史上物理学最强的科普！( 四 ) ：史上物理学最强的科普！点

我们前面讲过，数学家黎曼早在一八五四年就提出了作用力与空间弯曲的关系，并提出了重力场论。爱因斯坦利用黎曼的研究成果，用数学形式表达了他自己的物理学新发现，这就是广义相对论（generalrelativity）。
让我们再来追寻一下广义相对论的推导过程：
光线以曲线前进＋光线走两点间最短时间路径?空间是弯曲的?“质-能”造成“时-空”弯曲?力学＝几何学
爱因斯坦的伟大，止步于他的第三次尝试！

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在狭义和广义相对论之后，他终其一生研究统一场论（unifiedfieldtheory），简单说，就是试图寻找一个公式，能够同时描述光与重力。可惜，他最终没有成功。
对这一问题给出答案的，是TheodorKaluza和OskarKlein两位科学家，他们的理论我们称之为“克鲁查-克莱因理论” ，简单说，这个理论就是：在五维空间里，将光与重力的理论统一了起来。
可是，第五维到底在哪里？
克鲁查说：第五维已经崩解成一个圆圈，它的体积实在太小了，连原子都装不下，因而也无法测量。一九二六年，克莱因甚至计算出第五维的尺寸只有10E－33公分（10的负33次方），而探测如此微小距离所需要的能量也就是是所谓蒲朗克能量（Planckenergy），相当于10E20亿电子伏特，百万兆倍于质子蕴藏的能量。
克鲁查-克莱因理论在当时并未收到广泛关注和普遍认同，领一时风气之先的是另一套全新的理论：量子力学（quantummechanics）
3.原子物理学家们的一系列发现
Ⅰ、量子力学，整合了三种自然相互作用力
一九二五年，以薛丁格（ErwinSchr?dinger）和海森堡（WernerHeisenberg）为代表的一组科学家，已经对原子运动给出了几近完整的数学描述，我们称之为量子力学。

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这是一套与黎曼、爱因斯坦学说迥异的解释自然力的理论，它的主要理论观点包括：
1、作用力是由于不连续的能量包交换而产生（也就是量子：quanta）；
2、不同的作用力的产生来自于不同量子的交换；
3、我们永远无法同时知道次原子粒子的速度及其位置；
这就是著名的海森堡测不准定理，这个听起来不怎么靠谱的定理，却是半个世纪以来最经得起任何实验挑战的一个定理，至今，还没有任何一个实验结果违背了这一条定理。所谓次原子粒子：就是比原子还要微小的粒子。海森堡测不准定律在哲学上的意义在于，它从物质构成的最底层，将所有事物的产生和构成，都解释为机率的一个表现，而不是一个必然的结果！换句话说，就是没有所谓客观存在，也没有所谓必然结果。这一条，彻底撼动了唯物主义的基石。
4、粒子有可能以有限机率进行穿隧或量子跳跃，并穿越不可浸透的障碍物。
听起来各种不靠谱是吗？但是！这个理论不仅反复被实验证明，而且人们甚至根据该理论制造出了隧道二极管（tunneldiode ，或称江崎二极管）。
量子力学以光子（也就是光的量子）为例，认为弱作用力和强作用力是源于能量量子的交换，并称之为“杨－米场” ，这是杨振宁和他的学生米尔斯于一九五四年发现的理论。到一九七O年代，杨－米场已经可以解开所有核子物质的秘密，可以解释有关于次原子粒子的任何实验数据。在解释电子与光的交互作用时，其精确度达到千万分之一，号称是有史以来最精确的理论！科学界对这个理论如此有信心，以至于称之为“标准模型”（StandardModel）。
量子力学经过五十年的发展，成功地整合了四种自然作用力的三种：强作用力＋弱作用力＋电磁力。但是，包括杨振宁本人在内的许多科学家都认为，标准模型一定不是最终的大一统理论，主要原因是该模型并不包括重力！
历史地看，可以这么说：量子力学只是根据次原子粒子的部分外表特性做了整理，却未对它们的来源做出任何说明。
Ⅱ、超重力论，在十一维空间统合四种作用力
统合量子理论和重力，以创造出一个“万有理论”（TheoryofEverything），这个问题挫折了二十世纪最聪明的心智，包括爱因斯坦、海森堡等等一众科学界的巨擎和大碗，但均不可得。
一九七六年，纽约州立大学石溪分校的三位物理学家写下了超重力理论。简单说，这个理论对黎曼的“度量张量”模型进行研究，几乎实现了爱因斯坦统合已知作用力的梦想。