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定義

萬(wan)有(you)引(yin)力(li)定律(lv)：屬(shu)于(yu)自(zi)然科學領域定律(lv)，自(zi)然界中(zhong)任何兩(liang)個物體(ti)都是相互吸引(yin)的(de)，引(yin)力(li)的(de)大小跟(gen)這兩(liang)個物體(ti)的(de)質(zhi)量乘積成(cheng)正比(bi)(bi)，跟(gen)它們的(de)距(ju)離的(de)二次方成(cheng)反比(bi)(bi)。

萬有引(yin)(yin)力(li)(li)定(ding)(ding)律是牛頓(dun)在1687年出(chu)版的《自然哲(zhe)學(xue)的數學(xue)原(yuan)理》一書中首(shou)先提出(chu)的。牛頓(dun)利用萬有引(yin)(yin)力(li)(li)定(ding)(ding)律不僅(jin)說明了(le)行星(xing)(xing)(xing)運動規律，而且還指出(chu)木星(xing)(xing)(xing)、土星(xing)(xing)(xing)的衛星(xing)(xing)(xing)圍繞行星(xing)(xing)(xing)也有同樣(yang)的運動規律。他認為月球(qiu)除了(le)受到(dao)地(di)球(qiu)的引(yin)(yin)力(li)(li)外(wai)，還受到(dao)太陽(yang)的引(yin)(yin)力(li)(li)，從而解釋了(le)月球(qiu)運動中早已發(fa)現的二均差，出(chu)差等；另(ling)外(wai)，他還解釋了(le)彗星(xing)(xing)(xing)的運動軌道和地(di)球(qiu)上的潮汐現象。根據萬有引(yin)(yin)力(li)(li)定(ding)(ding)律成功地(di)預言并發(fa)現了(le)海王星(xing)(xing)(xing)。

萬有引力定律出現后，才正(zheng)式把(ba)研究(jiu)天體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)運動(dong)建立(li)(li)在(zai)力學理論的(de)(de)(de)基礎上，從(cong)而創立(li)(li)了天體(ti)(ti)(ti)力學。簡單的(de)(de)(de)說，質(zhi)量(liang)越大的(de)(de)(de)東西(xi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)引力越大,這個力與(yu)(yu)兩(liang)個物(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)均成正(zheng)比(bi)，與(yu)(yu)兩(liang)個物(wu)體(ti)(ti)(ti)間的(de)(de)(de)距離平(ping)方成反比(bi)。地球的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)引力足夠把(ba)地球上的(de)(de)(de)東西(xi)全(quan)部抓牢。

萬有引力(li)定律傳(chuan)入中(zhong)國：《自然哲學(xue)的(de)(de)數學(xue)原理(li)》牛頓最重(zhong)要(yao)的(de)(de)著作(zuo)，1687年(nian)出版(ban)(ban)。該書總結(jie)了他(ta)(ta)一生(sheng)中(zhong)許多重(zhong)要(yao)發現和(he)研(yan)究成果，其中(zhong)包括(kuo)上述關于物體運動的(de)(de)定律。他(ta)(ta)說，該書“所(suo)研(yan)究的(de)(de)主要(yao)是關于重(zhong)、輕流體抵(di)抗力(li)及其他(ta)(ta)吸引運動的(de)(de)力(li)的(de)(de)狀況，所(suo)以(yi)我們研(yan)究的(de)(de)是自然哲學(xue)的(de)(de)數學(xue)原理(li)。”該書傳(chuan)入中(zhong)國后，中(zhong)國數學(xue)家李善蘭曾譯(yi)出一部分，但(dan)未出版(ban)(ban)，譯(yi)稿也遺失了。現有的(de)(de)中(zhong)譯(yi)本是數學(xue)家鄭太樸翻譯(yi)的(de)(de)，書名為《自然哲學(xue)之數學(xue)原理(li)》，1931年(nian)商務印書館(guan)初版(ban)(ban)，1957和(he)1958年(nian)兩次重(zhong)印。

詳細內容

萬(wan)有引(yin)力(li)等于引(yin)力(li)常(chang)量乘(cheng)以兩物(wu)體質(zhi)量的乘(cheng)積除以它們(men)距離的平方(fang)。其中G代表引(yin)力(li)常(chang)量，其值約為6.67×10-11 N·m2/kg2，為英國物(wu)理學家、化學家亨利·卡文迪許(xu)通過扭(niu)秤(cheng)實(shi)驗測得。此外，庫侖定律也(ye)可以用(yong)這種扭(niu)秤(cheng)證明(ming)。

因為行星受(shou)到的作用(yong)(yong)力(li)(li)(li)和太(tai)陽(yang)受(shou)到的作用(yong)(yong)力(li)(li)(li)是相同大(da)小的力(li)(li)(li)，由這兩(liang)個式子比較(jiao)可知，k′包含(han)了太(tai)陽(yang)的質量M，k″包含(han)了行星的質量m。由此可知，這兩(liang)個力(li)(li)(li)與兩(liang)個天體質量的乘積成(cheng)正比，它稱為萬有引(yin)力(li)(li)(li)。

如果(guo)引入一個新的常數G（稱萬(wan)有引力(li)(li)常數），再(zai)考(kao)慮(lv)太(tai)陽和行星的質量，以及先前得出(chu)的4·π2，那么可以表(biao)示為：萬(wan)有引力(li)(li)，(G=6.67×10-11 N·m2 /kg2)。

兩個通常物(wu)體(ti)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)力(li)極其(qi)微小，我們察覺不(bu)(bu)到(dao)它(ta)，可以不(bu)(bu)予考慮(lv)。比如，兩個質(zhi)量(liang)(liang)都是(shi)60千克的(de)(de)(de)(de)(de)人，相(xiang)距0.5米，他們之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)力(li)還不(bu)(bu)足百萬(wan)(wan)(wan)分之(zhi)一(yi)牛頓(dun)，而一(yi)只螞蟻(yi)拖(tuo)動細草(cao)梗的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)竟是(shi)這個引(yin)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)1000倍！但(dan)是(shi)，天體(ti)系(xi)統中(zhong)，由于(yu)天體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)很大，萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)力(li)就起著決定(ding)性的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。在(zai)天體(ti)中(zhong)質(zhi)量(liang)(liang)還算(suan)很小的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)，對其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)力(li)已(yi)經具有(you)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)影響，它(ta)把人類、大氣和(he)所有(you)地(di)面物(wu)體(ti)束縛在(zai)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)上，它(ta)使月球(qiu)(qiu)(qiu)和(he)人造(zao)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)衛星(xing)繞(rao)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)旋轉而不(bu)(bu)離去(qu)。

重力

在(zai)(zai)人(ren)類航(hang)天(tian)事(shi)業興(xing)起之(zhi)前(qian)，萬有(you)引力早(zao)已被(bei)應用于宇宙(zhou)天(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。重(zhong)(zhong)(zhong)力雖然早(zao)被(bei)發(fa)現，但是(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)力的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)進入宇宙(zhou)這(zhe)個領域，是(shi)航(hang)天(tian)科(ke)學帶領的(de)(de)(de)(de)(de)。從(cong)地(di)面(mian)出發(fa)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)宇宙(zhou)航(hang)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)路上，物(wu)(wu)體(ti)(ti)受的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)力要(yao)發(fa)生巨大(da)變化。到達目標天(tian)體(ti)(ti)或人(ren)造天(tian)體(ti)(ti)后，物(wu)(wu)體(ti)(ti)受的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)力也(ye)會與地(di)球上有(you)很(hen)大(da)區別。要(yao)考慮(lv)人(ren)如何(he)耐受體(ti)(ti)重(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)變化，要(yao)研(yan)究(jiu)支撐物(wu)(wu)如何(he)承受物(wu)(wu)體(ti)(ti)重(zhong)(zhong)(zhong)量帶來的(de)(de)(de)(de)(de)壓力的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)變化。但是(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)力的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)難于萬有(you)引力。至今重(zhong)(zhong)(zhong)力的(de)(de)(de)(de)(de)定義(yi)只停(ting)留在(zai)(zai)地(di)面(mian)附(fu)近(jin)，重(zhong)(zhong)(zhong)力的(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)念(nian)也(ye)沒(mei)有(you)深入本質。重(zhong)(zhong)(zhong)力研(yan)究(jiu)停(ting)留在(zai)(zai)下面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)小范圍(wei)之(zhi)內。

重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)，就是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)地面(mian)附(fu)近的(de)(de)物(wu)體(ti)受到地球(qiu)的(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)而產生(sheng)的(de)(de)。但是(shi)(shi)(shi)(shi)需要注意(yi)的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)，因為(wei)地球(qiu)在自(zi)轉，除了在南極北(bei)極端點，在地球(qiu)上(shang)任意(yi)一(yi)點的(de)(de)物(wu)體(ti)，其(qi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)并不等于(yu)(yu)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)（因為(wei)這里的(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)指地球(qiu)本身(shen)的(de)(de)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)，而重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)物(wu)體(ti)本身(shen)的(de)(de)質量再加上(shang)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)）。此時可看作繞地球(qiu)的(de)(de)向(xiang)(xiang)心(xin)(xin)(xin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)和重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)合(he)成萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)（矢(shi)量和—平行四邊形法則）。由于(yu)(yu)繞地球(qiu)自(zi)轉的(de)(de)向(xiang)(xiang)心(xin)(xin)(xin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)遠小于(yu)(yu)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)，故一(yi)般就認(ren)為(wei)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)就略等于(yu)(yu)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)了，其(qi)實重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)略小于(yu)(yu)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)，只有(you)在南北(bei)極物(wu)體(ti)繞地球(qiu)自(zi)轉的(de)(de)向(xiang)(xiang)心(xin)(xin)(xin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)為(wei)零時，重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)才等于(yu)(yu)萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)。重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)和萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)方向(xiang)(xiang)不同(tong)，重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)豎直(zhi)(zhi)向(xiang)(xiang)下，萬(wan)(wan)(wan)有(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)指向(xiang)(xiang)地心(xin)(xin)(xin)，豎直(zhi)(zhi)向(xiang)(xiang)下和指向(xiang)(xiang)地心(xin)(xin)(xin)是(shi)(shi)(shi)(shi)不同(tong)的(de)(de)，不能混淆(xiao)。

上面(mian)(mian)研究(jiu)重力(li)的(de)(de)方(fang)法只適用于地面(mian)(mian)，宇(yu)(yu)宙(zhou)航行中的(de)(de)重力(li)和(he)(he)宇(yu)(yu)宙(zhou)中天體或人造天體上的(de)(de)重力(li)的(de)(de)研究(jiu)，離(li)不開下面(mian)(mian)重力(li)的(de)(de)概念和(he)(he)定義。

在靜力(li)(li)(li)學范圍內，以放置物(wu)(wu)體(ti)的支(zhi)撐(cheng)物(wu)(wu)或(huo)物(wu)(wu)體(ti)本身(shen)為參照(zhao)物(wu)(wu)，來研(yan)究重力(li)(li)(li)能得到(dao)最好(hao)的保障(zhang)。萬(wan)有引力(li)(li)(li)和慣性力(li)(li)(li)都是同時作用在物(wu)(wu)體(ti)的每一個微小部(bu)分，因此都能使物(wu)(wu)體(ti)獲得重量。在沒(mei)有其他的力(li)(li)(li)具有這(zhe)樣(yang)的作用效果。因此將萬(wan)有引力(li)(li)(li)和慣性力(li)(li)(li)的共同作用，即它們的合力(li)(li)(li)叫做重力(li)(li)(li)。這(zhe)種研(yan)究重力(li)(li)(li)得到(dao)的結果與上面(mian)提到(dao)在地面(mian)上的研(yan)究方法(fa)得到(dao)的結果完全相同，因為地球(qiu)也是宇宙天體(ti)之一。

