物理學的統一:力的本質是什麼?

2020-10-18 孟君369

物理學是研究自然界存在的力學現象及運動規律的學科,近代物理學已發現宇宙中的四種基本作用力:強力弱力電磁力引力。上世紀,物理學家實現了前三種力的統一。如何將引力統一是新世紀的物理學難題。

力是什麼嗎?

力是物體運動變化表現出的現象,力的作用效果是使物體運動發生改變。

總結:1)力離不開物體,它在物體運動變化中被體現;2)力改變了物體的運動,力具有「能量」性質。

力是如何產生的?

如果將自然界所有力「還原」,一切力的現象都歸結於自然內稟特性。力是自然具足特性的體現。

總結:1)力是自然本有的屬性;2)自然特性在不同「狀態」時,產生不同形式的力。

力的分化統一

按照「大爆炸理論學說」,宇宙從「奇點」爆炸中誕生。「奇點」沒有時間、空間和物質,它是無限大的密度能量點,它具有單一特性——能量密度漲落(自然中所有力在「奇點」處被統一為「能量勢」)。

註:按照相對論描述奇點具有無限大的密度和能量,按照量子理論奇點沒有物質形態處於能量漲落狀態。

「大爆炸」誕生了宇宙,創造了時間、空間和物質。伴隨空間的形成,奇點「能量勢」(能量密度)發生變化,分化出自然界的四種相互作用力(強力弱力電磁力引力)。

註:空間膨脹使能量密度在空間的分布狀態發生變化,時空「環境」改變促使各種物理現象產生。

最初,「能量勢」分化成正負電荷力(正態能量和負態能量兩種屬性,如膨脹能和收縮能)。伴隨能量漲落和空間的形成,正負電荷力衍生出電磁力(物質力,創造「點電荷」物質粒子,然後形成正負電子,電子運動產生磁場和磁力。);在高溫、高壓環境下,正負電荷力衍生出強力(短程力,微小尺度範圍的「電荷組合);在物質結合的特殊狀態時,正負電荷力衍生出弱力(衰變力,「電荷組合力」構成的結構存在不穩定性);當宏觀宇宙時空形成後,正負電荷力衍生出引力(幾何力,宏觀物質在宇宙空間分布形成的時空幾何。)。

註:1)「能量勢」是奇點內稟性,它不具有力的特性;2)正負電荷力是宇宙原力(自然中一切力都統一為原力),它具有能量特性且分為正負兩種;3)空間膨脹、能量漲落產生基本物質粒子,正負電荷力衍化出「點電荷」,在適當條件下形成正負電子;4)正負電荷力在極端條件時,衍生出強力」組合「成核子;5)伴隨時空環境的改變,」核子「結構失去穩定性,衍生出弱力;6)粒子凝結成物質,物質分布在空間,構成宇宙時空。宏觀物質中,力被衍生為物質的質量等特性,大質量物體導致時空結構彎曲,表現出引力現象。

總結:1)所有力是同種自然稟性(奇點「能量勢」)的衍生,在一定條件時被統一為自然原力(正負電荷力);2)自然中不同力只在力的「特定條件」下產生,當超出「條件」範圍便不復存在(比如,當空間尺度超過強力限制時強力就會消失;當距離小於引力作用範圍時,引力就會消失。猜想:量子之間引力作用大小為零)。

註:引力是宏觀物體導致空間彎曲表現出的現象,引力本質是宏觀物體各種力的「組合」效果,當物體失去物質形態時,引力就失去了意義。比如,量子沒有物質形態,它就沒有引力。其次,微小黑洞對時空產生的引力需要從黑洞自身「組合力」角度計算引力大小,而不是量子效應和量子引力。

