沈阳省政府幼儿园在哪:爱因斯坦的大统一理论

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/04/25 16:49:43
爱因斯坦晚年偏离物理界大方向自己研究大统一理论想通过“弱作用,磁场,强作用”来简单的解释宇宙,请问弱作用和强作用是什么?

弱相互作用是四大相互作用中的一种。主要作用于粒子衰变。参与弱相互作用的粒子通过交换中微子进行作用。弱相互作用作用距离极短,只在微观范围内有效果,在四大相互作用中仅次于引力是倒数第二小的。70年代,美国物理学家温伯格等人通过计算发现弱相互作用其实是电磁相互作用在衰变过程中的特例,属于电磁相互作用。这一理论已经通过实验得到证明。

强相互作用是束缚基本粒子结构的相互作用。只作用于构成强子的夸克。通过交换胶子发生作用。强相互作用是基本相互作用中最强大的一种,其力量之大以至于人类现在的技术无法将夸克从强子中轰击出来。强相互作用也只在微观距离内起作用,但是其特点较为诡异。当相互作用的粒子距离较近时相互作用很小,并随着粒子距离的增加而增加。但当距离增加到一个临界点后相互作用却迅速减弱到消失。现在普遍认为强相互作用也是电磁相互作用的一个特例,但是还没有得到实验证实

人们把目光首先集中到了太阳系最里边的行星水星上。这不是偶然的,因为水星给牛顿出了一个难题。牛顿的引力理论虽然硕果累累,但它并不能解释水星轨道的进动。根据牛顿的引力理论,水星应沿一条封闭的椭圆轨道绕太阳运动,而太阳应位于此椭圆的一个焦点上。但令人奇怪的是,水星的椭圆轨道一直在缓慢地进动着,如下图所示。水星环绕太阳,在一条并不老实的椭圆轨道上运行。它大约每三个月公转一周即一个“水星年”。在每个水星年中,总有一个离太阳最近的水星位置,它叫做“近日点”。细心的人发现,水星的椭圆轨道并不很规则:如果水星从一个近日点出发,一个水星年后,它并不正好回到原来的近日点上。由于这个偏差,水星的轨道不再是一个封闭的椭圆,而是一个转动着的开口椭圆,彼此散落开来,尤若一组梅花瓣。如果把每个近日点描绘下来,近日点本身也在绕着太阳旋转。

当然,水星轨道的偏离是很小的,相邻两个近日点到太阳中心连线之间的夹角只有43弧秒。尽管偏离如此之小,细心的人却没有放过它,许多人曾绞尽了脑汁,设想了种种的可能性。有人认为这是其它星球对水星的引力干扰;也有人认为这是因为质量随水星运动的速度发生了变化的结果。可是,计入这些因素也没有成功地找到答案。还有人效仿“从天王星的轨道异常发现海王星”的先例,设想或许在水星轨道内侧还有一颗更靠近太阳的行星,甚至还将其命名为“火神星”。可是,迄今却从未有人观测到这颗行星。看起来,牛顿的引力理论在水星问题上是遇到了点麻烦。牛顿的引力理论不能解释水星的反常运动,这说明我们需要在认识上来一个变革。

牛顿遇到麻烦的地方,正好可以用来检验爱因斯坦的正确性。按爱因斯坦的理论,受太阳质量的影响,太阳系的空间是弯曲的。离太阳越近,空间弯曲得越厉害;水星的质量最小,又处在空间弯曲最厉害的地方,空间对它的作用也就最明显。根据史瓦西得到的解,水星的近日点大约每300 万年环日一周,这个结果正好与观测的结果一致。就这样,爱因斯坦用他的“不存在引力,而只有空间的弯曲”的理论圆满的解释了水星的奇特行为。“水星近动”解释的成功,是对爱因斯坦引力理论的一个考验。

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