概要: 强核力 强核力为恒星燃烧提供能量,它使群星争辉,产生哺育生命的太阳光。如果强核力突然消失,太阳将一团漆黑,地球上一切生命将会灭亡。事实上,一些科学家认为恐龙灭绝于6500万年前的原因,是一次彗星撞击的碎屑来到高空大气层之中,使地球暗淡无光,引起整个地球温度骤然下降。具有讽刺意味的是,也正是强核力可以一天之间收回它赠予的生命。如果不限制氢弹爆发,强核力就有可能在一天之内结束地球上所有的生命。 弱核力 弱核力控制某些形式的放射性衰变。因为放射性材料在衰变或分裂时发出热,弱核力使地球内部深处的放射性岩石变热。这种热又偶尔会使火山把熔岩猛烈地喷向地球表面。弱核力和电磁力还被用来治疗严重的疾病:放射性碘被用来杀死甲状腺肿瘤和抑制某些种类的癌
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强核力为恒星燃烧提供能量,它使群星争辉,产生哺育生命的太阳光。如果强核力突然消失,太阳将一团漆黑,地球上一切生命将会灭亡。事实上,一些科学家认为恐龙灭绝于6500万年前的原因,是一次彗星撞击的碎屑来到高空大气层之中,使地球暗淡无光,引起整个地球温度骤然下降。具有讽刺意味的是,也正是强核力可以一天之间收回它赠予的生命。如果不限制氢弹爆发,强核力就有可能在一天之内结束地球上所有的生命。
弱核力
弱核力控制某些形式的放射性衰变。因为放射性材料在衰变或分裂时发出热,弱核力使地球内部深处的放射性岩石变热。这种热又偶尔会使火山把熔岩猛烈地喷向地球表面。弱核力和电磁力还被用来治疗严重的疾病:放射性碘被用来杀死甲状腺肿瘤和抑制某些种类的癌。放射性衰变力也能致死:它在三英里岛和切尔诺贝利造成严重破坏;它也产生放射性废料──核武器生产和商用核电厂的必然的副产品,这些废料都有可能贻害几百万年。
引力
引力使地球和行星在各自的轨道上运动,引力也约束整个星系。如果没有地球的引力,地球的自转将使我们像布娃娃一样被抛进太空。我们用以呼吸的空气将快速地扩散到太空中,从而使我们窒息或使地球上无法存在生命。没有太阳的引力,包括地球在内的所有行星将被从太阳系扔到寒冷的太空深处,那里阳光不足,生命无法赖以生存。事实上,没有引力,太阳本身也将爆炸。太阳是引力和核力精确平衡作用的结果,引力企图挤碎太阳,核力却又想把太阳分开。没有引力,太阳将会像千百万亿颗氢弹那样轰然起爆。
现在理论物理的主要挑战是把这四种力统一成一种力。从爱因斯坦开始,20世纪的许多物理学巨人已经寻求,但苦于找不到这样一种统一方案。然而,爱因斯坦一生最后30年没有找到的答案可能就在于超维空间。
寻求统一
爱因斯坦曾说:“自然呈现给我们的仅仅是狮子的尾巴。尽管因为狮子身躯庞大而不能立即展现其自身,我也不会怀疑长着这条尾巴的那头狮子之存在。”如果爱因斯坦是正确的话,那么可能这四种力就是“狮子的尾巴”,而“狮子”本身就是高维时空。这种思想已经激起人们向往有一天宇宙中的物理规律可以用一个方程来阐释,而这些规律造成的结果则由充满着图表的书籍布满了图书馆的墙壁。
对于宇宙的这一革命性前瞻的核心,就是认识到更高维的几何可能是统一宇宙中物理规律的最终源泉。简言之,尽管宇宙中的物质和把物质束缚在一起的力以一种使人困惑不解和变化无穷的复杂形式出现,但是它们可能只是超空间上的不同振动而已。然而,这一概念与科学家们的传统思想相抵触,他们把空间和时间视为一个被动的舞台,而恒星和原子是其上面的主角。对于科学家而言,可见的物质宇宙似乎比空无一物而又不能运动的时空这种不可见宇宙舞台更加丰富和变化多端。从历史的角度看,粒子物理方面几乎所有的科学努力以及大量的政府基金都被投入到诸如“夸克”和“胶子”等亚原子粒子的性质上,而不是领悟其几何本质。现在,科学家们正在意识到时间和空间这些“无用”概念可能是大自然之美与简单性的最终源头。
有一种把光解释为在第五维中的振动的新型引力理论,按提出该理论的两位科学家的姓氏被命名为卡鲁查-克莱因理论,它是有关高维空间的第一个理论。把它延拓到N维空间(这里N代表任何整数)之后,原先看起来很笨拙的这个亚原子粒子理论便戏剧性地呈现出一种惊人的对称性。然而,原先的卡鲁查-克莱因理论不能决定N的准确值,在描述所有的亚原子粒子时也存在一些技术问题。这个理论更为先进的叙述,即所谓的超引力理论也有问题。近来,在理论上的兴趣是由物理学家格林(MichaelGreen)和施瓦茨(JohnSchwarz)在1984年引发的,他们证明了卡鲁查·克莱因理论的最新翻版,即所谓的超弦理论的自洽性,这个理论假设所有的物质都由细小的振动弦组成。令人吃惊的是,超弦理论预言了时空的精确维数:十维。①
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