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近代物理学概述(引自他人材料,有删节) J Q Shen 到目前为止,我们已经有如下一套电磁学方程组: 但是,这组方程还不足以让人感到神魂颠倒。原因在于它有一些很明显的瑕疵:如对于一个电路(带有电容器),安培环路定律在导线上成立,但在电容器内部却不成立;该方程组与电荷守恒定律相矛盾;我们还记得安培力不满足牛顿第三定律,等等。 于是,天降Maxwell(1831-1879)。 Maxwell提出空间还存在“位移电流”(displacement current)。 Maxwell将位移电流添加到安培环路定律中,这是神来之笔,具有画龙点睛之功效,把以上矛盾的问题都解决了,使得电磁学方程组自洽无矛盾,真是四两拨千斤。令人击掌感叹! 不但如此,位移电流的引入,把原来那套死方程变为了活方程,即:从Maxwell方程可以预言电磁波。这令人心潮澎湃!! 注意:关于电磁学方程组,除了位移电流是单纯思辩的产物,其他各项均是实验产物。思辩的产物有时起到这么大的作用。这印证了爱因斯坦的一句话:“我认为,单纯的思维,足以认识世界。” Maxwell将光、电、磁统一了起来。物理学道路,就是统一的道路。 目前统一还在继续当中。1974年,提出了大统一理论,企图把弱作用,强作用,电磁力统一起来,预言质子的寿命为一千万亿亿亿年。但是来自印度一个废弃矿井里的实验,发现质子的寿命远比一千万亿亿亿年还要大。于是物理学家修改大统一理论,提出超大统一理论(“超”即超对称)。 1980年代,1990年代,统一的征程还在继续,妄图把四种基本相互作用(弱作用,强作用,电磁力与引力)统一起来,提出了超引力,超弦理论。超弦理论,也称为“万物的理论”(theory of everything),要把宇宙的一切用一个方程导出来. 这又是一组英雄的史诗。 逐鹿中原, 鹿死谁手? 我们拭目以待。 |