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 探索什么是“力的统一”？
作者：翻译：王鸣阳
爱因斯坦的梦想
以建立“相对论”而家喻户晓的阿尔伯特·爱因斯坦（1879～1555）在晚年曾花费巨大精力致力于“万有引力和电磁力的统一”工作。这里所说的电磁力，也就是我们日常接触到的带静电的梳子吸引头发的那种力和两块磁体互相吸引的那种力。爱因斯坦想要证明，万有引力（简称“引力”）和电磁力这两种力好似不同，然而本质上却是一种力。
遗憾的是，爱因斯坦的这种探索，直至他逝世，也未能成功。不过，爱因斯坦的这个梦想却以不同的形式为其他物理学家所继承。如在后面就要详细介绍的，物理学家最后查明，自然界的“基本力”只有四种。换句话说，自然界中的一切力，归根结蒂，都可以用这四种力来加以说明。不仅如此，物理学家还猜测，也许能够进一步把这四种力统一成为一种力。他们现在正在进行这方面的研究。
在2008年9月建成的位于瑞士日内瓦郊外的那台加速器LHC，它的环形隧道周长27公里，是历史上最强大的对撞机。还有一个大规模国际合作项目ILC（国际直线对撞机），目前也正在加紧筹划之中。物理学家期望在这些大型加速器上进行的实验能够为力的统一发挥巨大作用。这些加速器可以将质子和电子等粒子加速到接近光速，使它们发生碰撞，以此来研究基本粒子的各种反应。
天上和地上世界的“力的统一”
在17世纪以前，人们一直认为，地球上苹果的坠落运动和月球围绕地球的运动是完全不同的两类运动。换句话说，支配“天上世界”和“地上世界”的是完全不同的运动法则。然而艾萨克·牛顿却成功地证明了，这两种运动都是同一种力（万有引力）作用的结果。这样，他就把支配天体运动的力和地上的重力统一起来了。
“静电力”（作用在正电荷或负电荷之间的力）和“磁力”起初也曾被认为是两种力，后来才由詹姆斯·麦克斯韦统一成为一种“电磁力”。比如说，流过线圈的电流（静电力引起的电子流动）就相当于一个磁体，也就是说，电流产生了磁力。电和磁犹如一枚硬币的正反两面，是无法分开的。静电力和磁力不过是叫做“电磁力”的一种力的不同表现。
总之，所谓力的统一，也就是“要证明乍看起来不相同的几种力在本质上是同一种力的不同表现”。
电磁力和万有引力
我们身边的力
我们知道，力的作用或者“驱使物体运动（改变速度）”，或者“使物体发生变形”，或者“将什么东西（例如电子和原子核，地球和月球）结合在一起”。日本高能加速器研究机构的藤井惠介准教授告诉我们，在基本粒子物理学中，力的概念比这种理解更加宽泛，是指“基本粒子之间的相互影响”。因此，在基本粒子物理学领域，更常使用的术语是“相互作用”。
在我们身边，常见的有绳子的拉力（张力）、推动物体的推力、摩擦力、空气的阻力、重力（万有引力），等等。藤井准教授说，“我们身边的这些力，除了重力之外的其他力，其实全都来源于电磁力”。
在原子的中心有一个带正电的原子核，它的周围分布着一些带负电的电子。原子依靠原子核和它周围电子之间的电磁力而保持为一个整体。物体内部把各个原子结合在一起的力，也是电磁力。
一切物体都是由原子组成的，那么，作用在两个物体之间的那些力，从微观的观点看，其实就是两个物体的内部和表面原子双方彼此作用的电磁力的一种综合作用※。例如，绳子的“张力”，就是组成绳子的原子彼此之间的吸引力的合力。
电磁力和引力是本文开头所提到的四种基本力中的两种力。这两种力有一个共同的特点，那就是距离越远越弱，而且能够作用到非常远的距离。不过，由于产生电磁力的有正负两种电荷，而且这两种电荷的作用能够相互抵消，因此电磁力的影响通常不会很大。所以，在天体世界，起支配作用的是引力。
基本粒子世界的两种力
自然界最小单位是什么？
……
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月号）
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