影响人类文明的方程式:广义相对论可描述时空

2013-02-07 09:51  来源:新浪科技

  据国外媒体报道,数学方程不仅仅是有用的工具,其中很多还非常优美。很多科学家承认,当他们在构建某些方程时,不仅会考虑方程本身,也会很在意方程的形式,寻找那些简单而富有诗意的形式。

  当然这样的优美方程中的一些声名显赫并为公众所熟识,比如爱因斯坦的质能方程E = mc^2,但是在科学领域还有很多其它的美妙方程。以下便是LiveScience网站采访很多物理学家,天文学家和数学家之后整理出的他们心目中最喜爱的方程:

  1 广义相对论

广义相对论

  广义相对论

  这个方程是爱因斯坦在1915年构建其划时代的广义相对论时给出的。这一理论颠覆了长期以来我们对于引力的理解方式,它将引力描述为时空的扭曲。

  美国空间望远镜研究所的天体物理学家马里奥·李维欧(Mario Livio)推荐了这个方程,他表示:“即便是在今天我仍然对此感到惊奇不已,这样一个方程竟然就能够描述整个时空。”他说:“爱因斯坦的所有天才智慧都包含在这个方程之中。”

  李维欧表示:“这个方程的右边部分描述的是宇宙中的能量(包括加速宇宙膨胀的暗能量),而左边的部分描述的则是时空的几何形式。这一方程展示了爱因斯坦广义相对论的核心,那就是质量和能量决定了几何形式和曲率,而这便是引力的实质。”

  凯勒·克莱默(Kyle Cranmer)是美国纽约大学的物理学教授,他指出这一方程揭示了时空与物质-能量之间的关系。他说:“这是一个非常优雅的方程,它揭示了事物之间的相互关系,比如太阳的存在扭曲了时空,因此地球才会在轨道上围绕太阳运行。它同样揭示了宇宙自大爆炸以来是如何演化的,并预言了黑洞的存在。”

  2 标准模型

标准模型

  标准模型

  物理学界的另一项经典理论是“标准模型”,这一模型所描述的是组成宇宙的基本粒子。美国加州SLAC国家加速器实验室的理论物理学家兰斯·迪克森(Lance Dixon)推荐了这一方程组组。他说:“这一模型成功地描述了迄今我们在实验室中所观察到的所有基本粒子和力,除了引力之外,其中当然也包括最近被发现的希格斯玻色子,也就是这个方程中的φ。这一方程与量子力学以及狭义相对论都能很好地相互兼容。”然而至今为止标准模型还尚未能与广义相对论相统一,这就是为何它无法描述引力的原因。

责任编辑: 豆豆
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