會從這里發現(xian)，在(zai)地(di)(di)面研究重力(li)(li)，怎么只考慮地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)，卻沒有(you)(you)考慮把地(di)(di)球(qiu)吸引(yin)(yin)(yin)得團(tuan)團(tuan)轉的(de)(de)(de)太陽的(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)和其他(ta)(ta)眾(zhong)星(xing)球(qiu)的(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)？新的(de)(de)(de)概念和定義能很好(hao)地(di)(di)做出(chu)解釋。把各星(xing)球(qiu)看做質點，那么太陽的(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)和其他(ta)(ta)眾(zhong)星(xing)球(qiu)的(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)，都分(fen)別和與它們對應的(de)(de)(de)慣性力(li)(li)相互(hu)抵消。因此在(zai)求地(di)(di)面上物體的(de)(de)(de)重力(li)(li)時(shi)除地(di)(di)球(qiu)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)以外，其他(ta)(ta)的(de)(de)(de)萬(wan)(wan)(wan)有(you)(you)引(yin)(yin)(yin)力(li)(li)可(ke)以不(bu)參與重力(li)(li)的(de)(de)(de)計算。但是(shi)不(bu)加考慮是(shi)不(bu)可(ke)以的(de)(de)(de)。

宇宙航(hang)行中物(wu)體的(de)(de)超重(zhong)(zhong)、失重(zhong)(zhong)現象(xiang)的(de)(de)解(jie)釋和物(wu)體在(zai)其(qi)他星球(qiu)上的(de)(de)重(zhong)(zhong)力計算，都可以在(zai)新定義下(xia)，用物(wu)體所(suo)受重(zhong)(zhong)力的(de)(de)變化或(huo)說重(zhong)(zhong)量的(de)(de)變化來(lai)解(jie)決(jue)。這樣重(zhong)(zhong)力的(de)(de)研究(jiu)(jiu)就會伴隨萬有引力的(de)(de)研究(jiu)(jiu)進入宇宙空(kong)間。

偉大意義

17世紀早期，人(ren)們(men)已經能夠(gou)區(qu)分很(hen)多力，比如摩擦力、重力、空氣阻(zu)力、電力和人(ren)力等。牛頓首次(ci)將其中一些(xie)看似不同(tong)的力準確地歸(gui)結到萬(wan)有(you)引(yin)(yin)力概念里(li)：蘋(pin)果落地，人(ren)有(you)體重，月(yue)亮圍繞地球轉，所有(you)這(zhe)些(xie)現象都是由相同(tong)原因引(yin)(yin)起的。牛頓的萬(wan)有(you)引(yin)(yin)力定律簡單易懂，涵蓋面廣(guang)。

萬有引力的(de)(de)發現，是17世紀自然(ran)科學(xue)最偉大的(de)(de)成果之一。它把地面(mian)上的(de)(de)物(wu)體運動的(de)(de)規律和天體運動的(de)(de)規律統一了起來，對以后物(wu)理學(xue)和天文學(xue)的(de)(de)發展具(ju)有深遠的(de)(de)影響。它第一次揭示了自然(ran)界中一種(zhong)基本相互作用的(de)(de)規律，在人類認(ren)識自然(ran)的(de)(de)歷史上樹立了一座(zuo)里程碑。

牛(niu)(niu)頓的萬有引力概念是所有科學(xue)中(zhong)最實用的概念之一。牛(niu)(niu)頓認為萬有引力是所有物質的基(ji)本特征(zheng)，這成為大部分物理科學(xue)的理論基(ji)石。

發現過程

原因

牛頓發現(xian)萬有引力的原因很多，主要因為以下幾點。

1.科學發展(zhan)的要(yao)求：牛頓之前，有很多天文學家(jia)在對宇宙中的星球進行(xing)觀察。經(jing)過幾位天文學家(jia)的觀察記錄(lu)，到開普勒時，他對這(zhe)些觀測結果進行(xing)了分(fen)析總結，得到開普勒三大定律：

1.所有行星都繞太陽做橢圓運行，太陽在所有橢圓的公共(gong)焦點上。

2.行星的(de)向徑在相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)時(shi)間(jian)內掃過相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)面積。

3.所有(you)行星軌道(dao)半長軸的(de)(de)三次方(fang)跟公(gong)轉周期的(de)(de)二次方(fang)的(de)(de)比值都相等，即r^3/T^2=k。

開普(pu)勒(le)三定律是不容置疑的，但為(wei)什么(me)會這(zhe)樣(yang)呢？是什么(me)讓它們(men)做加速度非(fei)零(ling)的運動？牛(niu)頓經(jing)過研究思考解決了這(zhe)個問題：物體之間(jian)存在萬有(you)引(yin)力。當然他發現萬有(you)引(yin)力定量(liang)是一個漫長而(er)曲折的過程(cheng)。

2.個(ge)人(ren)原因：牛頓發現(xian)萬有引力(li)定(ding)律(lv)(lv)，雖然是科(ke)學(xue)(xue)發展(zhan)的要求(qiu)，生產力(li)發展(zhan)的原因，但(dan)我們(men)不能(neng)忽略(lve)牛頓本人(ren)的一(yi)(yi)(yi)些(xie)因素：聰明勤于思考(kao) 擁(yong)有一(yi)(yi)(yi)定(ding)的知識量。據《物理學(xue)(xue)史》說(shuo)：牛頓在(zai)(zai)發現(xian)萬有引力(li)定(ding)律(lv)(lv)的那(nei)一(yi)(yi)(yi)段(duan)時間(jian)，廢(fei)寢(qin)忘(wang)食（每天魂(hun)不守舍(she)，在(zai)(zai)食堂吃飯，飯碗在(zai)(zai)前，他在(zai)(zai)發呆。去食堂吃飯，卻走錯(cuo)了(le)方(fang)向。一(yi)(yi)(yi)些(xie)老師在(zai)(zai)校園(yuan)后(hou)的沙灘上散步時，看見了(le)一(yi)(yi)(yi)些(xie)古怪的算式(shi)和符號）。1669年(nian)，他年(nian)僅27歲，就(jiu)擔任了(le)劍橋的數(shu)學(xue)(xue)教授。還有1672年(nian)當選為英(ying)國皇家學(xue)(xue)會會員。

過程

1666年，23歲的(de)牛頓還是(shi)劍(jian)橋(qiao)大(da)學(xue)圣三一學(xue)院三年級的(de)學(xue)生。看到他(ta)白皙的(de)皮(pi)膚(fu)和金色(se)的(de)長發，很多(duo)人(ren)以為他(ta)還是(shi)個孩(hai)子。他(ta)身(shen)體(ti)瘦(shou)小，沉(chen)默寡言(yan)，性格嚴肅，這使人(ren)們更加相信他(ta)還是(shi)個孩(hai)子。他(ta)那雙銳利的(de)眼睛和整天(tian)寫滿怒氣的(de)表情更是(shi)拒(ju)人(ren)于千里之外。

黑死病(bing)席(xi)卷了(le)倫敦(dun)，奪走(zou)了(le)很多人的(de)(de)生(sheng)命(ming)，那確實是(shi)段可怕的(de)(de)日子。大學被迫(po)關閉，像艾薩(sa)克(ke)·牛頓這(zhe)樣熱衷于(yu)學術的(de)(de)人只(zhi)好(hao)返回安全的(de)(de)鄉村，期待著席(xi)卷城市的(de)(de)病(bing)魔早日離去。

在鄉村的(de)(de)日子(zi)里，牛(niu)頓(dun)一直被(bei)這(zhe)樣的(de)(de)問(wen)題(ti)困(kun)惑：是(shi)(shi)什么(me)力(li)量驅(qu)使月球(qiu)(qiu)圍繞(rao)地球(qiu)(qiu)轉，地球(qiu)(qiu)圍繞(rao)太(tai)陽轉？牛(niu)頓(dun)首次認為(wei)，重力(li)不僅僅是(shi)(shi)行(xing)星(xing)和恒星(xing)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)力(li)，有可能是(shi)(shi)普遍存在的(de)(de)吸(xi)引(yin)力(li)。他深信煉(lian)金術，認為(wei)物(wu)(wu)質(zhi)之(zhi)(zhi)間相互吸(xi)引(yin)，這(zhe)使他斷言，相互吸(xi)引(yin)力(li)不但適(shi)用(yong)(yong)于碩(shuo)大的(de)(de)天(tian)體(ti)之(zhi)(zhi)間，而(er)且適(shi)用(yong)(yong)于各種體(ti)積的(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)之(zhi)(zhi)間。蘋果(guo)落(luo)地、雨滴降落(luo)和行(xing)星(xing)沿著軌(gui)道圍繞(rao)太(tai)陽運(yun)行(xing)都是(shi)(shi)重力(li)作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)結(jie)果(guo)。

人們普遍認為，適用于地球的自然定(ding)律與太空(kong)中的定(ding)律大相徑庭(ting)。牛頓的萬有引力定(ding)律沉重(zhong)打擊了這一觀(guan)點，它(ta)告訴人們，支(zhi)配自然和宇宙的法則是很簡單的。

牛頓推動了引力定律的發展，指出萬有引力不僅僅是星體的特征，也是所有物體的特征。作為所有最重要的科學定律之一，萬有引力定律及其數學公式已成為整個物理學的基(ji)石。

當然(ran)，當時牛(niu)頓提出(chu)了萬(wan)有引力理論，卻未能得(de)出(chu)萬(wan)有引力的公式，因(yin)為公式中的“G”實在太(tai)小了，因(yin)此他提出(chu)：F∝mM/r2。直到1798年英國物理學家卡文迪(di)許利用著名的卡文迪(di)許扭秤（即卡文迪(di)許實驗）較精確地測出(chu)了引力恒量的數值。

簡單含義

牛頓(dun)并不(bu)是發現了重力(li)，他(ta)是發現重力(li)是“萬有”的(de)(de)。每個(ge)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)都(dou)會(hui)吸引其他(ta)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)，而(er)這股引力(li)的(de)(de)大小(xiao)只跟物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)質(zhi)量與物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)間(jian)的(de)(de)距離(li)有關。牛頓(dun)的(de)(de)萬有引力(li)定律說明，每一(yi)(yi)個(ge)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)都(dou)吸引著其他(ta)每一(yi)(yi)個(ge)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)，而(er)兩(liang)個(ge)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)間(jian)的(de)(de)引力(li)大小(xiao)，正比于(yu)這它們的(de)(de)質(zhi)量，會(hui)隨著兩(liang)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)中心(xin)連線距離(li)的(de)(de)平方而(er)遞減。

牛頓為了(le)證明(ming)只有球(qiu)形(xing)體可把“球(qiu)的(de)(de)總(zong)質量(liang)集中到(dao)球(qiu)的(de)(de)質心點”來代表整個球(qiu)的(de)(de)萬有引力(li)作(zuo)用(yong)的(de)(de)總(zong)效果而發展了(le)微(wei)積(ji)分。然而不(bu)(bu)管距離地(di)球(qiu)多遠，地(di)球(qiu)的(de)(de)重力(li)永遠不(bu)(bu)會(hui)變成(cheng)零，即使(shi)你(ni)被(bei)帶到(dao)宇宙的(de)(de)邊緣，地(di)球(qiu)的(de)(de)重力(li)還(huan)是(shi)會(hui)作(zuo)用(yong)到(dao)你(ni)身上，雖然地(di)球(qiu)重力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)可能(neng)會(hui)被(bei)你(ni)附近質量(liang)巨大(da)的(de)(de)物體所掩蓋，但它還(huan)是(shi)存在。不(bu)(bu)管是(shi)多小還(huan)是(shi)多遠，每一個物體都會(hui)受到(dao)引力(li)作(zuo)用(yong)，而且遍(bian)布整個太空，正如我們所說的(de)(de)“萬有”。

