|
广义相对论建成后， 爱因斯坦依然感到不满足，要把广义相对论再加以推广， 使它不仅包括引力场，也包括电磁场，就是说要寻求一 种统一场的理论。他认为这是相对论发展的第三个阶段， 它不仅要把引力场和电磁场统一起来，而且要把相对论 和量子论统一起来，为量子物理学提供合理的理论基础。 他希望在试图建立的统一场论中能够得到没有奇点的解， 可用来表示粒子，也就是企图用场的概念来解释物质结 构和量子现象。最初的统一场论是数学家H.韦耳于1918 年把通常的四维黎曼几何加以推广而得到的。对此，爱 因斯坦表示赞赏，但指出，这一理论所给出的线素不是 不变量，而同它过去的历史有关，这同一切氢原子都有 同样光谱的事实相抵触。接着，数学家T.F.E.卡鲁查于 1919年试图用五维流形来达到统一场论，得到了爱因斯 坦的高度赞扬。1922年爱因斯坦完成的第一篇统一场论 的论文就是关于卡鲁查理论的。1925年以后，爱因斯坦 全力以赴地去探索统一场论。开头几年他非常乐观，以 为胜利在望；以后发现困难重重，感觉到现有数学工具 不够用；1928年以后转入纯数学的探索。他尝试着用各 种方法，有时用五维表示，有时用四维表示，但都没有 取得具有真正物理意义的结果。 从1925～1955年这30年中，除了关于量子力学的完 备性问题、引力波以及广义相对论的运动问题以外，爱 因斯坦几乎把他全部的科学创造精力都用于统一场论的 探索。1937年，在两个助手合作下，他从广义相对论的 引力场方程推导出运动方程，进一步揭示了空间－时间、 物质、运动之间的统一性，这是广义相对论的重大发展， 也是爱因斯坦在科学创造活动中所取得的最后一个重大 成果。可是在统一场论方面，他始终没有成功。他碰到 过无数次失败，但从不气馁，每次都满怀信心地从头开 始。由于他远离了当时物理学研究的主流，独自去进攻 当时没有条件解决的难题，再加上他在量子力学的解释 问题上同当时占主导地位的哥本哈根学派针锋相对，因 此，同20年代的处境相反，他晚年在物理学界非常孤立。 可是他依然无所畏惧，毫不动摇地走他自己所认定的道 路去探索真理，一直到临终前一天，他还在病床上准备 继续他的统一场论的数学计算。他在1948年就意识到， “我完成不了这项工作；它将被遗忘，但是将来会被重 新发现。”历史的发展没有辜负他，由于70年代和80年 代一系列实验有力地支持电弱统一理论，统一场论的思 想以新的形式显示它的生命力，为物理学未来的发展提 供了一个大有希望的前景。 |