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爱因斯坦的相对论将引力描述为空间和时间的扭曲,其弯曲和拉伸取决于物体内部物体的质量以及现象释放的能量。然而,几年后,当科学家发现非常小的粒子的存在时,我们了解了复杂的量子物理世界,后来发现这些粒子甚至可以影响宇宙中最大和最强大的现象。
这导致了控制宇宙的三种基本力背后携带力的粒子或玻色子的发现:电磁场有光子,强核力有胶子,弱力由 W 和 Z 玻色子携带。
那么重力呢?
物理学家假设,如果其他三种基本力都有相应的量子理论,那么引力背后也一定有一个粒子。
为了将引力与量子理论联系起来,科学家们提出了一种假设的粒子——引力子。它一定是一个无质量、稳定的自旋 2 粒子,以光速运动。
迄今为止,尚未检测到此类颗粒。尽管引力在宇宙尺度上很强,但在小尺度上却相当弱。其强度非常弱,以至于当磁铁吸引回形针时,回形针会克服整个行星的引力并沿磁铁的方向移动。这意味着一个引力子——如果存在的话——一定非常弱。为了测量它,你需要一个木星大小的探测器。
弦理论和寻找引力子
有一种理论表明,引力实际上只在我们存在的地方显得很弱,因为它实际上有能力同时穿过三个以上的维度,因此会微妙地传播。
这个想法由于数学上的不一致而被忽视十年后,经过修订和完善,最终产生了现在所谓的弦理论——迄今为止最有希望的量子引力理论候选者。这也是我们统一量子理论和广义相对论的最大希望,这是物理学多年来最大的挑战。
在弦理论中,数学指向一个具有十维空间和一维时间的宇宙。然而,这些空间尺寸太小,即使用显微镜也无法看到。因此,一些物理学家正在疯狂地寻找引力子,希望捕获这种假想的粒子,但到目前为止他们却一无所获。
关于量子物理学,有很多我们不理解的事情,识别粒子和支配它们的定律可以帮助我们利用量子现象假设拥有的力量。证明一种有助于理解这一切的粒子的存在是一个可能不会很快实现的梦想。
结论
引力子是一个在理论上得到证实的想法,但尚未得到证实。因此,如果您听到有人说引力子是产生引力的粒子,请记住这是一个合理的说法,但它绝不是普遍接受的。引力子被认为是已建立的亚原子万神殿的一部分还需要一段时间。
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