第十四章 力 【１１０】

前面談到了關於具有2000多年來力的發展史的古典力學，也就是由牛頓總結的經典力學；以及20世紀后發展起來的量子力學，其中包含有愛因斯坦相對論的「經典理論」和量子理論派系所推出的關於力的研究。力似乎是一個通俗、簡單的東西。其實不然，物理學家在尋求解決物理學中根本問題時，也就是想尋求一個揭示物理界最基本的全貌時，他們所寄希望的大統一理論首先抓住的就是力。物理學泰斗愛因斯坦終其後半生化費了40多年尋求的統一場論，首先抓的仍然還是力，可惜畢其所有精力未能獲取成功。

當然這可能意味著力的本質的揭示或許離整個物理學奧秘的揭示不遠了。而掌握該奧秘，人類就可以獲知能源及物質組成的秘密，取得新的劃時代的飛躍成果。但19世紀及20世紀經過數代物理學家努力，不止一次似乎幾近成功卻未能成功的事實，又也許意味著人類可能至少還需千年的努力。

圍繞這麼一個簡單的「力」字，其實還是沒辦法對力做出一個明確的回答：「究竟力是什麼？」力是物體相互間的作用。它有什麼規律可循？力是粒子還是波；或者如同其它量子一樣具有波粒二象性？尤其是在廣義相對論中萬有引力的幾何性質的解釋，對力到底是物質還是能量也難以劃分。這些正是我們需要探討的。而統一場的理論是要求用一個單一的語言來描述這四種力。

物理學看來還可以這麼來劃分一下範圍：相對論是涉及大尺度宏觀宇宙範圍；量子理論是涉足微觀粒子世界；牛頓經典力學則是研究中間這段不大不小的宏觀物理世界，這其實和以前人們缺乏感知手段只能局限於對比較容易觀察到的自然界進行研究有關。

那麼在力的研究方面這三者之間究竟有多大的分歧呢？首先必須肯定一點，那就是即使目前存在某些研究中間過程的不同見解的話，最終必定會達到真正一致的統一。四種力當中見解有明顯差異的主要在引力上了。對電磁力除了光速之外沒有什麼爭紛；強力及弱力不在相對論的範疇，牛頓力學時代又根本沒有接觸到它們。

量子理論中不包括有引力，因而引力的矛盾主要顯示在相對論與牛頓力學之間了。萬有引力首先出現在牛頓的經典力學之中，它是被描繪在絕對空間、絕對時間中的一種長距離相互作用的極弱的、一種吸引力；同時它被認定具有無限的速度。但是萬有引力在愛因斯坦的廣義相對論中可就徹底變樣了：由於在相對論中，超光速在物理學中是不可能的，那麼萬有引力也只能以光速運行了；另外在相對論中時間、空間、運動、質量都是相對的，而不是絕對不變的，引力是以特殊的幾何性質來定義——是「四維時空的彎曲」，是由在時空中的物質和能量所引起的時空畸變。

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