在物理學(xué)的發(fā)展史上，有許多的科學(xué)家為了探索世界的真相不斷努力，到了現(xiàn)代，有倆種理論最為被人們接受。一種是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，一種是被無(wú)數(shù)科學(xué)家發(fā)展并完善的量子力學(xué)。這倆中理論在一定條件下都是正確的，但是世界應(yīng)該是簡(jiǎn)潔而明了的，因此一定有一種理論可以包括這倆種理論。了解宇宙的真實(shí)樣貌。
物理學(xué)的發(fā)展史
從遙遠(yuǎn)的古代，人們就開(kāi)始了對(duì)世界的思考，有神明創(chuàng)造萬(wàn)物的唯心主義世界觀，也有物質(zhì)是世界本源的唯物主義理論。但當(dāng)時(shí)由于人們知識(shí)的局限性，人們對(duì)自然的了解并不多。在錯(cuò)誤中不斷前進(jìn)，新的理論代替錯(cuò)誤的理論，構(gòu)成了物理的發(fā)展史。公元前384年，亞里士多德誕生在色雷斯斯塔基拉。這位科學(xué)家學(xué)識(shí)吩咐，被稱為百科全書(shū)一樣的哲學(xué)家。他的思想一直流傳后世。亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是當(dāng)物體受到力的時(shí)候他才會(huì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)他不受力的時(shí)候，物體就會(huì)慢慢停止運(yùn)動(dòng)，這種觀念也一直被人們接受。一直到文藝復(fù)興時(shí)期。這一時(shí)期人們開(kāi)始反抗長(zhǎng)期的宗教思想禁錮，主張思想自由。也涌現(xiàn)了一大批科學(xué)家。哥倫布的環(huán)球旅行告訴人們地球是圓的，布魯諾哥白尼提出日心說(shuō)等等此時(shí)意大利科學(xué)家對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。著名的滑梯實(shí)驗(yàn)證明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的調(diào)劑而是改變物體運(yùn)動(dòng)的條件。比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證明物體的下落速度和物體的重量沒(méi)有關(guān)系?？梢哉f(shuō)他是近代物理實(shí)驗(yàn)的奠基人。在文藝復(fù)興的末期，跨時(shí)代的科學(xué)家艾薩克.牛頓誕生了，他在前人的基礎(chǔ)上，完善總結(jié)了力學(xué)三定律。1，任何一個(gè)物體在不受力或者受力平衡的時(shí)候，總是保持靜止或者勻速永動(dòng)的狀態(tài)。2，物體所受的加速度和物體所受的合外力成正比。3，倆個(gè)物體之間的作用力和反作用了在同一直線且方向向相反。牛頓提出萬(wàn)有引力定律，任意倆個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力和它們的質(zhì)量乘積成正比，和距離的平方成反比。牛頓用萬(wàn)有引力成功預(yù)測(cè)哈雷彗星的軌跡。之后牛頓建立經(jīng)典力學(xué)體系幾乎所有運(yùn)動(dòng)的物體都在這個(gè)體系范疇之中。他還和萊布尼茲分別完成微積分理論。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，剩下的就只有一些邊邊角角的補(bǔ)綴工作。
然而當(dāng)時(shí)依然有一些理論不能用經(jīng)典力學(xué)解釋。1983年，麥克維斯總結(jié)電磁學(xué)定律提出了麥克維斯方程組。
這個(gè)方程統(tǒng)一電場(chǎng)和磁場(chǎng)。并且預(yù)言了電磁波的存在。它認(rèn)為電磁波都是光速，且光束是不變的，這極度不符合牛頓力學(xué)。
還有人們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度接近光速的時(shí)候，它的運(yùn)動(dòng)軌跡和經(jīng)典力學(xué)不同。等等人們迫切需要一種理論完善善經(jīng)典力學(xué)。在1887年邁克爾遜和莫雷做的用干涉儀測(cè)量光速差的的實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)光速在任何參考系中速度都是不變的，即光速不變理論。這極大沖擊了經(jīng)典力學(xué)，試人們懷疑以太存在?？茖W(xué)家洛倫茲為了解釋這種現(xiàn)象，提出了洛倫茲變換，這也是經(jīng)典力學(xué)的頂峰時(shí)刻。
就在人們苦苦探索超高速物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)是與經(jīng)典力學(xué)不相符的原因的時(shí)候。阿爾伯特.愛(ài)因斯坦創(chuàng)造性的提出，時(shí)空不是孤立存在的，而是相互統(tǒng)一。速度越快，相對(duì)時(shí)間就越短。其數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式與洛倫茲變換相同。
