标题：统一场论
详细内容
阐明自然界各种相互作用的性质和规律，本是物理学基础研究的一个极其重要的方面。而追求建立相互作用的统一理论，则是出于对物质世界的统一和谐的坚定哲学信念和要竭力探求事物内在本性的顽强欲望。A.爱因斯坦把他后半生的精力献给了这一事业。在他的深刻思想的影响下，统一场论已成为20世纪物理学的重要研究方向。
五种超弦组成的四大作用力结构表

1引(重)力2强力3弱力
4电磁力
11维超重(引)力
大霹雳引力奇点
－－
－+
－+
++10维大统一力
GUT五种超弦
－+++
+++－
－－－+
+－－－
－+－+
+++－
－+－+
+－－－强作用力
ⅡB型弦
(含Ⅰ型闭弦)
ⅡA型弦
(含Ⅰ型闭弦)－+++
+++－
－－－+
+－－－

弱作用力
O型杂弦
E型杂弦
(含Ⅰ型开弦)－+－+
+++－
－+－+
+－－－阳电磁力
O型杂弦
阴电磁力
E型杂弦－+－+
+++－
－+－+
－－－+分化方向®®®®®

理论发展
早期的统一场论研究19世纪中叶J.C.麦克斯韦的电磁场理论统一了电的作用和磁的作用；它是历史上第一个几种相互作用的统一理论。20世纪初，爱因斯坦破除I.牛顿的引力论中超距作用观念，把场的观点引进引力理论而创立了广义相对论(1916)。其后不久，便出现了以统一引力场和电磁场为目标的统一场论研究热潮，而当时人类知道的基本相互作用只有引力作用和电磁作用。 
由于在广义相对论中引力场被描述为时空的弯曲，因此，设法进一步把电磁场也和时空的其他几何属性联系起来，便成为那时统一电磁作用和引力作用的各种理论方案的中心思想。例如，H.韦耳把电磁场和时空的尺度变换相联系；T.F.E.卡鲁查和A.克莱因则把电磁势当作五维时空度规张量的部分分量；而爱因斯坦则将时空的度规或联络从对称的推广为不对称的，然后把不对称部分同电磁场联系起来。物理学的几何化，可说是早期统一场论研究的一大特色，此外，所有这些理论方案都只考虑经典场论（即宏观的引力和电磁现象），没有涉及场的量子效应。 
经过大约20年的努力，所有统一电磁场和引力场的尝试都没有获得成功，但对于数学中微分几何的发展却有很大推动。随着量子论的兴起，物理学主流转入微观领域，早期统一场论的研究到30年代末渐趋衰落，只有爱因斯坦坚持不懈直至逝世。
海森伯的统一场论方案50年代初，人们已经认识到，自然界的基本相互作用还应包括微观粒子之间的强相互作用和弱相互作用；统一场论的目标也随之扩大。那时W.K.海森伯曾提出一个非线性的旋量场方程，企图从它导出基本粒子的质量谱并解释它们的相互作用性质，但也始终未成功。
电弱统一规范理论从50年代末起，统一场论的研究又走向高潮，这是理论和实践两方面的新的发展所致。  电弱统一场图1954年杨振宁和R.L.密耳斯把电磁作用是由定域规范不变性所决定的观念（这原是韦耳统一场论的合理内核,不过时空尺度变换应改为带电粒子的相位变换）,推广到不可对易的定域对称群。这就揭示出规范不变性可能是电磁作用和其他作用的共同本质，从而开辟了用规范原理来统一各种相互作用的新途径。而后，实验上又弄清弱作用是普适的V-A型相互作用,和电磁作用有许多共同特点，这就促使人们开始认真考虑它们的统一问题。经过许多科学家近20年的共同努力，电弱统一理论取得了很大的成功。 