基本力

萬有(you)(you)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)是任(ren)意(yi)兩個(ge)物(wu)體或兩個(ge)粒(li)子間(jian)的(de)(de)(de)與(yu)其質(zhi)量乘積相(xiang)關的(de)(de)(de)吸引(yin)(yin)力(li)(li)(li)，自然界中最(zui)普遍的(de)(de)(de)力(li)(li)(li)，簡稱(cheng)(cheng)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)。在(zai)粒(li)子物(wu)理學中則稱(cheng)(cheng)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)和強力(li)(li)(li)、弱力(li)(li)(li)、電(dian)磁力(li)(li)(li)合(he)稱(cheng)(cheng)4種(zhong)基本相(xiang)互(hu)作用(yong)。引(yin)(yin)力(li)(li)(li)是其中最(zui)弱的(de)(de)(de)一種(zhong)，兩個(ge)質(zhi)子間(jian)的(de)(de)(de)萬有(you)(you)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)只(zhi)有(you)(you)它們間(jian)的(de)(de)(de)電(dian)磁力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)1/10，質(zhi)子受地球的(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)也只(zhi)有(you)(you)它在(zai)一個(ge)不強的(de)(de)(de)電(dian)場1000伏/米的(de)(de)(de)電(dian)磁力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)1/10。因此研究(jiu)粒(li)子間(jian)的(de)(de)(de)作用(yong)或粒(li)子在(zai)電(dian)子顯微鏡和加速器中運動時(shi)，都不考慮萬有(you)(you)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)作用(yong)。

一般物(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)也是很小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)，例(li)如(ru)兩(liang)個(ge)直徑(jing)為1米的(de)(de)(de)(de)(de)鐵球(qiu)，緊靠在一起(qi)時，引(yin)力(li)也只有1.14×10-3牛頓(dun)，相當于(yu)0.03克的(de)(de)(de)(de)(de)一小(xiao)(xiao)滴(di)水的(de)(de)(de)(de)(de)重量。但地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)質量很大(da)，這兩(liang)個(ge)鐵球(qiu)分別受到4×102牛頓(dun)的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球(qiu)引(yin)力(li)，所以研(yan)究物(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)在地(di)球(qiu)引(yin)力(li)場中的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)時，通常都不考慮周圍(wei)其他物(wu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)。天體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)如(ru)太(tai)陽和(he)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)質量都很大(da)，乘積就(jiu)(jiu)更大(da)，巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)就(jiu)(jiu)能(neng)使龐然大(da)物(wu)繞太(tai)陽轉動(dong)。引(yin)力(li)就(jiu)(jiu)成(cheng)了支配天體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)運(yun)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)唯一的(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)力(li)。恒星的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，在高溫狀態下不彌散反(fan)而逐漸收縮，最后(hou)坍縮為白矮(ai)星、中子星和(he)黑洞，也都是由于(yu)引(yin)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，因(yin)此(ci)引(yin)力(li)也是促使天體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)演化的(de)(de)(de)(de)(de)重要因(yin)素。

迄今為止，我們已經知道，引力是一種與時空基(ji)本結構緊密關聯的(de)普適力。應(ying)該視其為基(ji)本力。換句話(hua)說，我們應(ying)該用引力來(lai)度(du)量其他(ta)東(dong)西，而(er)不是用其他(ta)東(dong)西來(lai)度(du)量引力。因(yin)此(ci)，在(zai)絕對意義(yi)上來(lai)說，引力不是微弱(ruo)的(de)——它本來(lai)就(jiu)是這樣子的(de)。事實上，引力顯得如此(ci)之微弱(ruo)一直讓理論(lun)物理學界感到困惑。

大統一理論

萬(wan)有引(yin)力(li)、電磁力(li)、強(qiang)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)力(li)、弱(ruo)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)力(li)這四(si)種作(zuo)(zuo)用(yong)力(li)是(shi)(shi)(shi)基本(ben)力(li)。它們(men)都是(shi)(shi)(shi)通過在粒(li)子(zi)之(zhi)間交(jiao)換的(de)(de)(de)(de)一(yi)種“傳(chuan)播子(zi)”實現的(de)(de)(de)(de)交(jiao)互作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)，這就像(xiang)兩個人托(tuo)排(pai)球(qiu)，通過他們(men)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)排(pai)球(qiu)把他們(men)聯系在一(yi)起一(yi)樣。帶電粒(li)子(zi)之(zhi)間電磁相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)播子(zi)是(shi)(shi)(shi)質量為(wei)零、自旋(xuan)為(wei)1的(de)(de)(de)(de)光子(zi)。 原(yuan)來有學者認為(wei)，核(he)子(zi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)強(qiang)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)（核(he)力(li)）是(shi)(shi)(shi)靠π介(jie)子(zi)傳(chuan)遞(di)的(de)(de)(de)(de)，但(dan)由(you)于核(he)子(zi)和π介(jie)子(zi)都是(shi)(shi)(shi)由(you)夸克組成的(de)(de)(de)(de)，所以(yi)歸根結底它們(men)是(shi)(shi)(shi)夸克之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)。

傳(chuan)遞夸克(ke)之間(jian)(jian)(jian)強(qiang)相互作用(yong)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)子(zi)(zi)稱為“膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)”。注意光子(zi)(zi)不帶(dai)(dai)電(dian)，且只有一(yi)種(zhong)，而膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)帶(dai)(dai)“色(se)(se)荷”，分為八種(zhong)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)。不過它(ta)和光子(zi)(zi)一(yi)樣，都是自旋(xuan)為1的(de)(de)(de)(de)玻色(se)(se)子(zi)(zi)。弱(ruo)相互作用(yong)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)子(zi)(zi)是“中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)玻色(se)(se)子(zi)(zi)”，它(ta)的(de)(de)(de)(de)自旋(xuan)也(ye)為1。有三(san)種(zhong)帶(dai)(dai)電(dian)情況：把帶(dai)(dai)有正負(fu)單(dan)位電(dian)荷的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)玻色(se)(se)子(zi)(zi)記為W+、W-，把不帶(dai)(dai)電(dian)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)玻色(se)(se)子(zi)(zi)記為Z。1983年(nian)歐洲核子(zi)(zi)研究中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)(de)盧比(bi)亞和范(fan)德梅(mei)爾，在質子(zi)(zi)-反質子(zi)(zi)對撞機實驗中(zhong)(zhong)發現了這三(san)種(zhong)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)玻色(se)(se)子(zi)(zi)，第二年(nian)即獲得諾貝爾獎。

在(zai)(zai)現(xian)代物理(li)學(xue)中(zhong)，能(neng)量(liang)(liang)概念比質量(liang)(liang)概念更具(ju)有核(he)心地(di)位(wei)。這表現(xian)在(zai)(zai)許多方(fang)面。真(zhen)正(zheng)守恒的(de)是能(neng)量(liang)(liang)而非質量(liang)(liang)。出現(xian)在(zai)(zai)各(ge)類基本方(fang)程(cheng)，如(ru)統計力學(xue)的(de)波爾茲曼(man)方(fang)程(cheng)，量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)薛定諤方(fang)程(cheng)和關于(yu)引力的(de)愛(ai)因斯坦方(fang)程(cheng)等(deng)方(fang)程(cheng)中(zhong)也是能(neng)量(liang)(liang)。而質量(liang)(liang)似乎更多地(di)與(yu)技術途徑相聯系(xi)，例如(ru)作為龐加萊(lai)群(qun)不可約表示的(de)符號。

因此，愛因斯坦方程提出了一(yi)項(xiang)挑戰。如果(guo)能(neng)夠用能(neng)量(liang)來解(jie)釋質(zhi)量(liang)，這將有(you)助于改進科學家們對于世(shi)(shi)界的描述，這樣(yang)，構(gou)建世(shi)(shi)界所需要的構(gou)件可能(neng)變得更少。

借助(zhu)于愛因斯坦定律，我們(men)可以(yi)更好地解決(jue)或(huo)者回答牛頓(dun)所未曾解決(jue)的(de)問(wen)題：什么是質(zhi)量的(de)起源？引力(li)與其他基本(ben)力(li)之(zhi)間到底有什么關聯？

問題1：如果(guo)E=mc2，那么，質(zhi)量正(zheng)(zheng)比于能(neng)量。因(yin)此如果(guo)能(neng)量守(shou)恒，是(shi)不是(shi)意味著質(zhi)量也守(shou)恒？然而，愛(ai)因(yin)斯坦的(de)(de)(de)方(fang)程只(zhi)能(neng)運用到靜止的(de)(de)(de)孤立的(de)(de)(de)物體上。一般來(lai)說，兩個(ge)物體相互(hu)作用時，能(neng)量和質(zhi)量不成正(zheng)(zheng)比。E=mc2根(gen)本不適(shi)用。

問(wen)題2：用無質量(liang)的(de)構件搭(da)建起(qi)來(lai)的(de)物(wu)體如何感(gan)知(zhi)引(yin)(yin)力(li)？牛(niu)頓(dun)定律(lv)說物(wu)體受到的(de)引(yin)(yin)力(li)與質量(liang)成正(zheng)比，但事(shi)實上(shang)，通常被認為是零質量(liang)的(de)光(guang)子卻會受到引(yin)(yin)力(li)的(de)作用而發(fa)生彎曲。這是1919年為嚴驗證(zheng)在愛因(yin)斯坦廣義相對(dui)論所(suo)提出的(de)假設(she)進行的(de)一次科學實觀測所(suo)證(zheng)實了的(de)。那么這是否意(yi)味著光(guang)子質量(liang)非零還是牛(niu)頓(dun)引(yin)(yin)力(li)定律(lv)缺少普適性？

光(guang)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)是(shi)(shi)一個值得重(zhong)視的(de)(de)(de)首要性問(wen)題(ti)。《圣(sheng)經·創世紀》中(zhong)上(shang)帝在(zai)造物(wu)的(de)(de)(de)第一日所創造之物(wu)便是(shi)(shi)光(guang)，上(shang)帝在(zai)圣(sheng)經中(zhong)也多次把(ba)光(guang)當(dang)成自己(ji)的(de)(de)(de)化身(shen)。光(guang)是(shi)(shi)“所有事物(wu)”中(zhong)最重(zhong)要的(de)(de)(de)元(yuan)素，當(dang)然它(ta)截(jie)然不(bu)同(tong)于原子。人們本能地(di)認為光(guang)是(shi)(shi)與物(wu)質(zhi)完全(quan)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)另一類東西，是(shi)(shi)非物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)甚至是(shi)(shi)精(jing)神(shen)層面的(de)(de)(de)，這很自然。

光也的(de)(de)確表現出完全(quan)不同于可觸摸物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)特(te)性——后(hou)者是(shi)(shi)那(nei)種你(ni)踢一下(xia)就會(hui)傷著(zhu)腳趾頭或者是(shi)(shi)流過吹過你(ni)身邊(bian)的(de)(de)東西。如果你(ni)要跟費恩曼(man)例(li)子(zi)里的(de)(de)災后(hou)遺民講授物(wu)(wu)理(li)學，你(ni)大(da)可告(gao)訴他(ta)們，光是(shi)(shi)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)另一種形式，他(ta)們也會(hui)理(li)解。你(ni)甚至可以(yi)告(gao)訴他(ta)們，光是(shi)(shi)由粒子(zi)——光子(zi)——組成的(de)(de)。光子(zi)在真空中運動速(su)度很大(da)，但(dan)是(shi)(shi)在超導狀態下(xia)，光運行的(de)(de)速(su)度很慢，大(da)體跟目前世界(jie)跑得最(zui)快的(de)(de)奧運會(hui)短跑冠軍(jun)的(de)(de)速(su)度相近，而且，光子(zi)在這種狀態下(xia)也具有了質(zhi)量。

