鐵和電流以照亮自身。
愛因斯坦(Einstein)試圖創造一個超級理論,引入了一般相對論2.0。相對論的基本版本只關心時空的曲率。但是愛因斯坦的重新啟動也關注時空的扭曲或扭轉。無需將扭轉包括在他的原始理論中,因為事實證明,您所需要的只是彎曲來解釋重力。但是,現在愛因斯坦試圖解釋重力不僅僅是重力,他必須包括其他效果。
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愛因斯坦曾希望,時空的扭曲度將以某種方式與電磁主義聯繫起來(就像時空的曲率與重力相連的方式相同),但可惜,他找不到任何解決方案,他的新理論與他同在。
但是其他物理學家從未放棄過夢,從那以後,他們一直在試圖統一物理。最發達的概念之一稱為弦理論,這聲稱所有顆粒確實都是微小的振動字符串。哦,我們的宇宙具有額外的空間尺寸,這些維度都很小且curl縮。
弦理論從來沒有基於愛因斯坦關於時空扭曲的最初想法,但是現在物理學家正在給出那種舊的想法,這被稱為觸發性引力,第二種看。
並聯工作
“遠程平行”這個名字來自愛因斯坦的原始作品,該作品在他的幾何框架中研究了遙遠的平行線的性質,探討了時空的曲率和扭曲性如何影響物質和能量的運動。如今,物理學家認為電觸電引力可以統一物理(甚至愛因斯坦本人最終放棄了這個想法),但這可能是新的重力理論的有趣候選人。
那是因為理論家一直在使用電觸電引力來解釋諸如宇宙加速膨脹之類的事情,大b這當宇宙膨脹時,稱為“通貨膨脹”,以及最近的問題,例如觀察到的宇宙膨脹速率不同測量之間的衝突。換句話說,遠程平行的重力已被證明是相當預測的。
但是,那些統一理論的早期夢想呢?電觸電引力可能是一種有趣且有用的重力方法,但這並不能使我們更接近理解更基本的物理定律。取而代之的是,物理學家一直在使用字符串理論的語言來完成這項工作,因此自然而然地提出了問題:弦理論(聲稱是所有事物的最終理論)是否以任何方式連接到遠程平行的引力?換句話說,如果電觸電引力可以潛在地解決所有這些令人討厭的問題,例如暗物質和暗能量,它是否是弦理論的自然結果,還是這兩個單獨的線與彼此之間沒有任何联系的這兩個單獨的線?
最近,理論上的理論家已經開始將電觸電引力與弦理論聯繫起來,從而為弦樂宇宙中的理論提供了動力,如《預印本期刊》中出現的論文中報導arxiv11月。在他們的工作中,他們展示了電觸電引力是弦理論的結果。這是一個重要的見解,因為字符串理論應該能夠解釋物理的所有定律,並且如果遠程平行的重力是一般相對性的更好版本,並且最終證明是正確的,那麼您應該能夠從字符串理論的數學中得出遠程流。
這是一個類比。假設警察在犯罪現場(一般相對論)中識別出謀殺武器。他們有一個主要的嫌疑人(弦理論),他們想連接到謀殺武器。但是對犯罪現場的新分析表明,另一種武器(遠程行為)實際上造成了謀殺案。主要的嫌疑人仍然可以與新的謀殺武器聯繫起來嗎?
簡短的答案是:是的。
還有很多工作要做。字符串理論尚未完成(如果我們從未弄清楚牢固的數學解決方案,也可能永遠不會完成),那麼它與現實之間的任何联係都是有用的。如果遠程平行的重力原來是解釋當前一般相對性的某些缺點的有用方法,並且我們可以從字符串理論中得出電觸發性,那麼這是實現愛因斯坦最終的統一夢想的又一步,而不是他設想的方式,但仍然很重要。
最初發表在現場科學上。