现在大家接受的电弱统一理论，是一种自发破缺的规范理论。弱作用和电磁作用都是由规范原理所要求的场（即规范场）来传递的，这自然地解释了二者的共性（普适性和矢量型）。与弱作用相联系的规范对称性又是自发破缺的，通过黑格斯机制使传递弱作用的中间玻色子获得了很重（约10eV/c）的质量，这便解释了弱作用同电磁作用的差异（前者力程短、耦合弱）。自发破缺规范理论还有一大优点，即在量子化后做进行微扰计算中出现的发散困难是可重正化的。  希格斯(机制)场图(右二图绘制:张嘉年)
应用实例
选取不同的规范群和破缺方案，把夸克和轻子填入规范群的不同表示,可以得到不同的电弱统一模型。S.L.格拉肖、S.温伯格和A.萨拉姆提出的 SU(2)×U(1)模型，预言了弱中性流和粲数的存在及其性质，均为以后一系列的实验所证实。由于他们对电弱统一理论的重大贡献，这三位学者获得了1979年度诺贝尔物理学奖。1983年，中间玻色子W±和Z相继发现，是对电弱统一理论的重要支持。不过黑格斯粒子和黑格斯机制都尚须实验进一步予以检验。 
大统一规范理论 关于强作用，目前已有一种有希望成功的理论,即量子色动力学；它是个不破缺的SU(3)规范理论。因此，从70年代中期起，很自然地在电弱统一规范理论取得成功的基础上，人们又开始了新的探索，其目标是把强作用乃至引力作用通过规范原理和电弱作用相统一。 
所谓大统一理论，就是试图依照电弱统一理论的同样观念和方法（即规范场加自发对称性破缺），来实现强、电磁和弱三种相互作用的统一，不过要将规范群推广为包含子群SU(3)×SU(2)×U(1)的一个更大的单纯群〔如SU(5)、SO(10)或E(7)等〕而已。按照这种理论,各种相互作用的强度是随能量而变化的。当能量增加时，强作用逐渐变弱，而电弱作用则变强。在能量达到大约1024eV时,三种作用强度变成相等而统一为一种规范作用（由该单纯群作为规范群）。大统一规范理论有一个惊人的预言，即质子是不稳定的,它会衰变为别的粒子,其寿命估计为10年。不过，到目前为止,这个预言没有在实验上得到证实。 
此外，还有人尝试把超对称性（玻色子－费密子对称性）引入大统一理论，企图解决大统一理论本身的一些问题（如规范等级问题）。不过超对称性带来的问题似乎比解决的问题更多。更有人讨论超统一（又叫做扩充超引力）理论，试图用超对称性同时把引力和其余三种相互作用在10eV的能量下实现统一。最近,为了寻找新的途径，人们又重新对卡鲁查的高维空间统一场论发生了兴趣。开始认真地考虑四维之外的其他维度的物理效应。另外还有人尝试把超对称性和高维空间结合起来，等等。所有这些把四种相互作用全统一起来的理论尝试现在都很不成熟，未能给出现实的统一方案。而且在这样的能量下，引力的量子效应已开始变得重要，而到目前为止,还没有令人满意的量子化的引力理论。可见,距离真正实现爱因斯坦的宏大设想还相当远。 
总之，各种不同层次的统一规范场论，包括电弱统一和大统一规范场论，已经而且仍将是理论物理的中心课题之一。建立统一场论的理想将继续鼓舞人们不断深入地顽强探索自然的奥秘。
  构成宇宙最基本要素是空间和物质，时间反映了物质运动的先後次序，它们是统一的是不可分割的，假定有限大宇宙有一个物质的中心点发生运动，宇宙空间也就会跟着运动，如果宇宙空间不跟着运动，空间、物质、时间就不是统一的，就不存在宇宙，同样，宇宙空间的运动，中心点也会随之运动。我们从这一哲学思想得到一个宇宙的基本定律，任何物质都有属于自己的空间，物质的运动会导致空间的运动，速度会随着空间的增大而减少，空间的运动也会影响物质的运动。