其次，值得提及的(de)(de)(de)(de)是(shi)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)不(bu)是(shi)故事的(de)(de)(de)(de)結(jie)束，它(ta)們(men)(men)是(shi)由(you)更基(ji)本的(de)(de)(de)(de)構(gou)件組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。因為所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)物質都能發光，所(suo)(suo)以(yi)我(wo)(wo)們(men)(men)可以(yi)假設所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)物質都是(shi)由(you)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)和(he)光子(zi)(zi)(zi)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)是(shi)由(you)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)(he)和(he)電(dian)子(zi)(zi)(zi)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)(he)很小，其大小大約為原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)10萬分之一(yi)，但它(ta)卻包含所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)正電(dian)荷和(he)構(gou)成(cheng)(cheng)了幾乎所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)質量。沿此思(si)路走下去，我(wo)(wo)們(men)(men)將很快將費恩(en)曼故事中災后遺民引領(ling)到(dao)正確(que)理(li)解科學(xue)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)和(he)電(dian)子(zi)(zi)(zi)學(xue)的(de)(de)(de)(de)道路上來(lai)，從而重(zhong)建我(wo)(wo)們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)世界。原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)因為原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)(he)和(he)電(dian)子(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)(de)電(dian)性吸(xi)引而保持(chi)穩定。最后，原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)(he)又(you)由(you)質子(zi)(zi)(zi)和(he)中子(zi)(zi)(zi)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)。原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)(he)卻由(you)另一(yi)種力(li)來(lai)維持(chi)，這(zhe)種力(li)要比(bi)電(dian)性力(li)強(qiang)大很多，但作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)距離(li)卻很短(duan)。這(zhe)種對于物質認識(shi)狀態，大約是(shi)1935年前后的(de)(de)(de)(de)情形。而我(wo)(wo)們(men)(men)所(suo)(suo)了解的(de)(de)(de)(de)當然要大大跨越這(zhe)一(yi)時期(qi)的(de)(de)(de)(de)知識(shi)水準。

1932年，詹姆斯(si)·查德(de)(de)威克發現了中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)，這(zhe)是一(yi)個(ge)里程碑(bei)。在(zai)查德(de)(de)威克的(de)(de)(de)(de)發現之后，理(li)解原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)(de)道路(lu)似乎變得通暢了。人(ren)們認(ren)為原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)(de)構件(jian)已(yi)被發現，它們就是質(zhi)子(zi)(zi)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)。這(zhe)是兩種重量近似的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)粒子(zi)(zi)，而(er)且有著類似的(de)(de)(de)(de)強相互作用。質(zhi)子(zi)(zi)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)最(zui)明顯的(de)(de)(de)(de)差別就是質(zhi)子(zi)(zi)帶正(zheng)電(dian)荷(he)，而(er)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)呈電(dian)中(zhong)(zhong)(zhong)性。此外，孤立的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)不(bu)穩定(ding)，大約會在(zai)15分鐘的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命期限內衰(shuai)變成(cheng)一(yi)個(ge)質(zhi)子(zi)(zi)（加一(yi)個(ge)正(zheng)電(dian)荷(he)和(he)一(yi)個(ge)中(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)子(zi)(zi)）。將質(zhi)子(zi)(zi)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)簡(jian)單(dan)相加，你就可以得到不(bu)同電(dian)荷(he)數和(he)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)模(mo)型原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核(he)，它與(yu)已(yi)知原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核(he)基本相符。

牛頓在1704年發(fa)表的(de)《光學》一(yi)書中，這(zhe)樣表述(shu)了他(ta)對物質(zhi)的(de)終(zhong)極(ji)性質(zhi)的(de)設想：

“在我看(kan)來，事實(shi)(shi)上(shang)可(ke)(ke)能是，上(shang)帝(di)開始造(zao)物的(de)時，將物質做成了結實(shi)(shi)、沉重、堅硬(ying)、不可(ke)(ke)入但可(ke)(ke)運動的(de)微粒，其大(da)小、形(xing)狀和其它(ta)(ta)一(yi)些屬性以(yi)及空間(jian)上(shang)的(de)比例都恰好(hao)有(you)助于他(ta)實(shi)(shi)現創(chuang)造(zao)它(ta)(ta)們(men)的(de)目(mu)的(de)。由于這些原始微粒是些固體，所以(yi)它(ta)(ta)們(men)比任何由它(ta)(ta)們(men)合成的(de)多孔的(de)物體都要堅固得(de)無可(ke)(ke)比擬(ni)。它(ta)(ta)們(men)甚至(zhi)堅硬(ying)得(de)永遠不會磨(mo)損或破裂，沒有(you)任何普(pu)通的(de)力量能把上(shang)帝(di)在他(ta)第一(yi)次創(chuang)世時他(ta)自己造(zao)出來的(de)東(dong)西分開。”

物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)科學實(shi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，其不可(ke)再分的(de)(de)核心是質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量規定(ding)了(le)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)反抗運(yun)動的(de)(de)能力(li)(li)，也就是它的(de)(de)慣(guan)性(xing)(xing)。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量是不變的(de)(de)，即具有(you)“保守性(xing)(xing)”。它可(ke)以從一(yi)個物(wu)體轉移到(dao)另一(yi)個物(wu)體，但是永遠不會增(zeng)生或(huo)被消(xiao)滅(mie)。對于牛頓(dun)來說(shuo)，質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量定(ding)義了(le)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)多少(shao)。在(zai)(zai)牛頓(dun)物(wu)理學中，質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量提(ti)供了(le)力(li)(li)和運(yun)動以及引(yin)力(li)(li)源之間(jian)聯(lian)系(xi)的(de)(de)橋梁。而(er)在(zai)(zai)拉瓦錫(xi)看來，質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)及其精確的(de)(de)守恒性(xing)(xing)，則構成(cheng)(cheng)了(le)化學的(de)(de)基礎(chu)和富有(you)成(cheng)(cheng)果(guo)的(de)(de)發現指南。

我們在(zai)化學的(de)經驗(yan)表明，對所有(you)這(zhe)些復(fu)雜性(xing)給予解(jie)釋(shi)是可能的(de)。也許質(zhi)子、中子和其(qi)它(ta)強子不是基(ji)本(ben)(ben)粒子。它(ta)們也許是由性(xing)質(zhi)更為簡(jian)單的(de)更為基(ji)本(ben)(ben)的(de)對象構成。

事實上(shang)，如果我們針對原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)水(shui)平上(shang)做在(zai)(zai)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)水(shui)平上(shang)做的(de)(de)散(san)射實驗，來研究(jiu)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)近(jin)距離(li)碰(peng)撞下會(hui)(hui)發(fa)(fa)生(sheng)什么，我們會(hui)(hui)得到同樣復雜的(de)(de)結果：重新分(fen)布(bu)的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)碎裂而成(cheng)的(de)(de)類新型(xing)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)（或處(chu)于(yu)激(ji)發(fa)(fa)態(tai)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)、離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)或自(zi)由基），換句話說，得到的(de)(de)各(ge)種化學(xue)反(fan)應。服從簡單(dan)的(de)(de)力定律的(de)(de)只是(shi)(shi)基本的(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)與原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核，而由多個(ge)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核組成(cheng)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)則(ze)不(bu)。而且在(zai)(zai)亞(ya)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)情形下，質(zhi)量也不(bu)守恒。如果你(ni)將質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)轟(hong)擊(ji)得足夠(gou)致密，你(ni)就(jiu)會(hui)(hui)發(fa)(fa)現得到的(de)(de)是(shi)(shi)更多的(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，有時(shi)還會(hui)(hui)伴有其它強子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。一個(ge)典型(xing)的(de)(de)情形是(shi)(shi)，讓兩(liang)個(ge)高能質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)相互(hu)碰(peng)撞，得到卻是(shi)(shi)3個(ge)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，一個(ge)反(fan)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)若干(gan)個(ge)介子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。這些粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)總質(zhi)量會(hui)(hui)大于(yu)反(fan)應前兩(liang)個(ge)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)質(zhi)量之(zhi)和(he)(he)。

光(guang)(guang)沒有(you)質量。光(guang)(guang)不用推動就可以產生(sheng)(sheng)巨大的(de)(de)(de)速度從光(guang)(guang)源傳(chuan)遞到(dao)(dao)接受器。光(guang)(guang)很容易就可以產生(sheng)(sheng)（發射）或湮沒（被吸(xi)收）。光(guang)(guang)也(ye)不具備引力那樣的(de)(de)(de)拉力。但光(guang)(guang)有(you)能量，能輕而易舉地被轉化(hua)并(bing)儲藏起來(lai)，例(li)如(ru)植物的(de)(de)(de)葉綠素(su)在(zai)(zai)光(guang)(guang)合(he)作用下，可以把空氣中的(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)植物根系吸(xi)收的(de)(de)(de)水分、礦(kuang)物質轉換(huan)成(cheng)(cheng)多(duo)糖、氨基酸(suan)或纖(xian)維素(su)的(de)(de)(de)化(hua)學鍵里(li)(li)。在(zai)(zai)元(yuan)素(su)周期表我們找不到(dao)(dao)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)位置，而這個周期表里(li)(li)分布都是構成(cheng)(cheng)物質的(de)(de)(de)各種構件。

在(zai)近代科(ke)學誕生前的幾百(bai)年以(yi)及(ji)誕生后的兩(liang)個(ge)半世紀里，實在(zai)分為物質和光似乎是不言自(zi)明的。物質有質量(liang)且(qie)守恒，光沒(mei)有質量(liang)。如果有質量(liang)物質和無質量(liang)的光始終彼此隔絕，那么物理世界就始終無法實現(xian)統一的描述。

在(zai)(zai)20世(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前半葉，相對(dui)論(lun)和量子物(wu)理(li)(li)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現摧(cui)毀了(le)經典物(wu)理(li)(li)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。現存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質和光的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)幾同廢(fei)墟(xu)。這一創(chuang)新性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)壞過程(cheng)，使得(de)物(wu)理(li)(li)學家(jia)有可能在(zai)(zai)20世(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下半葉建(jian)(jian)造起一個新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)更深刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質-光理(li)(li)論(lun)，它(ta)將徹底破(po)除自古以來對(dui)兩者分離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)認識。新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)認為，世(shi)界(jie)是建(jian)(jian)立在(zai)(zai)充滿以太的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)層(ceng)級空間基礎(chu)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這里借用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“以太”雖然是十七世(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哲學家(jia)笛卡爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)概念，在(zai)(zai)十九(jiu)世(shi)紀(ji)時麥(mai)克(ke)斯韋則(ze)(ze)稱之為“場”，而在(zai)(zai)1970年代中(zhong)，維爾切克(ke)則(ze)(ze)將其稱之為“網格(ge)”。

新的(de)世界模型盡(jin)管看起(qi)來(lai)有(you)點稀奇古(gu)怪，但卻非(fei)常成功(gong)而(er)且(qie)精(jing)確。它為(wei)(wei)我們(men)提供了(le)對普通物質(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)量起(qi)源(yuan)的(de)新認識。簡單(dan)來(lai)說，物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)出現于相對論(lun)、量子(zi)場論(lun)和色動力學(xue)均有(you)關系——后(hou)者是研究支配夸克和膠子(zi)行為(wei)(wei)特有(you)規律的(de)學(xue)問。如果不深入了(le)解并熟悉地運用這些概(gai)念，我們(men)就無法理解質(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)起(qi)源(yuan)。而(er)且(qie)迄今為(wei)(wei)止，量子(zi)場論(lun)和色動力學(xue)仍然是活躍的(de)研究領(ling)域，還有(you)許(xu)許(xu)多多的(de)問題有(you)待(dai)解決。

不久以前，人們(men)曾(ceng)經認為普通(tong)物質(zhi)的(de)基本構(gou)件(jian)就是質(zhi)子和(he)(he)中子。之后，科學(xue)家們(men)又發(fa)現，普通(tong)物質(zhi)的(de)基本構(gou)件(jian)——質(zhi)子和(he)(he)中子——內有些(xie)(xie)小(xiao)東西(xi)。這些(xie)(xie)小(xiao)東西(xi)叫做夸克和(he)(he)膠子。當然，知道它們(men)的(de)名字并不等于告訴我們(men)他(ta)們(men)是什(shen)么，正(zheng)如莎士比亞筆下(xia)的(de)羅密歐(ou)所解釋的(de)那(nei)樣(yang)：

“名(ming)字有什么意義？我們叫做玫瑰的東西，換個名(ming)字，還(huan)是一樣的香艷(yan)。”

