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拉克?麥克維斯(James Clerk Maxwell)給出的著名電子方程式來論證他的結果。愛因斯坦的想法是從本質的幾何學觀點上,把他自己的和麥克維斯的描述聯絡起來。但是他最終失敗了。然而,這次失敗主要原因還是在那個時代強核力和弱核力還沒有被發現。
另外的一些嘗試是由德國物理學家赫爾曼?威爾(Hermann Weyl)和美國物理學家約翰?惠勒(John Wheeler)提出的,把電磁理論整合到普遍相對的幾何形式中。儘管其中一些理論只是看上去很完美,但實際都缺乏跟量子現象的聯絡,這種現象對於相互作用而非地心引力非常重要。
隨後的一些整合嘗試是從一個完全不同的角度開始的,整合的量子場理論用來描述,或者可以說描述了四個基本原理的相互作用。目前為止最成功的就是由謝爾頓?格拉肖(Sheldon Glashow)、史蒂文?溫伯格(Steven Weinberg)和阿卜杜勒?薩拉姆(Abdus Salam)共同提出的弱電理論。這個理論結合了電磁場理論和弱相互作用理論。這個理論簡化來說就是,力是由四種不同的無質量的玻色子相互作用而傳播的。透過一種“破壞的對稱性”,這三個玻色子,W(+)、W(…)和Z(0)就產生了質量,質量以質子的50到100倍增加,第四個玻色子,也就是光子,仍然是無質量的。1983年,W和Z玻色子在歐洲核子研究委員會(CERN)實驗室的高能物理實驗中被發現。因此,溫伯格、薩拉姆和格拉肖獲得了1979年的諾貝爾物理學獎。
除弱電理論之外,也有一些其他的整合理論被提出來。其中一些涉及強相互作用,而一些“萬能理論”也試圖包括萬有引力。後者也被稱為超對稱理論。然而,目前為止,這些都還未取得突破性進展。
量子力學
根據愛因斯坦的廣義相對論,任何事物,無論在光速或者更快的速度中都不能進行時間旅行。然而,量子力學有一種現象叫隧道現象,在理論上能夠提供一種原理讓物體在比光速更快的速度中從一個地方移動到另一個地方。威廉?克里斯1995年提到,德國研究者聲稱在4。7光速下傳送了莫扎特(Mozart)的第40交響曲第5節。
量子力學是一種基礎理論,在20世紀被物理學家用來描述原子和亞原子現象。它還成功地廣泛運用於觀察一系列宇宙圖片。
雖然量子力學借鑑了牛頓力學的一些觀念,即早先的物理現象,然而與牛頓力學本質上是不同的。比如,在牛頓物理學中,數量是被認為持續可變的,在一定範圍內可取任何值。另一例子是角動力,即粒子被一中心吸引沿圓形軌道旋轉,它與速度乘以中心距粒子的距離值成正比。因為牛頓力學中距離可以取任何值,所以角動力也是如此。另一方面,在量子力學中,角動力常常被規定成某些離散值,這些離散值的比率是簡單的有理數。
量子力學和早先的物理理論更本質的區別在於用一種可能性,即用一種基本思維來解釋量子力學如何來詮釋這個世界。這就很明顯是在用量子力學和牛頓力學來預測未來。牛頓力學中描述的一些事物,如太陽系,如果能一次性精確測量出,那麼對於太陽系未來動向的精確預測是有可能的。在量子力學的描述中,甚至對一個簡單的單電子原子都能精確預測出其諸多行為的可能性。對不穩定的放射性核的描述就能說明這一點。當單個的核子衰變時,量子力學就不能進行預測,儘管如此,如果蒐集了許多相同的原子核,那麼能指出何時這個核子會衰變。這個量子力學的新現象被一些知名物理學家,如艾伯特?愛因斯坦所抵制。不管怎樣,它的出現成為原子與亞原子水平上不可忽視的一個特徵。
早期發展:普朗克的成果
歷經30多年的時間,量子力學蓬勃發展,期間成功地解釋了多個物理現象。第一個量子理論用來分析電磁輻射是如何產生的。1900年,馬克思?普朗克(Max Planck)做到了。普朗克嘗試研究在不同的頻率下,熱的物體輻射的分佈,比如太遠的表面。根據觀察結果他得出結論,輻射不是持續發出的,就像早先認為的一樣。相反,輻射是以一種被他稱為量子的離散量發出的。對於這些量子、頻率f和能量釋放量E之間往往存在一種關係,即E=hf。這裡的h就是被普朗克引入的普適常數,現在以他的名字命名。普朗克常數以時間乘以能源為單位,其數值接近6。63×10^(…34)焦耳秒。普朗克分析結果的獨特之處在於,這個公
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