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摘要:1925年,爱因斯坦和一个名叫埃丝特·萨拉曼的年轻学生散步。一个简单的事实是,在粒子加速器中目前可获得的能量和普朗克能量之间有如此大的差距,正确地设计出一个关于一切的理论似乎是不可能的。这一新的理论将不是一个脚趾,但将逐步优于目前的理论框架。弱电的统一是相对较近的,仅仅半个世纪前。你的物理问题回答了11个最漂亮的数学方程,唐·林肯是费米实验室的物理研究员。DonLincoln将这篇文章贡献给了LiveScience的专家之声:OpEd&Insights。
这个短语“上帝的思想”是现代物理学的终极目标的一个令人愉快的恰当隐喻,这个目标是发展对自然规律的完美理解——物理学家称之为“万物理论”,或称之为脚趾。理想情况下,脚趾可以回答所有问题,不留任何答案。为什么天空是蓝色的?盖满。重力为什么存在?这也包括在内。用一种更科学的方式来表述,脚趾可以用一个理论、一个构件和一个力来理想地解释所有现象。在我看来,找到一个脚趾可能需要几百年,甚至几千年。为了了解原因,让我们来总结一下。[物理学中18个最大的未解之谜]
我们知道两种理论,综合起来可以很好地描述我们周围的世界,但它们都是从脚趾开始的光年。
第二种理论被称为标准模型,用来描述亚原子世界。正是在这个领域里,科学家们对万物的理论做出了最明显的进展。“KdSPE”“KDSPS”如果我们观察我们周围的世界——星星和星系、贵宾犬和比萨饼的世界,我们可以问为什么事物具有它们所具有的特性。我们知道一切都是由原子组成的,而这些原子是由质子、中子和电子组成的。
在20世纪60年代,研究人员发现质子和中子是由更小的夸克粒子组成,而电子是轻子类粒子的一员。
找到最小的积木只是设计万物理论的第一步。下一步是了解控制构建块交互方式的力。科学家们知道四种基本的力,其中三种是电磁力,以及强弱核力,它们都是在亚原子水平上理解的。电磁学把原子结合在一起,对化学负责。这种强大的力量使原子核结合在一起,使夸克留在质子和中子中。弱力是某些类型的核衰变的原因。
每个已知的亚原子力都有一个或多个相关的粒子携带这种力:胶子携带强力,光子控制电磁,W和Z玻色子控制弱力。还有一个幽灵般的能量场,叫做希格斯场,它渗透到宇宙中,给夸克、轻子和一些携带力的粒子以质量。综合起来,这些构件和力构成了标准模型。[奇怪的夸克和介子,天哪!自然界最微小的粒子被解剖成
一切事物的理论都能解释所有已知的现象。我们还没有到那里,但是我们已经在标准模型(黄色)中统一了量子世界的行为,我们理解了引力(粉色)。在未来,我们设想一系列额外的统一(绿色)。然而,问题是有些我们不理解的现象(蓝色)需要放在某个地方。当我们进入更高的能量(红圈)时,我们不能确定我们不会发现其他现象。(Don Lincoln)利用夸克和轻子以及已知的携带力的粒子,人们可以建造原子、分子、人、行星,甚至宇宙中所有已知的物质。这无疑是一个巨大的成就和一个很好的近似所有的理论。“kdSPE”“kdsPS”,但它实际上不是。我们的目标是找到一个单一的建筑块和一个单一的力,可以解释宇宙的物质和运动。标准模型有12个粒子(6个夸克和6个轻子)和4个力(电磁力、重力和强弱核力)。此外,没有已知的量子tic字段?”
一个简单的事实是,在粒子加速器中目前可获得的能量和普朗克能量之间有如此大的差距,正确地设计出一个关于一切的理论似乎是不可能的。
并不意味着物理学家们都应该退休,从事风景画——还有很多有意义的工作要做。我们仍然需要理解一些无法解释的现象,如暗物质和暗能量,它们占已知宇宙的95%,并利用这种理解来创建一个新的、更全面的物理学理论。这一新的理论将不是一个脚趾,但将逐步优于目前的理论框架。我们将不得不一遍又一遍地重复这个过程。
失望了吗?我也是。毕竟,我毕生致力于揭开宇宙的一些秘密,但也许有些观点是正确的。力的第一次统一是在16世纪70年代用牛顿的万有引力理论完成的。第二次是19世纪70年代麦克斯韦的电磁理论。弱电的统一是相对较近的,仅仅半个世纪前。
考虑到我们在这一过程中迈出的第一个重大成功步骤已经过去了350年,也许我们前面的道路仍然更长并不令人惊讶。一个天才的洞察力会在未来几年内形成一个全面发展的万物理论,这是一个神话。我们正处于一个漫长的过程中,即使是今天科学家的孙子们也看不到它的结束。
但是它将是一个怎样的旅程。
关于暗物质的11个最大的未回答的问题那是什么?你的物理问题回答了11个最漂亮的数学方程,唐·林肯是费米实验室的物理研究员。他是《大型强子对撞机:希格斯玻色子的非凡故事和其他会让你头脑发热的东西》(约翰霍普金斯大学出版社,2014)的作者,他 ... 了一系列科学教育视频。在Facebook上关注他。在这篇评论中表达的观点是他的。
Don Lincoln将这篇文章贡献给了Live Science的专家之声:Op Ed&Insights。最初发表在《生命科学》杂志上
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