但是(shi)(shi)，如果(guo)夸克(ke)和(he)膠(jiao)(jiao)子只是(shi)(shi)物質(zhi)內部永無止境的(de)復(fu)雜結(jie)構的(de)又一層(ceng)級，那么它們的(de)名字只不過(guo)提供一種讓(rang)人們炫耀的(de)非流行語詞。然而夸克(ke)和(he)膠(jiao)(jiao)子并(bing)不“只是(shi)(shi)又一層(ceng)級”。在(zai)(zai)膠(jiao)(jiao)子本身被發(fa)現(xian)(xian)之前，人們已經發(fa)現(xian)(xian)了(le)描述膠(jiao)(jiao)子的(de)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)。1954年楊(yang)振寧和(he)羅(luo)伯特·米爾斯(si)發(fa)現(xian)(xian)作(zuo)(zuo)(zuo)為電(dian)動(dong)力學(xue)的(de)麥(mai)(mai)克(ke)斯(si)韋(wei)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)自然數學(xue)推廣(guang)的(de)一類方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)，表明麥(mai)(mai)克(ke)斯(si)韋(wei)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)的(de)自然數學(xue)推廣(guang)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)支持所有已知(zhi)荷(he)(he)(he)的(de)對稱(cheng)性，而在(zai)(zai)楊(yang)-米爾斯(si)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)基礎(chu)上由大衛·格羅(luo)斯(si)和(he)弗蘭(lan)克(ke)·維爾切克(ke)于1973年推導出了(le)適用(yong)于現(xian)(xian)實世界中強(qiang)相(xiang)互作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)膠(jiao)(jiao)子方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中使用(yong)了(le)三種“荷(he)(he)(he)”。出現(xian)(xian)在(zai)(zai)強(qiang)相(xiang)互作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)理論中的(de)這(zhe)三種荷(he)(he)(he)通常稱(cheng)為色荷(he)(he)(he)，或簡(jian)稱(cheng)為荷(he)(he)(he)。

在(zai)20世紀60年(nian)(nian)代(dai)初(chu)，實(shi)驗(yan)者發(fa)(fa)現(xian)(xian)了幾十種(zhong)強(qiang)子(zi)(zi)(zi)，它(ta)們的質(zhi)(zhi)量、壽(shou)命和(he)固有的自(zi)(zi)旋均不相同。其(qi)中，希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯玻(bo)(bo)色子(zi)(zi)(zi)是粒子(zi)(zi)(zi)物理(li)學(xue)標準模型(xing)預言的一種(zhong)自(zi)(zi)旋為(wei)零的玻(bo)(bo)色子(zi)(zi)(zi)，至(zhi)今尚未在(zai)實(shi)驗(yan)中觀察(cha)到(dao)。它(ta)也是標準模型(xing)中最后一種(zhong)未被發(fa)(fa)現(xian)(xian)的粒子(zi)(zi)(zi)。物理(li)學(xue)家(jia)希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯提出了希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯機制。在(zai)此機制中，希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯場(chang)(chang)引起自(zi)(zi)發(fa)(fa)對稱(cheng)性破(po)缺，并將質(zhi)(zhi)量賦予規范傳播子(zi)(zi)(zi)和(he)費米子(zi)(zi)(zi)。希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯粒子(zi)(zi)(zi)是希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯場(chang)(chang)的場(chang)(chang)量子(zi)(zi)(zi)化(hua)激發(fa)(fa)，它(ta)通過自(zi)(zi)相互作(zuo)用而(er)獲得質(zhi)(zhi)量。2012年(nian)(nian)7月(yue)2日(ri)，美國(guo)能源部(bu)下屬的費米國(guo)家(jia)加速器實(shi)驗(yan)室宣布(bu)，該實(shi)驗(yan)室最新數據接近證明(ming)被稱(cheng)為(wei)“上帝粒子(zi)(zi)(zi)”的希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯玻(bo)(bo)色子(zi)(zi)(zi)的存在(zai)。2013年(nian)(nian)3月(yue)14日(ri)，歐洲核(he)子(zi)(zi)(zi)研究組織發(fa)(fa)布(bu)新聞稿(gao)表(biao)示，先前探測到(dao)的新粒子(zi)(zi)(zi)是希(xi)(xi)(xi)(xi)格(ge)(ge)斯玻(bo)(bo)色子(zi)(zi)(zi)。

在粒子(zi)(zi)(zi)物理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)里，標(biao)(biao)準模(mo)(mo)型是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)被(bei)廣泛接受的(de)(de)框架，可以描述強力(li)(li)、弱力(li)(li)及(ji)電磁力(li)(li)這(zhe)(zhe)三(san)種(zhong)(zhong)基(ji)本力(li)(li)及(ji)組成(cheng)(cheng)所(suo)有物質(zhi)的(de)(de)基(ji)本粒子(zi)(zi)(zi)。由于(yu)基(ji)本粒子(zi)(zi)(zi)和基(ji)本力(li)(li)形成(cheng)(cheng)了物理(li)(li)(li)世界(jie)，所(suo)以，除了引力(li)(li)以外，標(biao)(biao)準模(mo)(mo)型可以合理(li)(li)(li)解(jie)(jie)釋(shi)這(zhe)(zhe)世界(jie)中的(de)(de)大(da)多(duo)數物理(li)(li)(li)現象。最初，標(biao)(biao)準模(mo)(mo)型所(suo)倚賴的(de)(de)規范場論禁止(zhi)基(ji)本粒子(zi)(zi)(zi)擁有質(zhi)量，這(zhe)(zhe)很(hen)明顯(xian)地顯(xian)示出初始模(mo)(mo)型不(bu)夠(gou)(gou)完全。后(hou)來，物理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)者研究出一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)機(ji)制，能夠(gou)(gou)利(li)用對稱性(xing)破缺來賦予基(ji)本粒子(zi)(zi)(zi)質(zhi)量，同時(shi)又不(bu)會抵觸到規范場論。這(zhe)(zhe)機(ji)制被(bei)稱為希(xi)格斯(si)機(ji)制。在所(suo)有解(jie)(jie)釋(shi)質(zhi)量起源的(de)(de)機(ji)制之(zhi)中，希(xi)格斯(si)機(ji)制是最簡單、最被(bei)認可的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)。物理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)者已完成(cheng)(cheng)了很(hen)多(duo)實(shi)驗，并確(que)實(shi)偵測到這(zhe)(zhe)機(ji)制引發的(de)(de)許多(duo)種(zhong)(zhong)效應，但是他們不(bu)確(que)切了解(jie)(jie)這(zhe)(zhe)機(ji)制到底是怎(zen)么一(yi)(yi)回事。

標(biao)準模型(xing)給出(chu)了自(zi)然界四種相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)中(zhong)的(de)電磁相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)和弱相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)的(de)統一描述，但是在能(neng)量低于一定條件后，電磁相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)和弱相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)將呈現為(wei)不同的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)，這(zhe)被稱為(wei)電弱相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)的(de)對(dui)稱性自(zi)發破缺。希格斯粒(li)子就是在標(biao)準模型(xing)解釋(shi)電弱對(dui)稱性自(zi)發破缺的(de)機制時引(yin)入的(de)。

根據標準模(mo)型理論，宇宙空(kong)間中(zhong)的(de)(de)(de)各(ge)處，無論是(shi)真空(kong)中(zhong)還(huan)是(shi)空(kong)氣(qi)中(zhong)，甚至是(shi)物質(zhi)的(de)(de)(de)內部，都(dou)充滿了希(xi)格(ge)(ge)斯粒子(zi)(zi)（希(xi)格(ge)(ge)斯場）。希(xi)格(ge)(ge)斯粒子(zi)(zi)被(bei)認為是(shi)生(sheng)成基本粒子(zi)(zi)的(de)(de)(de)“質(zhi)量”之源(yuan)。雖然(ran)質(zhi)量總是(shi)與(yu)“重量”聯(lian)系在一(yi)起，但嚴格(ge)(ge)說起來是(shi)不(bu)一(yi)樣的(de)(de)(de)。質(zhi)量應(ying)該是(shi)反映“改變加速度(du)的(de)(de)(de)難易程(cheng)度(du)”的(de)(de)(de)物理量。

為什么有(you)(you)些(xie)基本(ben)(ben)粒子具(ju)有(you)(you)質量(liang)(liang)，而(er)有(you)(you)些(xie)基本(ben)(ben)粒子的(de)(de)質量(liang)(liang)為零？物(wu)理(li)學(xue)界仍在(zai)不停的(de)(de)探(tan)索中。而(er)更加(jia)令物(wu)理(li)學(xue)家們(men)棘手的(de)(de)是，即(ji)使標準模型理(li)論解決了除引力外(wai)的(de)(de)另外(wai)三種基本(ben)(ben)力的(de)(de)統一問(wen)題，但引力如(ru)(ru)何(he)與其他三種達到大(da)一統的(de)(de)局面，仍然缺(que)少一些(xie)重要的(de)(de)中間環節。另外(wai)，如(ru)(ru)果愛因斯坦提(ti)出(chu)的(de)(de)能量(liang)(liang)與質量(liang)(liang)交(jiao)換方程是普適而(er)有(you)(you)效的(de)(de)，那(nei)么，質量(liang)(liang)是否源于能量(liang)(liang)的(de)(de)凝聚呢？

我們知道，原(yuan)(yuan)子中的(de)電子可(ke)以有(you)不同的(de)軌道形(xing)狀(zhuang)，其自旋可(ke)有(you)不同取向，因(yin)此原(yuan)(yuan)子可(ke)有(you)許(xu)多(duo)不同能(neng)態。對這些(xie)可(ke)能(neng)的(de)態的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)是原(yuan)(yuan)子光(guang)譜(pu)研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)重要內容。我們常用原(yuan)(yuan)子光(guang)譜(pu)來揭示各種不同的(de)態是由(you)(you)什么決定的(de)，來設計(ji)激光(guang)器以及許(xu)多(duo)其它(ta)事情。由(you)(you)于(yu)原(yuan)(yuan)子光(guang)譜(pu)本(ben)身的(de)重要性以及它(ta)與夸克模型有(you)千(qian)絲萬縷的(de)聯(lian)系，因(yin)此我們得首先花點時間來說說光(guang)譜(pu)。

像火(huo)焰或(huo)者恒星大氣這(zhe)樣的(de)(de)熱氣體中就包含處于(yu)不(bu)同(tong)態(tai)(tai)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)。即使(shi)是(shi)(shi)原(yuan)子(zi)(zi)核相(xiang)同(tong)、電子(zi)(zi)數相(xiang)同(tong)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)，其(qi)電子(zi)(zi)仍然可(ke)(ke)有不(bu)同(tong)軌道或(huo)不(bu)同(tong)自旋取(qu)向。這(zhe)些態(tai)(tai)有不(bu)同(tong)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)。高能(neng)(neng)(neng)態(tai)(tai)可(ke)(ke)衰(shuai)變到底能(neng)(neng)(neng)態(tai)(tai)并(bing)發(fa)光(guang)(guang)。由于(yu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)總(zong)體上是(shi)(shi)守恒的(de)(de)，因此發(fa)出的(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)(zi)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)可(ke)(ke)通過其(qi)顏(yan)(yan)色來獲知，這(zhe)個(ge)能(neng)(neng)(neng)量(liang)反映了初態(tai)(tai)和終態(tai)(tai)之間的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)差。每(mei)一(yi)種原(yuan)子(zi)(zi)發(fa)出的(de)(de)光(guang)(guang)都有一(yi)套(tao)特(te)征顏(yan)(yan)色分布。氫原(yuan)子(zi)(zi)發(fa)出的(de)(de)光(guang)(guang)是(shi)(shi)一(yi)組顏(yan)(yan)色條(tiao)紋，氦原(yuan)子(zi)(zi)發(fa)射的(de)(de)光(guang)(guang)澤(ze)是(shi)(shi)完全不(bu)同(tong)的(de)(de)另(ling)一(yi)組顏(yan)(yan)色條(tiao)紋，等(deng)等(deng)。物(wu)理(li)學家(jia)和化學家(jia)將這(zhe)種顏(yan)(yan)色分布成為原(yuan)子(zi)(zi)頻譜(pu)(pu)。原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)頻譜(pu)(pu)起著標識(shi)該原(yuan)子(zi)(zi)特(te)征的(de)(de)作用，可(ke)(ke)以用來識(shi)別原(yuan)子(zi)(zi)。當你(ni)讓光(guang)(guang)線通過棱鏡從而使(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)顏(yan)(yan)色分開時，得到的(de)(de)譜(pu)(pu)就相(xiang)當于(yu)一(yi)套(tao)條(tiao)碼(ma)。

