萬有引力遠比電磁力複雜(比如愛因斯坦引力場方程是典型非線性偏微分方程組,而描述電磁場的麥克斯韋方程組則是線性的,這也正是廣義相對論深奧難解的一個重要原因——它涉及到的數學太難),萬有引力是比電磁力更本質的東西(電磁力、弱力、強力已可納入量子規範場理論的框架,並已得到不少實驗的證明,而萬有引力還很頑固,至今難以與量子理論協調,只有一些純理論方面的猜測,比如超弦理論,離實驗佐證還甚為遙遠)。 電磁場的場量子就是光子,光子有能量、有動量、也有質量(這是所謂的動質量),光子所沒有的只是所謂的靜質量(這意味著要麼光子總以光速飛行,要麼它就根本不存在——不僅沒有靜止的光子,就連速度稍稍比光速慢的光子也沒有),所以,光子照樣要受到萬有引力的作用。 電場與磁場是同一種東西的不同表現,兩者是不可分割的,在一個慣性系看是電場,在另一個慣性系看則是電場與磁場的某種混合(詳見狹義相對論)。就像你看一個正方體,從正面看是一個正方形,而轉過一個角度,看到的則是兩個矩形或三個菱形,你不能因為看到的形狀不同,就否認那是同一個正方體,對吧? 廣義相對論將引力幾何化——認為物質及其運動所導致的時空彎曲就表現為萬有引力,廣義相對論的計算中根本就不出現引力這麼個力,取而代之的是研究時空怎樣具體的彎曲,物體在這一彎曲時空裡怎樣沿著最短的路徑(測地線)作慣性運動,以及在特定的某個座標系裡怎樣看待這一慣性運動(看上去就往往變成是加速運動了)。量子場論則一如既往地把力看成是由媒介粒子傳遞的相互作用,它猜測引力是由引力子來傳遞。 廣義相對論是當代的引力理論,它同牛頓的引力理論一樣只是並不完美的相對真理,未來必有更好的引力理論來超越它。儘管尚不清楚未來理論會有怎樣的具體形式,但它的部分特徵已初見端倪:簡言之,就是多數物理學家都同意其中應含有量子力學的成分,引力場應是量子化的,引力應由或實或虛的引力子來傳遞。 引力子跟光子是很相似的,同樣是零靜質量以及原則上任意的動質量。但光子的自旋量子數為1,只耦合於電荷,作用截面較大;而引力子的自旋量子數為2,與所有物質都耦合,作用截面很小。
萬有引力遠比電磁力複雜(比如愛因斯坦引力場方程是典型非線性偏微分方程組,而描述電磁場的麥克斯韋方程組則是線性的,這也正是廣義相對論深奧難解的一個重要原因——它涉及到的數學太難),萬有引力是比電磁力更本質的東西(電磁力、弱力、強力已可納入量子規範場理論的框架,並已得到不少實驗的證明,而萬有引力還很頑固,至今難以與量子理論協調,只有一些純理論方面的猜測,比如超弦理論,離實驗佐證還甚為遙遠)。 電磁場的場量子就是光子,光子有能量、有動量、也有質量(這是所謂的動質量),光子所沒有的只是所謂的靜質量(這意味著要麼光子總以光速飛行,要麼它就根本不存在——不僅沒有靜止的光子,就連速度稍稍比光速慢的光子也沒有),所以,光子照樣要受到萬有引力的作用。 電場與磁場是同一種東西的不同表現,兩者是不可分割的,在一個慣性系看是電場,在另一個慣性系看則是電場與磁場的某種混合(詳見狹義相對論)。就像你看一個正方體,從正面看是一個正方形,而轉過一個角度,看到的則是兩個矩形或三個菱形,你不能因為看到的形狀不同,就否認那是同一個正方體,對吧? 廣義相對論將引力幾何化——認為物質及其運動所導致的時空彎曲就表現為萬有引力,廣義相對論的計算中根本就不出現引力這麼個力,取而代之的是研究時空怎樣具體的彎曲,物體在這一彎曲時空裡怎樣沿著最短的路徑(測地線)作慣性運動,以及在特定的某個座標系裡怎樣看待這一慣性運動(看上去就往往變成是加速運動了)。量子場論則一如既往地把力看成是由媒介粒子傳遞的相互作用,它猜測引力是由引力子來傳遞。 廣義相對論是當代的引力理論,它同牛頓的引力理論一樣只是並不完美的相對真理,未來必有更好的引力理論來超越它。儘管尚不清楚未來理論會有怎樣的具體形式,但它的部分特徵已初見端倪:簡言之,就是多數物理學家都同意其中應含有量子力學的成分,引力場應是量子化的,引力應由或實或虛的引力子來傳遞。 引力子跟光子是很相似的,同樣是零靜質量以及原則上任意的動質量。但光子的自旋量子數為1,只耦合於電荷,作用截面較大;而引力子的自旋量子數為2,與所有物質都耦合,作用截面很小。