先看看这一基本定律能否解释一直困扰人类的宇宙难题，以太阳系为例，太阳自转，太阳周围的空间随太阳转动，八大行星只是静止在弯曲运动的空间上，运动速度是随着太阳周围的空间增大而减小，太阳以及行星相对於运动空间是不消耗能量的相对静止，符合能量守恒定律，而牛顿的理论和能量守恒定律有矛盾，星球的自转牛顿只怪上帝蹬了一脚，而实际上空间运动速度是随着太阳周围的空间增大而减小，地球落在两面运动速度不同运动空间，靠近太阳一面的空间运动速度较快，远离太阳一面的空间运动速度较慢，较快一面的速度减去较慢一面的速度，刚好等于地球的自转速度，同时对地球产生压力，整个宇宙的运动空间互相叠加，对地球的运动造成影响，同时对地球产生更大的压力，这种力就是万有引力，可见空间运动的速度差对物体产生万有引力，也就是加速度对物体产生力的过程，和牛顿定律中的力对物体产生加速度是统一的，也符合广义相对论的惯性力等效万有引力理论，也能够清晰地解释了万有引力的超距作用，这是牛顿和相对论所不能解释的问题。
事实上空间运动的速度差和空间弯曲的曲率.空间的叠加是产生所有宇宙自然力的原因，也就是统一场论，万有引力和磁力实际上是同一种力，比如电子在导线中流动产生运动空间，当两根导线电流同向时，导线之间的运动空间产生叠加，空间运动速度比导线外围的空间运动速度快，从而产生吸引力，而当两根导线电流方向不同向时，导线之间的空间运动速度相减，空间运动速度比导线外围的空间运动速度慢，从此而产生斥力，有人认为这是磁力子起作用，我们清楚地知道导线中电子运动就有磁力，电子不运动就没有磁力，难道电子运动就有磁力子，电子不运动就没有磁力子，这是不符合物质守恒定律的。统一场论可以解释宇宙一切问题，包括宇宙起源，了解宇宙运动的本质就会发现爱因斯坦宇宙运动和牛顿惯性运动是不一样的，传统上物体的运动速度是单位时间内走过的距离，当物体在引力场中或高速运动时使用牛顿力学去计算就不准确了，必须应用相对论，由于我们生活在慢速的世界很难理解宇宙，我们必须从宇宙的角度去看宇宙，而不能从人的角度去看宇宙，就可以解决所有和宇宙运动有关的问题，例如相对论认为物体在引力场中或高速运动时，物体的时间、体积、质量等参数会发生变化，为什么？传统上在惯性系中单位时间内从一点到另一点的速度为一，如果两点之间放入第三点，速度是不会改变的，但从宇宙的角度去看速度加快了，放入的点数越多速度越快，就如从人的角度去看单位时间内我们做的事越多，办事速度越快，宇宙运动的速度也是一样，单位时间内运动物体扫过质点的数量越多，其速度越快，相对于运动物体，这些点相对速度也越快，这说明了质量越大的天体，其相对速度也越快，和高速运动的物体产生效应是一样的，时间.体积.质量等参数会发生同样的变化。在惯性系统，由于物体运动速度很慢，空间的运动速度、时间、体积、质量等参数发生的变化很小，可以忽略不计。
《统一场论》 
宇宙是由空间物质时间这几个基本元素组成，空间反应物质所在的环境，环境中的物体我们称为物质，时间是反应物质变化的连续性，而力则是物质变化的原因 
首先让我们了解空间的性质，现在物理学界主要把空间分为三个维度一维二维三维四维，我们所在的空间就是其中的三维空间有三个方向所确立，而四维空间则是在三维的基础上多了一条时间轴， 