原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)光(guang)譜(pu)在構(gou)建原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)模型(xing)方面(mian)曾(ceng)經給予我們(men)很多具體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指向。以(yi)此為基礎，我們(men)再回到(dao)夸(kua)(kua)(kua)克(ke)模型(xing)上來(lai)。同(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設想(xiang)經過改造(zao)后再亞原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)層面(mian)上依然(ran)有(you)效。在原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)層面(mian)上，電子(zi)(zi)(zi)兩個(ge)態(tai)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量差相對較(jiao)小，這個(ge)能量差從原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)總(zong)質(zhi)量來(lai)看(kan)顯(xian)得微(wei)不(bu)足道。夸(kua)(kua)(kua)克(ke)模型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心思想(xiang)是，夸(kua)(kua)(kua)克(ke)“原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)”即(ji)強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)態(tai)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能差非常之大，它們(men)對確定強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)(zi)質(zhi)量起著(zhu)重要作用。根據(ju)愛(ai)因(yin)斯坦能量質(zhi)量交換公式推導(dao)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)m=E/c2，我們(men)可以(yi)將不(bu)同(tong)(tong)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)(zi)理(li)解為不(bu)同(tong)(tong)軌道模式——即(ji)不(bu)同(tong)(tong)量子(zi)(zi)(zi)態(tai)——的(de)(de)(de)(de)(de)(de)夸(kua)(kua)(kua)克(ke)系統具有(you)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量。質(zhi)言之，原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)光(guang)譜(pu)是供(gong)看(kan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)(zi)譜(pu)澤是供(gong)稱量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。利(li)用這一原(yuan)(yuan)理(li)，蓋爾(er)曼(man)和茨威格(ge)證明了(le)，人們(men)可以(yi)將觀測到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)許多不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)子(zi)(zi)(zi)解釋為幾個(ge)基本夸(kua)(kua)(kua)克(ke)“夸(kua)(kua)(kua)克(ke)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)態(tai)。

然而，難以(yi)置信的(de)是，盡(jin)管科學家們(men)(men)都(dou)非常渴望找到單(dan)一(yi)(yi)的(de)夸(kua)克粒(li)子(zi)，結果卻(que)屢(lv)屢(lv)失(shi)敗。迄今為(wei)止，人(ren)們(men)(men)沒(mei)有觀測到任何粒(li)子(zi)具有單(dan)一(yi)(yi)夸(kua)克的(de)特性。如(ru)同發明永動機的(de)失(shi)敗一(yi)(yi)樣(yang)，尋找單(dan)個夸(kua)克的(de)失(shi)敗已經(jing)升格為(wei)一(yi)(yi)條原理：夸(kua)克禁閉原理。

當物理學家試圖用夸(kua)克(ke)來充實介子和重子的(de)(de)內部結(jie)構模型，以便可以說明它(ta)們(men)的(de)(de)質量(liang)時，更大的(de)(de)困(kun)難出現了。即使(shi)是(shi)在最(zui)成功的(de)(de)模型里，情(qing)況似(si)乎(hu)總是(shi)，當夸(kua)克(ke)（或(huo)反夸(kua)克(ke)）彼(bi)此靠近(jin)時，它(ta)們(men)幾乎(hu)從不(bu)注意到對方(fang)的(de)(de)存在。夸(kua)克(ke)之(zhi)間的(de)(de)相互作用力是(shi)如此微弱，人們(men)很難將它(ta)與無法發(fa)現獨立夸(kua)克(ke)的(de)(de)事實調和起來。如果夸(kua)克(ke)彼(bi)此接近(jin)時不(bu)在乎(hu)對方(fang)的(de)(de)存在，那它(ta)們(men)彼(bi)此遠離(li)后為什么不(bu)可以單獨存在呢(ni)？

這(zhe)里(li)可(ke)能出(chu)現(xian)了(le)一(yi)種(zhong)以前從未有(you)過的(de)(de)(de)隨距離(li)增(zeng)大而(er)增(zeng)大的(de)(de)(de)基本力(li)。最初的(de)(de)(de)夸(kua)(kua)克模型(xing)沒有(you)給出(chu)描(miao)述夸(kua)(kua)克之間(jian)力(li)的(de)(de)(de)精(jing)確方程。在一(yi)方面，夸(kua)(kua)克模型(xing)頗(po)有(you)些(xie)類似于(yu)前牛頓(dun)的(de)(de)(de)太(tai)陽系模型(xing)，或者前薛定諤/前玻(bo)爾原子模型(xing)。許多(duo)物理(li)學家(jia)，包括蓋爾曼(man)本人，認為(wei)夸(kua)(kua)克只(zhi)是(shi)一(yi)個可(ke)以成(cheng)為(wei)自然界數學描(miao)述里(li)的(de)(de)(de)有(you)用的(de)(de)(de)工(gong)具，而(er)不是(shi)真正意義上的(de)(de)(de)實在的(de)(de)(de)元(yuan)素。

我們知道，質(zhi)子(zi)(zi)內部的(de)物質(zhi)運動極(ji)快。在斯(si)坦福直線加速器中心，科學家實際上是(shi)(shi)采用電子(zi)(zi)來轟(hong)擊質(zhi)子(zi)(zi)，然后觀測(ce)兩者碰撞(zhuang)后出射電子(zi)(zi)的(de)行(xing)為。出射電子(zi)(zi)的(de)能(neng)量(liang)(liang)和動量(liang)(liang)比碰撞(zhuang)前要少(shao)。由(you)于能(neng)量(liang)(liang)和動量(liang)(liang)整體上是(shi)(shi)守恒的(de)，因此電子(zi)(zi)失去的(de)能(neng)量(liang)(liang)可能(neng)是(shi)(shi)被虛光子(zi)(zi)帶走，并轉交給質(zhi)子(zi)(zi)。這往往導致質(zhi)子(zi)(zi)經復雜過程而(er)被打(da)破(po)，由(you)此導致了一種新的(de)實驗方法，只追蹤(zong)電子(zi)(zi)，即只關(guan)注能(neng)量(liang)(liang)和動量(liang)(liang)流。

量(liang)子理論允許我們調和關于質(zhi)子是(shi)(shi)什么的(de)(de)兩個(ge)看似矛盾的(de)(de)概(gai)念。一方面，質(zhi)子內(nei)部是(shi)(shi)動態(tai)的(de)(de)，里面的(de)(de)事情在不斷變化、運(yun)動著(zhu)。另一方面，所有質(zhi)子隨時隨地(di)都(dou)表現(xian)出(chu)完全(quan)相同(tong)(tong)的(de)(de)行為，也就是(shi)(shi)說，每一個(ge)質(zhi)子均(jun)給出(chu)相同(tong)(tong)概(gai)率(lv)。如(ru)果質(zhi)子在不同(tong)(tong)的(de)(de)時間里表現(xian)不一，所有的(de)(de)質(zhi)子怎么可能(neng)表現(xian)完全(quan)相同(tong)(tong)的(de)(de)行為？一個(ge)簡單(dan)而直觀的(de)(de)解釋是(shi)(shi)，雖(sui)然每一個(ge)體概(gai)率(lv)在演化，但整體概(gai)率(lv)分布卻(que)保持不變。這就像一條(tiao)平緩但在流(liu)(liu)動的(de)(de)大(da)河，即使每一個(ge)滴(di)水都(dou)在向前流(liu)(liu)淌(tang)，但整個(ge)河流(liu)(liu)看上去卻(que)并無變化。

在(zai)微(wei)觀尺度上大量(liang)的(de)粒(li)子(zi)(zi)都很難被(bei)捕(bu)捉到(dao)。科學家們(men)把(ba)(ba)它們(men)叫做(zuo)粒(li)子(zi)(zi)和(he)反粒(li)子(zi)(zi)（或者(zhe)把(ba)(ba)反粒(li)子(zi)(zi)叫做(zuo)虛粒(li)子(zi)(zi)）。這(zhe)些虛粒(li)子(zi)(zi)出現和(he)消失都很快(kuai)，但(dan)也跑不了多遠。科學家們(men)只能在(zai)極短時超高分辨率的(de)抓(zhua)拍(pai)中和(he)它們(men)偶遇。在(zai)任何(he)通常意(yi)義下人們(men)都無法見到(dao)它們(men)，除非我(wo)們(men)能提供所需的(de)能量(liang)和(he)動量(liang)來促使它們(men)產(chan)生。但(dan)即便(bian)如此，我(wo)們(men)看到(dao)的(de)也不是(shi)原來未受干擾的(de)虛粒(li)子(zi)(zi)——即自發產(chan)生和(he)消失的(de)那種粒(li)子(zi)(zi)。

現代生物醫學告訴(su)我們(men)，只有借助于更復雜的(de)生物體（宿主），病毒(du)才(cai)可(ke)以存活。虛(xu)粒子(zi)則遠(yuan)為(wei)脆弱，因為(wei)它們(men)需要(yao)外部幫助才(cai)能(neng)存在。盡管如此，它們(men)卻在量子(zi)力學方程(cheng)里，而且根據這(zhe)些方程(cheng)，虛(xu)粒子(zi)會(hui)影響到(dao)我們(men)看得見的(de)粒子(zi)的(de)行為(wei)。

虛(xu)粒子(zi)總是成群地處于高(gao)速運動(dong)(dong)的(de)(de)狀態(tai)中。物理學家將其(qi)稱之為虛(xu)空(kong)空(kong)間中的(de)(de)實體成為一種動(dong)(dong)態(tai)介質。由于虛(xu)粒子(zi)的(de)(de)行為，正電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)會被部(bu)分(fen)屏(ping)蔽。也就是說(shuo)(shuo)，正電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)周(zhou)圍(wei)往往因為異性相吸引而裹著一層補(bu)償性的(de)(de)負電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)。從遠(yuan)處看，我們感(gan)覺不到(dao)正電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)的(de)(de)全部(bu)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)，因為有(you)部(bu)分(fen)被周(zhou)圍(wei)的(de)(de)負電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)抵消了(le)。換句話說(shuo)(shuo)，你越是接(jie)近(jin)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)有(you)效電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)就會越多；你越是遠(yuan)離電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)，它就顯得越小。

在(zai)(zai)夸(kua)克模型里我(wo)們(men)正(zheng)好得(de)(de)出相(xiang)(xiang)反的行為。假(jia)定(ding)夸(kua)克模型里的夸(kua)克在(zai)(zai)相(xiang)(xiang)互(hu)靠近時相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)(yong)很弱，但(dan)如果它(ta)(ta)們(men)的有效電荷在(zai)(zai)鄰近區域達到(dao)(dao)最大值時，我(wo)們(men)得(de)(de)到(dao)(dao)的只是相(xiang)(xiang)反的結果。這時它(ta)(ta)們(men)彼此間的距(ju)離(li)越(yue)小，相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)(yong)就會越(yue)強烈；相(xiang)(xiang)距(ju)越(yue)遠，其電荷被(bei)屏蔽得(de)(de)越(yue)明(ming)顯，因而相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)(yong)也就越(yue)弱。