因此,在研究受力時,需要結合力形成所需的「條件」。改變「條件」既可以將力進行統一,也可以使「力」衍生出新作用力。

相關焦點

  • 三大基本力都被統一,只剩下引力沒有,它的本質是什麼?
    引力是物理學中的四大基本力之一,另外三個是強力、弱力和電磁力。後面三種已經統一,唯獨引力格格不入,沒有參與到統一的進程中。要知道,發現大一統理論最有可能的方法就是統一四大基本力。統一了它們,就有可能發現各種物理現象深層的規律,推動大一統理論誕生。
  • 為什麼物理學追求四種基本力的統一?
    自從科學誕生之日起,科學家就一直走在統一的道路上,牛頓統一了天上地下的物體運動規律,麥克斯韋統一了電和磁,愛因斯坦統一了時間和空間,質量和能量,楊振寧統一了電磁力與弱核力;統一場論是物理學的終極夢想,如果誰真的能統一四種基本力,那麼他的功績是絕對是前所未有的。
  • 力的本質是什麼?只有知道力的本質才能將力統一
    最早亞裡斯多德認為力是維持物體運動的原因,他認為物體之所以運動是受到力的作用。後來牛頓提出經典力學,認為力是改變物體運動狀態的原因,物體由於慣性保持運動或靜止狀態,只有受到力原來的運動狀態才發生改變。並且認為力的作用不需要時間,是瞬時發生的。到後來場的概念被提出來後,人們知道引力,電磁力都是場的作用(場相干),力是通過兩個物體之間的場接觸產生,引力是由於兩個物體之間的引力場相互作用,電磁力是兩個物體之間的電磁場相互作用。而且力傳遞需要時間,力傳遞的速度是光速。
  • 統一四大基本力將會在物理學史上擁有怎樣的地位?
    引力即萬有引力,是由引力子傳遞,與質量成正比,距離成反比,長程力,在四種力中最弱,而在愛因斯坦的相對論中被提出來其本質是時空的彎曲。弱力是造成β衰變一類的衰變的力,由希格斯粒子(W+、W-、Z0)傳遞,比較較弱,短程力,作用在夸克級的粒子,在四種力中為第三強。
  • 物理學的統一
    通過基本粒子的屬性我們可以推測出力的統一形式。基本粒子是人們認知的構成物質的最小最基本的單位,在不改變物質屬性的前提下的最小體積物質。電荷是實驗下可被檢測到唯一攜帶力的物質單元(強力、弱力、引力都沒有單一對應的物質單元),電力是產生其它所有力的根源。首先,磁力是電荷運動產生的。電力和磁力統一為電磁力,磁力的物質本源是電荷。其次,衰變是弱力的基本行為,衰變是重核物質裂變伴隨放射性元素產生的過程。
  • 認識光子本質還是物理學前沿的難題
    1.認識光子的本質仍然是當前物理學前沿的難題1、愛因斯坦是光量子、光子概念的提出者:「光子本能以光速運動,因為光子是正負電子相遇,湮滅了靜止質量,是純粹能量形態的質量湮滅體。」2、愛因斯坦又是現代物理學對光子本質提出質疑的第一人,晚年的愛因斯坦承認:「50年對光子本質的探究,沒有能夠接近光子的本質。
  • 力的本質是什麼?
    我們在生活中對力有很多的命名,例如拉力、推力、重力、摩擦力等等。但實質上這個宇宙中只有四種基本力(基本相互作用):強相互作用力、電磁力、弱相互作用力和引力。現在觀測到的所有物理現象都可以用這四種基本相互作用來解釋。
  • 意識的物理學本質是什麼
    哲學對意識的研究只是粗略的宏觀認識,它不研究意識的科學本質是什麼。生物醫學對意識的研究通過對神經系統的研究才將意識納入科學研究對象,從而納入科學範疇。  從生物學角度講,意識是人類和動物大腦的一切活動及結果。就是認識和知道事物存在的那一部分,也即作為具有自覺性的思維。
  • 超弦理論或將統一物理學