让我来做个比较比如说蚂蚁是以气味感知世界的，它认为这个是界是平面的，而我们是以光的折射来建立世界的模型，所以我们认为世界是三维，那么我们那么确定我们所在的空间一定是三维世界吗，我们知道蚂蚁感知不到三维世界是因为蚂蚁感官的局限性，那我们的感官难道是万能的么，我们对外界事物90%是靠眼睛观察的，那么它没有一定的局限性么，如果光反射不了或者速度大于光那我们便观察不到了，这样的例子也到处存在着，比如引力磁场惯性黑洞，这些我们都不是靠光感知到的，也就是说我们看到的并不是三维世界，只是这个世界的一部分。 
爱因斯坦说过“不存在没有物质的能量，也不存在没有能量的物质。”而在“真空”环境中压力还是存在着的，也就是说“真空”中也存在着物质，而且它们粒子结构更为基本，密度更大，光的波粒二象性也正是因为穿透不了这些粒子做的绕粒子运动，我们的宇宙也正是因为这些粒子场交织在一起所形成，它们之间并不直接影响而是带动对它们产生阻力的物质运动，就像水流带动气泡一样，所以称它们为“粒子暗流”。
我们之所以能以每秒29.79KM与地球一个轨道，在自转轨道没被甩出，光靠引力产生的重量明显不合理，而是因为“粒子暗流”带动了我们比如说夸克，再由夸克传到质子，再由质子传到原子，再由原子传到分子，再由分子带动我们，对我们产生了惯性质量，所以引力质量并不等于惯性质量，在同一惯性系物体的惯性质量并不显现，只体现引力质量，如果惯性质量等于我们的引力质量，也就是说光靠我们的体重来维持公转自转的速度，那么1秒后我们将在地球后29.79公里处，所以物质的惯性质量并不等于引力质量。 
那么引力是什么呢，我们知道物体的质量决定引力的大小，而恒星与我们都是原子结构所以对我们产生压力的都是同一种粒子，而随着地表以下这种结构更为密集所以压力会把我们往下压，幸好有大气层缓冲了这种压力，地表与我们的支持力大于它对我们的压力，形成引力。所以当物质之间的压力大于它们的支持力那么引力便产生了，物体的质量与压力成正比。 
那么磁场是什么呢，磁力是由电子运动产生的，我们做个假设，在水池中，有两个压力相等的乒乓球团，突然一个乒乓球团的乒乓球少了一个（正电），而另一个乒乓球团却多了一个（负电），那么水便会把这个乒乓球压到少了一个乒乓球的乒乓球团中（电子运动）当这一数量不断上生，频率不断加大，那么水便会对乒乓球转移的这一路径产生频率压强，这便是磁场， 
电弱统一以成定局，而强力是将原子核保持稳定的力，所以也称核力，那么再让我们回到水池，这个水池现在成为一个立方圆而水池的压力从外到内加大，水池中有足球，网球，而足球与足球之间水的支持力大与压力，而在水池的中心，却有一个相当密集的结构其质量占水池的99.95%以上，而体积却只占这个水池的几千亿分之几，我们知道质量与压力成正比所以这便是核力， 
那么以上理论能否解释黑洞呢，我们知道恒星是由大质量天体因承受不住自身的引力坍塌形成的大密度天体，那么我们知道了质量其实等于压力，所以是恒星因为质量的增大它的结构却没有变化，当恒星的结构承受不住这种压力时恒星将会破碎，有可能行成更为密集的天体，但这并不是黑洞，当恒星爆炸时因为粒子结构的破碎空间加大外部的粒子会来填充，但在恒星自旋粒子的带动行成了一个“粒子旋涡”它内部的压力从大到小，所以被它吸引的物质结构便会不断的被分解形成更基本的粒子结构，在黑洞的中心，因为这些粒子因为被黑洞分解所以不会受到黑洞的影响，便会以辐射的形式逃脱，当这个“粒子旋涡”的能量消耗代近，那么粒子将会覆盖黑洞，产生爆炸，所以黑洞并不是天体，它并不具有稳定的结构，而被吸引进的物质也并不是进如四维空间而是被分解成更基本的粒子。 
一方之言 不过当人们统一四力以后面对的是更复杂的平均力 当人类了解后便可以对现在观察的现象进行解释和“预测”