量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)動(dong)力(li)學起(qi)源于(yu)1927年(nian)保羅·狄(di)拉克(ke)(ke)將(jiang)(jiang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)理論(lun)應用(yong)于(yu)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)化的(de)(de)研(yan)究工作。他(ta)將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)荷和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)場(chang)的(de)(de)相(xiang)互(hu)作用(yong)處理為引起(qi)能(neng)級(ji)躍遷的(de)(de)微擾，能(neng)級(ji)躍遷造成(cheng)了發射光子(zi)(zi)數(shu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)變化，但總(zong)體(ti)上(shang)系統(tong)滿足能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)(he)動(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)守恒。狄(di)拉克(ke)(ke)成(cheng)功地從第一(yi)性原理導(dao)出了愛因(yin)(yin)斯坦系數(shu)的(de)(de)形(xing)式，并(bing)證明了光子(zi)(zi)的(de)(de)玻(bo)色-愛因(yin)(yin)斯坦統(tong)計是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)化的(de)(de)自然結果。人(ren)們(men)發現(xian)，能(neng)夠精確描述(shu)這類過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)動(dong)力(li)學最重要(yao)的(de)(de)應用(yong)之一(yi)。另一(yi)方(fang)面(mian)，狄(di)拉克(ke)(ke)所(suo)發展的(de)(de)相(xiang)對(dui)論(lun)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學是(shi)(shi)(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)動(dong)力(li)學的(de)(de)前奏，狄(di)拉克(ke)(ke)方(fang)程(cheng)作為狹義相(xiang)對(dui)論(lun)框(kuang)架下量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學的(de)(de)基本(ben)方(fang)程(cheng)，所(suo)描述(shu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)等費米子(zi)(zi)的(de)(de)旋量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)場(chang)的(de)(de)正則量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)化是(shi)(shi)(shi)由匈(xiong)牙利-美國物理學家尤金·維格納和(he)(he)約爾當完成(cheng)的(de)(de)。狄(di)拉克(ke)(ke)方(fang)程(cheng)所(suo)預言的(de)(de)粒子(zi)(zi)的(de)(de)產生(sheng)和(he)(he)湮滅過程(cheng)能(neng)用(yong)正則量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)化的(de)(de)語言重新加以描述(shu)。

靜態夸(kua)克模型建立之后，在重(zhong)子(zi)質量(liang)譜和重(zhong)子(zi)磁矩方面(mian)取得了(le)巨大成(cheng)功。但是，某些由(you)一種夸(kua)克組成(cheng)的(de)(de)粒子(zi)的(de)(de)存在，與(yu)物理(li)學(xue)的(de)(de)基本(ben)假設廣義(yi)泡利原理(li)矛盾。為解決這個問題，物理(li)學(xue)家引入(ru)了(le)顏(yan)色(se)自由(you)度，并且顏(yan)色(se)最少有3種。這個時(shi)候顏(yan)色(se)還只是引入(ru)的(de)(de)某種量(liang)子(zi)數(shu)，并沒有被認為是動(dong)力學(xue)自由(you)度。

經歷了(le)(le)十年(nian)左右的(de)各(ge)種實驗，都沒有(you)在(zai)(zai)靜態(tai)夸克(ke)模型(xing)中發現(xian)分(fen)(fen)數(shu)(shu)電荷(he)的(de)自(zi)(zi)旋1/2的(de)夸克(ke)存在(zai)(zai)，物理學家被迫接受(shou)了(le)(le)夸克(ke)是禁閉(bi)在(zai)(zai)強子內部的(de)現(xian)實。然而，美國的(de)斯坦福直線加速(su)器中心(xin)SLAC在(zai)(zai)七十年(nian)代初(chu)進行了(le)(le)一(yi)系列的(de)輕強子深度非(fei)彈性散射實驗，發現(xian)強子的(de)結構(gou)函數(shu)(shu)具有(you)比約肯無標(biao)度性(Bjorken Scaling)。為解(jie)釋這個令人驚奇的(de)結果，費曼由(you)此(ci)提出了(le)(le)部分(fen)(fen)子模型(xing)，假(jia)設強子是由(you)一(yi)簇(cu)自(zi)(zi)由(you)的(de)沒有(you)相互作(zuo)用的(de)部分(fen)(fen)子組成(cheng)的(de)，就可以(yi)自(zi)(zi)然的(de)解(jie)釋比約肯無標(biao)度性(Bjorken Scaling)。更細致的(de)研(yan)究確認(ren)了(le)(le)部分(fen)(fen)子的(de)自(zi)(zi)旋為1/2，并且具有(you)分(fen)(fen)數(shu)(shu)電荷(he)。

部(bu)(bu)分子(zi)模(mo)(mo)型和(he)靜態夸(kua)克(ke)模(mo)(mo)型都取得(de)了(le)巨大成(cheng)功，但是兩(liang)個(ge)模(mo)(mo)型對強子(zi)結構的(de)描述有(you)嚴(yan)重(zhong)的(de)沖突(tu)，具體來講就(jiu)是夸(kua)克(ke)禁(jin)閉(bi)與部(bu)(bu)分子(zi)無(wu)相互作用之間的(de)沖突(tu)。這(zhe)個(ge)問題的(de)真正(zheng)解決要等到漸近自(zi)由的(de)發現。格婁斯，維爾切克(ke)和(he)休·波利策的(de)計算表明，非(fei)阿貝爾規(gui)范場論(lun)中(zhong)夸(kua)克(ke)相互作用強度(du)(du)隨能標的(de)增加而減弱，部(bu)(bu)分子(zi)模(mo)(mo)型的(de)成(cheng)功正(zheng)預示著存在SU（N）的(de)規(gui)范相互作用，N自(zi)然的(de)就(jiu)解釋為原(yuan)先夸(kua)克(ke)模(mo)(mo)型中(zhong)引入的(de)新自(zi)由度(du)(du)--顏(yan)色(se)。

色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)概念的(de)(de)(de)引入和部分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)應用(yong)實在量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)動力(li)學基礎的(de)(de)(de)物理(li)學的(de)(de)(de)突(tu)破(po)進展。物理(li)學家們將(jiang)這種(zhong)新的(de)(de)(de)理(li)論稱之(zhi)為量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)色(se)(se)(se)(se)動力(li)學。兩者(zhe)之(zhi)間雖然有(you)諸多相似(si)之(zhi)處，但(dan)還是(shi)有(you)如一些(xie)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)區(qu)別：首先是(shi)膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)的(de)(de)(de)響(xiang)應——由量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)色(se)(se)(se)(se)動力(li)學耦(ou)合常數衡(heng)(heng)量(liang)(liang)——要(yao)(yao)遠(yuan)遠(yuan)強于(yu)(yu)光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)電(dian)(dian)荷(he)(he)的(de)(de)(de)響(xiang)應。其次是(shi)膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)可以一種(zhong)色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)變換成(cheng)另(ling)一種(zhong)色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)。量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)動力(li)學和量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)色(se)(se)(se)(se)動力(li)學的(de)(de)(de)第(di)三個重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)區(qu)別來自于(yu)(yu)上述第(di)二個區(qu)別的(de)(de)(de)結果。由于(yu)(yu)膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)的(de)(de)(de)存在和運動做(zuo)出響(xiang)應，而(er)且(qie)膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)攜帶不平衡(heng)(heng)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)荷(he)(he)，因(yin)此膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)可以直接(jie)對(dui)另(ling)一個膠(jiao)(jiao)子(zi)(zi)(zi)(zi)做(zuo)出響(xiang)應。這與光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)情形正(zheng)好(hao)相反。

相(xiang)比(bi)之下(xia)，光子是電中性(xing)的(de)(de)。它們(men)相(xiang)互之間完全不存在激烈的(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用。因此這些差(cha)異使得(de)量子色(se)動力學(xue)的(de)(de)計算結果要比(bi)得(de)到量子電動力學(xue)的(de)(de)計算結果更為困難。而且，由(you)于存在導致(zhi)色(se)流動的(de)(de)各種可(ke)能(neng)性(xing)以(yi)(yi)及更多種類的(de)(de)節(jie)點(dian)，在做這類計算時，科(ke)學(xue)家們(men)又引入(ru)(ru)漸近自(zi)由(you)概念。通過(guo)引入(ru)(ru)漸近自(zi)由(you)，像噴注(zhu)的(de)(de)能(neng)量和動量的(de)(de)整體流動，都可(ke)以(yi)(yi)通過(guo)計算得(de)到確定。

關于世(shi)界(jie)是由(you)什么構成的哲學(xue)和(he)科(ke)學(xue)思考一(yi)直都在(zai)變化。許多(duo)枝(zhi)節性(xing)問題(ti)仍(reng)然保留在(zai)今(jin)天最好的世(shi)界(jie)模(mo)型和(he)一(yi)些大的謎團里。顯(xian)然要下結(jie)論還為時尚早。

就(jiu)自然哲學(xue)而(er)言，我(wo)們從量子色動力(li)學(xue)和漸近(jin)自由中得(de)到的(de)(de)(de)最重(zhong)要的(de)(de)(de)認(ren)識(shi)是(shi)(shi)，在我(wo)們認(ren)為是(shi)(shi)虛(xu)空(kong)(kong)空(kong)(kong)間的(de)(de)(de)地方實(shi)際上(shang)充(chong)滿了活躍的(de)(de)(de)媒(mei)介，其活動鑄就(jiu)了這個世界。雖然早在大約(yue)2000年前(qian)成(cheng)書的(de)(de)(de)大乘佛教的(de)(de)(de)典籍《金(jin)剛經》就(jiu)曾(ceng)指出(chu)“色即是(shi)(shi)空(kong)(kong)，空(kong)(kong)即是(shi)(shi)色”，而(er)今現代物理學(xue)的(de)(de)(de)其它(ta)發展(zhan)強化并(bing)充(chong)實(shi)了這種認(ren)識(shi)。以后，當我(wo)們探索當前(qian)知(zhi)識(shi)的(de)(de)(de)前(qian)沿時，我(wo)們將看到“虛(xu)空(kong)(kong)”空(kong)(kong)間概念是(shi)(shi)怎樣(yang)一(yi)種豐富的(de)(de)(de)動力(li)學(xue)媒(mei)介，它(ta)推動著(zhu)我(wo)們不(bu)斷思考如何(he)去實(shi)現力(li)的(de)(de)(de)統一(yi)。

其(qi)實，關于空間虛無性的(de)(de)爭論可(ke)以(yi)追溯(su)到現(xian)代(dai)科學的(de)(de)前(qian)史，至少可(ke)以(yi)追溯(su)到古希臘(la)時期。亞里士多德(de)曾經這樣寫道：“自然(ran)界厭惡真(zhen)空”，而他(ta)的(de)(de)對手原(yuan)子論者們(men)則(ze)認為，用(yong)古羅馬詩人盧克萊(lai)修的(de)(de)話(hua)來(lai)說，就是“整個自然(ran)，作為自足的(de)(de)實在，都(dou)是由兩件東(dong)西組成的(de)(de)：物(wu)體和(he)虛空，它們(men)賴以(yi)建立，并在其(qi)中運動。”

這種(zhong)思辨性(xing)爭(zheng)論在(zai)現代科學(xue)的(de)(de)(de)黎明(ming)——17世(shi)紀的(de)(de)(de)科學(xue)革命——得到回響。笛(di)卡(ka)(ka)爾(er)提(ti)出，對自然世(shi)界(jie)進行科學(xue)描述的(de)(de)(de)基礎應建(jian)立在(zai)他所(suo)謂(wei)的(de)(de)(de)基本性(xing)質(zhi)(zhi)之上：廣延(yan)和運動。物質(zhi)(zhi)除(chu)了(le)這兩(liang)點再沒有其(qi)他屬性(xing)。他的(de)(de)(de)一(yi)個重要結(jie)論是：某一(yi)物質(zhi)(zhi)對另一(yi)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)影(ying)響唯有通過接觸才能(neng)發生。因此為了(le)描述諸如行星的(de)(de)(de)運動，笛(di)卡(ka)(ka)爾(er)不(bu)得不(bu)引入無形空間的(de)(de)(de)概念——其(qi)中(zhong)充(chong)滿(man)了(le)不(bu)可見(jian)物質(zhi)(zhi)。他設想空間是一(yi)種(zhong)復雜的(de)(de)(de)充(chong)滿(man)漩渦(wo)的(de)(de)(de)海洋(yang)，行星就在(zai)其(qi)中(zhong)沖浪。