    牛頓力學在過去兩百年內穩穩地統治著物理學。這種情況直到20世紀才被打破,牛頓力學遲遲解決不了黑體輻射和光速不變這兩朵物理學天空中的烏雲,這兩大問題的解決也分別催生了量子力學和相對論。而《廣義相對論》是對狹義相對論的推廣,從而更好的闡釋了引力的本質只是時空彎曲的表象,並適用於非慣性系,且具有協變性。量子力學和相對論的矛盾不在狹義相對論的時空觀上,而是體現在廣義相對論上。 我們知道,大自然中有四種基本相互作用力,分別是強相互作用力,弱相互作用力,電磁作用力,還有引力。而前三種力都是屬於量子力學研究的範疇,只有引力是廣義相對論研究的範疇。
  • 誰統一了兩種基本力?
    相比而言,弱力和強力也許沒有那麼為人熟知,這兩種力都是短程力,不像電磁力和引力有無限大的作用範圍。弱力支配了粒子的衰變,在太陽的核聚變反應中扮演著重要的角色;強力則將構成質子的夸克緊緊地束縛在一起。:將過去認為完全不同的現象統一在一起。
  • 誰統一了兩種基本力?
    物理學家追求的是統一:將過去認為完全不同的現象統一在一起。 19世紀60年代,物理學家麥克斯韋實現了一次卓越的統一。在他的書寫方程組中,為我們展示了看似不同的電力和磁力,實際上是同一種力,即電磁力的兩面。
  • 金剛碾破物理學煩惱,物理學大統一理論
    如此就可以恢復物理學美麗的天空。《金剛經》中講一合相,對大統一理論很有啟發;物理學緣起性空,證入物理學空性;物理學因緣和合,不住和相、不住合相、不住非和相、不住非合相,於相而離相。大統一理論是名大統一理論罷了,實無大統一理論可得。
  • 統一四種力很簡單,是科學家搞複雜了,思路錯了,實則,已經統一
    那麼,統一場理論號稱要統一的四種力,究竟是什麼呢?其實,就是一種力,只不過,在不同的世界裡有不同的區分,不同的物質基礎,似乎性質不同,其實,是相同的。強相互作用力、弱相互作用力、電磁力、萬有引力。其實本質是一樣的。
  • 什麼是四種基本力,在宇宙中起到了什麼作用?
    人類科學的進步依仗於物理學的進步,更準確的說是依仗基礎物理學的進步,因此研究物質之間的相互作用就變得十分重要
  • 物理學大廈又要推倒重建?科學家發現宇宙「第五種基本力」
    我們知道,根據現有的物理學理論,這個世界上只有四大基本力,分別是:強核力,弱核力,引力和電磁力。這四大基本力解釋了基本粒子的性質,如放射性,如核輻射,也解釋了星系宇宙的演化,從微觀到宏觀,四大基本力就是這個世界的四大支柱。
  • 物理學四力統一理論;物理學大統一理論;-猜想
    電磁力與萬有引力的統一-猜想:萬有引力是兩個物體原子間其中一個物體的原子的帶正電荷的原子核,帶負電荷的電子與另一個物體的帶正電核的原子核,帶負電荷的電子的電磁力(靜電力,電磁場互相作用力)的統計學匯總的表現。
  • 萬有引力的本質到底是什麼?引力子還是時空彎曲?
    我們都知道牛頓發現了萬有引力定律,但遺憾的是牛頓本人並不清楚引力到底是如何產生的,引力的本質到底是什麼?牛頓當然也知道這引力的本質是一個更大的奧秘,不過在牛頓時代,發現萬有引力定律已經很偉大很不容易了,研究引力的本質確實有些強人所難,畢竟大自然的奧秘不是短時間內就能揭開的。而這個更大的奧秘(引力的本質)留給了幾百年後的科學家,他就是偉大的愛因斯坦。
  • 萬有引力的本質到底是什麼?引力子還是時空彎曲?
    我們都知道牛頓發現了萬有引力定律,但遺憾的是牛頓本人並不清楚引力到底是如何產生的,引力的本質到底是什麼?牛頓當然也知道這引力的本質是一個更大的奧秘,不過在牛頓時代,發現萬有引力定律已經很偉大很不容易了,研究引力的本質確實有些強人所難,畢竟大自然的奧秘不是短時間內就能揭開的。
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  • 範德華力的本質到底是什麼呢?
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