狹義相對(duì)論否定以太的存在，認(rèn)為光子傳播不需要任何介質(zhì)。狹義相對(duì)論成功預(yù)言了許多現(xiàn)象。1，時(shí)間膨脹現(xiàn)象：快速運(yùn)動(dòng)的物體，其固有時(shí)間比坐標(biāo)時(shí)間小。2，相對(duì)論質(zhì)量與能量的關(guān)系與經(jīng)典力學(xué)不同，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得出 E = mc2 。此理論解釋了核反應(yīng)中巨大的能量來(lái)源。3，多普勒效應(yīng)。
當(dāng)光源同觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者測(cè)到的光波頻率和同光源靜止時(shí)不同。4，尺縮效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)桿子的長(zhǎng)度空間坐標(biāo)會(huì)縮短。1916年愛(ài)因斯坦又發(fā)表廣義相對(duì)論，把引力解釋成為空間的扭曲。引力場(chǎng)方程是一個(gè)非常復(fù)雜的二階偏微方程。具體形式是
它也成功預(yù)言了一下物理現(xiàn)象。1，黑洞：時(shí)空中某些區(qū)域發(fā)生極度扭曲以至于關(guān)系都無(wú)法逃逸出。2，引力波：大質(zhì)量的物體運(yùn)動(dòng)是會(huì)產(chǎn)生時(shí)空漣漪。3，引力透鏡：扭曲的時(shí)空會(huì)使光線發(fā)生偏者。
另一方面，量子力學(xué)也開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。最初，普朗克的黑體實(shí)驗(yàn)開(kāi)始。他發(fā)現(xiàn)將將黑體吸收或者施放的能量看成一份一份的，即hv可以更好的解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，普朗克并沒(méi)有意識(shí)到他打開(kāi)了量子力學(xué)的大門(mén)，沒(méi)有更加關(guān)注。后來(lái)科學(xué)家愛(ài)因斯坦用光量子理論輕松證明光電效應(yīng)。此時(shí)量子力學(xué)才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。在湯普森和盧瑟福的努力下建立的原子模型改變了人們對(duì)原子的認(rèn)識(shí)。
波爾首次在原子模型中加入量子概念，他假設(shè)電子只能處于一些分立的穩(wěn)態(tài)上，即我們所說(shuō)的能級(jí)E1，E2，E3，等等如果電子要跳到更高能級(jí)上，它必須吸收光子。
后來(lái)的量子力學(xué)框架越來(lái)越完善，德布羅意發(fā)現(xiàn)物質(zhì)波，波是粒子，粒子是波。而后薛定諤在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出薛定諤方程。
為量子力學(xué)添上最后一筆。
量子力學(xué)與經(jīng)典物理有很大的不同。第一是全同性。量子只有波色子和費(fèi)米子倆種，無(wú)法區(qū)分只有通過(guò)頻率來(lái)判斷，但是宏觀物體只是近似而不可能相同。第二，在經(jīng)典力學(xué)中，一個(gè)運(yùn)動(dòng)有確定的速度，那么它的軌跡就是確定的，但是量子的運(yùn)動(dòng)軌跡是出于疊加狀態(tài)的，無(wú)法計(jì)算確定的軌跡，只可以根據(jù)它的概率密度描述量子的軌跡。量子力學(xué)也取得了十分重大的成果?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)場(chǎng)論論，電磁場(chǎng)都是物質(zhì)的一種特殊形式，而光子是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互鼓蕩形成的粒子波。發(fā)現(xiàn)了膠子，并且發(fā)現(xiàn)強(qiáng)相互作用和弱相互作用，完善原子結(jié)構(gòu)模型，楊振寧的楊-米爾斯方程統(tǒng)一了除電磁力以外其他三中基本力?，F(xiàn)在科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了上帝粒子，希格斯波色子，可以說(shuō)量子力學(xué)是現(xiàn)在科學(xué)發(fā)展的前沿方向。
相對(duì)論和量子力學(xué)都在探索世界真相的道路上取得了巨大的成功。愛(ài)因斯坦和許多研究量子力學(xué)的科學(xué)家終其一生都沒(méi)有統(tǒng)一這四中基本力。
在這里我提出一個(gè)假設(shè)。在廣義相對(duì)中，引力被描述成時(shí)空的扭曲，是一種幾何效應(yīng)。通常我們見(jiàn)到的引力圖片是這樣的。
但是，時(shí)空并不是二維的，而是一個(gè)四維的時(shí)間空間相統(tǒng)一的時(shí)空，所以它本應(yīng)該是這樣的。
那么問(wèn)題來(lái)了，時(shí)空可以扭曲，可以運(yùn)動(dòng)，那么時(shí)空可不可以認(rèn)為是一種物質(zhì)呢。波爾在他的能級(jí)假說(shuō)中假設(shè)時(shí)空是由無(wú)數(shù)分立的小份組成。我們可以假設(shè)時(shí)空是由無(wú)數(shù)等距的小量子組成的。我稱它們?yōu)闀r(shí)空子。由于并沒(méi)有否定時(shí)空，只是把時(shí)空量子化，所以廣義相對(duì)論公式依然成立。大質(zhì)量物體會(huì)吸收時(shí)空子，導(dǎo)致時(shí)空子大量想物體聚集，時(shí)空子密度增加，與時(shí)空扭曲效果相同。
廣義相對(duì)論的公式這樣。
他的意思是扭曲時(shí)空的能量減去普通時(shí)空的能量等于空間的能量。那么可以把這個(gè)公式改一下。A-B等于C即扭曲時(shí)空的時(shí)空子密度減去普通時(shí)空子密度等于多遠(yuǎn)的時(shí)空子密度。即為能量的某種表現(xiàn)形式。也是量子力學(xué)中一直在尋找的引力子。愛(ài)因斯坦時(shí)空理解成為幾何模型，計(jì)算方法也是正確的，但是這就無(wú)法統(tǒng)一其他的力。
我們?cè)倏椽M義相對(duì)論，只需要滿足倆個(gè)條件就可以推導(dǎo)出來(lái)。1，物體一定速度在運(yùn)動(dòng)過(guò)程，到達(dá)一定距離的時(shí)間是一定，符合經(jīng)典力學(xué)。2，光速是不變。我們假設(shè)時(shí)空子分布是均勻的，而且是以光速運(yùn)動(dòng)，由于粒子全同性，不同的時(shí)空子對(duì)物體是沒(méi)有影響的，不影響其他物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。這樣也可以推導(dǎo)出狹義相對(duì)論。不僅如此，產(chǎn)生的相對(duì)時(shí)間差也可以得到解釋。在平直時(shí)空中，如果一個(gè)物體的動(dòng)能確定，那么它的速度就是確定的。物體運(yùn)動(dòng)的客觀距離是以人的觀察角度確定的，而它的實(shí)際距離是相對(duì)于時(shí)空子決定。速度越大，時(shí)空子與物體的相對(duì)位移越小，穿過(guò)物體的時(shí)空子越少，前進(jìn)的實(shí)際距離越短，耗時(shí)間越短。
經(jīng)典力學(xué)中能量公式也可以解釋。E=FH，假設(shè)物體吸收時(shí)空子是瞬時(shí)，那么它獲得的時(shí)空子只和他接觸到的多余時(shí)空子有關(guān)，和速度無(wú)關(guān)。力F就可以描述成單位距離所吸收的時(shí)空子。
在量子力學(xué)中，科學(xué)家假設(shè)時(shí)空中彌漫著一種場(chǎng)，與物質(zhì)發(fā)生的費(fèi)米子場(chǎng)相耦合，從而產(chǎn)生質(zhì)量，但是有哪一種場(chǎng)可以彌漫整個(gè)宇宙，可以猜想，所謂的希格斯場(chǎng)就是時(shí)空本身。空間本身自然可以彌漫在時(shí)空所有角落。而且時(shí)空不僅可以和物質(zhì)的費(fèi)米子場(chǎng)耦合，還可以自身耦合。在宇宙環(huán)境中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是可以穩(wěn)定存在的，當(dāng)時(shí)空子波動(dòng)達(dá)到一點(diǎn)程度的時(shí)候就可以產(chǎn)生電場(chǎng)，快速變化的電場(chǎng)又可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，它們互相鼓蕩，產(chǎn)生了電磁波。時(shí)空子結(jié)合的程度更加高時(shí)，就可以產(chǎn)生有質(zhì)量的粒子。既為希格斯波色子。它極度不穩(wěn)定，容易消散，為了增加穩(wěn)定行就會(huì)互相結(jié)合，形成更大物質(zhì)。
而在電磁波和希格斯波色子之間還有其他一些物質(zhì)。比如膠子，它的大小介于希格斯波色和電磁場(chǎng)之間。這種微粒沒(méi)有質(zhì)量大量存在于原子中，可以改變物質(zhì)的質(zhì)量結(jié)構(gòu)。當(dāng)質(zhì)子距離它在合適距離的時(shí)候，質(zhì)子吸收的膠子大于施放的膠子。當(dāng)小于一定距離的時(shí)候，質(zhì)子的質(zhì)量結(jié)構(gòu)被改變，吸收的膠子小于施放的膠子，呈排斥狀態(tài)，而超過(guò)一定距離之后則會(huì)消散。
證明這個(gè)理論的證據(jù)有一個(gè)。在現(xiàn)代量子力學(xué)中，人們發(fā)現(xiàn)真空并不是真的一無(wú)所有，是一片沸騰的粒子海洋。如果時(shí)空真的什么都沒(méi)有，怎么可以產(chǎn)生粒子，又快速湮滅，達(dá)到平衡，無(wú)論什么情況，能量總是守恒的，不可能從空無(wú)一物的地方借來(lái)能能量，產(chǎn)生粒子。這樣的話，波粒二象性也可以得到解釋，因?yàn)闀r(shí)空是物質(zhì)，所以其中運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)也會(huì)受到影響，不斷與時(shí)空子作用，軌跡就不斷發(fā)生變化，變得只有在觀察的時(shí)候才能確定。
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