牛(niu)頓用他精確制定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)、成功的(de)(de)(de)(de)行(xing)星運動數學方程，用他的(de)(de)(de)(de)萬有(you)(you)引力(li)定(ding)(ding)律(lv)(lv)，揭示了所(suo)有(you)(you)這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)復雜性。但是牛(niu)頓的(de)(de)(de)(de)萬有(you)(you)引力(li)定(ding)(ding)律(lv)(lv)并不(bu)適應(ying)于笛卡(ka)爾(er)的(de)(de)(de)(de)框架(jia)。前者假(jia)設物體間的(de)(de)(de)(de)相互作用可以(yi)(yi)通(tong)過一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)距離來(lai)進行(xing)，不(bu)必一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)要通(tong)過接觸(chu)。例如，根(gen)據牛(niu)頓定(ding)(ding)律(lv)(lv)，太陽(yang)即使不(bu)跟(gen)地球(qiu)(qiu)接觸(chu)，也可以(yi)(yi)對(dui)地球(qiu)(qiu)施加引力(li)作用。盡管他的(de)(de)(de)(de)方程為(wei)說明行(xing)星運動提供了一(yi)(yi)(yi)個(ge)詳細(xi)解釋，但牛(niu)頓本(ben)人對(dui)這(zhe)(zhe)(zhe)種超(chao)距作用并不(bu)滿意。牛(niu)頓在(zai)1693年2月25日寫給(gei)本(ben)特利的(de)(de)(de)(de)信中(zhong)這(zhe)(zhe)(zhe)樣說道：“一(yi)(yi)(yi)個(ge)物體可以(yi)(yi)不(bu)借(jie)助任何其他東西穿越虛空(kong)距離而作用于另一(yi)(yi)(yi)個(ge)物體，物體通(tong)過虛空(kong)進行(xing)彼此間作用和力(li)的(de)(de)(de)(de)傳遞，這(zhe)(zhe)(zhe)對(dui)我(wo)來(lai)說是很荒謬的(de)(de)(de)(de)。我(wo)相信，任何有(you)(you)足夠哲學思維(wei)能力(li)的(de)(de)(de)(de)人都不(bu)會沉溺于此。”

牛(niu)頓的(de)(de)方(fang)程(cheng)(cheng)發(fa)(fa)表過(guo)后大(da)約一(yi)個半世紀的(de)(de)時間里，數(shu)學家(jia)們(men)(men)幾乎不曾對此提出過(guo)任(ren)何質疑，但詹姆斯(si)·克(ke)(ke)拉(la)克(ke)(ke)·麥(mai)克(ke)(ke)斯(si)韋卻發(fa)(fa)現(xian)這樣導出的(de)(de)方(fang)程(cheng)(cheng)不協調。1861年(nian)，麥(mai)克(ke)(ke)斯(si)韋發(fa)(fa)現(xian)，他(ta)可以通過(guo)在(zai)方(fang)程(cheng)(cheng)中(zhong)引(yin)入額外的(de)(de)項來消(xiao)除這種不一(yi)致性(xing)，換言之，就是假(jia)定還存在(zai)著一(yi)種新(xin)的(de)(de)物理效(xiao)應。而邁克(ke)(ke)爾·法拉(la)第(di)此前(qian)早就發(fa)(fa)現(xian)，當磁(ci)(ci)場(chang)隨時間變(bian)化(hua)(hua)時，它們(men)(men)產生(sheng)電場(chang)。麥(mai)克(ke)(ke)斯(si)韋為了(le)(le)(le)解決方(fang)程(cheng)(cheng)的(de)(de)自洽性(xing)，不得不假(jia)設存在(zai)相反(fan)的(de)(de)效(xiao)應：變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)產生(sheng)電場(chang)。有了(le)(le)(le)這一(yi)添加物，場(chang)的(de)(de)概(gai)念得到了(le)(le)(le)更多(duo)的(de)(de)認可和驗證：變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)電場(chang)產生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)，后者反(fan)過(guo)來再產生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)電場(chang)，如此便形成了(le)(le)(le)每(mei)一(yi)種自我更新(xin)的(de)(de)循環(huan)。

麥(mai)克(ke)斯韋發現，他(ta)的(de)(de)新方(fang)(fang)程組(zu)，即(ji)廣為人知的(de)(de)麥(mai)克(ke)斯韋方(fang)(fang)程組(zu)，具有純場(chang)解(jie)決方(fang)(fang)案，即(ji)場(chang)以光速(su)在(zai)空間(jian)運動。這一綜合的(de)(de)頂峰便(bian)是他(ta)得出的(de)(de)結論：這些電場(chang)和磁場(chang)里(li)自我更新的(de)(de)擾動就是光——一個(ge)有待經受時間(jian)考驗的(de)(de)結論。對(dui)麥(mai)克(ke)斯韋來(lai)說，這些充滿所(suo)有空間(jian)并(bing)可(ke)以自己維持生(sheng)活(huo)的(de)(de)場(chang)正(zheng)是上(shang)帝榮耀的(de)(de)一個(ge)明確(que)標志：

“廣寬的(de)(de)行星(xing)際和星(xing)際區域(yu)將不再(zai)被視為(wei)(wei)宇宙(zhou)中(zhong)無(wu)用的(de)(de)場合(he)，人們(men)不再(zai)認為(wei)(wei)造(zao)物主還(huan)沒在他的(de)(de)王(wang)國里找到(dao)合(he)適的(de)(de)、具有多重象征(zheng)的(de)(de)東西來填補其中(zhong)。我們(men)將發現(xian)，這(zhe)些場所已經充滿了這(zhe)種神奇的(de)(de)介(jie)質(zhi)。它們(men)是如此豐盈，人類沒有任何(he)力(li)量可以(yi)將其從哪怕是最(zui)小的(de)(de)空(kong)間上(shang)移去，或在其無(wu)窮(qiong)的(de)(de)連(lian)續(xu)體上(shang)留下哪怕最(zui)輕微(wei)的(de)(de)缺損。”

愛因(yin)斯坦對(dui)以太的(de)認識(shi)是復雜而且多變。在(zai)1905年發(fa)表(biao)的(de)《論動(dong)體的(de)電動(dong)力學》中(zhong)這樣寫(xie)道：“引入‘光(guang)以太’將(jiang)被(bei)證明是多余(yu)的(de)，因(yin)為(wei)按照所要發(fa)展的(de)見解，即不需要引入一個具有(you)特(te)殊性(xing)質的(de)‘絕對(dui)靜止空間’，也不需要給發(fa)生電磁過程的(de)真空中(zhong)的(de)每一點規定一個速度矢量。”

愛(ai)因斯坦(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)一(yi)強有(you)力的(de)(de)(de)(de)(de)宣示曾(ceng)經讓很多物(wu)理(li)學家困惑不已。在(zai)1905年時，物(wu)理(li)學界面臨的(de)(de)(de)(de)(de)問題不是沒有(you)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)性理(li)論(lun)(lun)(lun)，而(er)是有(you)兩個相(xiang)(xiang)互矛盾的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)性理(li)論(lun)(lun)(lun)。一(yi)方面是力學的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)性理(li)論(lun)(lun)(lun)服(fu)從牛頓(dun)方程。另一(yi)方面是電(dian)磁(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)性理(li)論(lun)(lun)(lun)，服(fu)從麥克(ke)斯韋方程組(zu)。進一(yi)步的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究發(fa)現，需要(yao)調整的(de)(de)(de)(de)(de)不是新生的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)理(li)論(lun)(lun)(lun)，而(er)是古老(lao)的(de)(de)(de)(de)(de)牛頓(dun)力學理(li)論(lun)(lun)(lun)。在(zai)狹(xia)義(yi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)論(lun)(lun)(lun)里，麥克(ke)斯韋場方程無(wu)需修改；相(xiang)(xiang)反(fan)，它們(men)提供了狹(xia)義(yi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎。事(shi)實上，狹(xia)義(yi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)思想(xiang)幾乎要(yao)求充滿(man)空間的(de)(de)(de)(de)(de)場，也(ye)正是在(zai)這(zhe)(zhe)個意義(yi)上解釋了它們(men)為什么存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)由。

早在1899年，德國人普朗克提(ti)出(chu)了第(di)一個最終發展成為量(liang)(liang)子(zi)力學(xue)的(de)(de)(de)第(di)一個概念(nian)。普朗克提(ti)出(chu)，原子(zi)可(ke)以與(yu)電(dian)磁場交換(huan)能(neng)量(liang)(liang)，也(ye)就是說(shuo)(shuo)，可(ke)以發射(she)和(he)吸(xi)收(shou)(shou)電(dian)磁輻(fu)射(she)，譬如光，但只能(neng)以離(li)散(san)的(de)(de)(de)單位量(liang)(liang)的(de)(de)(de)形式(shi)，或者(zhe)說(shuo)(shuo)以量(liang)(liang)子(zi)的(de)(de)(de)形式(shi)進(jin)行。但普朗克的(de)(de)(de)概念(nian)愛(ai)因斯坦(tan)不(bu)甚滿意，他假設，不(bu)僅原子(zi)發射(she)和(he)吸(xi)收(shou)(shou)光（和(he)一般的(de)(de)(de)電(dian)磁輻(fu)射(she)）是以離(li)散(san)單位進(jin)行的(de)(de)(de)，而且(qie)光本(ben)身(shen)就是以離(li)散(san)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)單位出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)，并(bing)且(qie)帶著離(li)散(san)單位動量(liang)(liang)傳播(bo)。有(you)了這些擴張，愛(ai)因斯坦(tan)能(neng)夠(gou)解釋更多的(de)(de)(de)事實，并(bing)預(yu)言了新的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)——其中(zhong)就包括(kuo)他于1921年獲(huo)得諾(nuo)貝爾物(wu)(wu)理(li)學(xue)獎(jiang)的(de)(de)(de)主要工作即(ji)有(you)關光電(dian)效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)預(yu)言。但愛(ai)因斯坦(tan)明白(bai)：普朗克概念(nian)與(yu)現(xian)行物(wu)(wu)理(li)定(ding)(ding)律不(bu)相符(fu)，但有(you)效(xiao)。現(xian)行的(de)(de)(de)這些物(wu)(wu)理(li)定(ding)(ding)律一定(ding)(ding)有(you)錯！

如果光以能(neng)量和(he)動量包的(de)(de)形式傳播，那(nei)么，光本身以及這些(xie)包看成是電磁粒(li)子就自然而(er)然了。場的(de)(de)概念(nian)可能(neng)更方便，但愛因斯坦從來不是一(yi)個貪圖方便而(er)將其當成原理(li)的(de)(de)物理(li)學家。對他而(er)言(yan)，空(kong)間充滿實(shi)體的(de)(de)概念(nian)，就像是以無限大的(de)(de)速度經過某物卻看到它(ta)與靜止時看到的(de)(de)一(yi)樣。

到1920年代(dai)，愛因斯坦(tan)的(de)(de)廣(guang)義(yi)相對(dui)論(lun)問世后(hou)，他的(de)(de)態度發生了變化。事實(shi)上，廣(guang)義(yi)相對(dui)論(lun)更多的(de)(de)是一個基(ji)于以(yi)太的(de)(de)引力場論(lun)。盡管如此，愛因斯坦(tan)從未放(fang)棄對(dui)消(xiao)除電磁以(yi)太的(de)(de)努力。愛因斯坦(tan)本(ben)人在1920年5月5日(ri)在荷(he)蘭(lan)萊(lai)頓(dun)大學的(de)(de)演講(jiang)中(zhong)這樣說道：

“如果(guo)我們從以太假說的(de)(de)(de)觀點來考慮引力(li)(li)場和(he)電(dian)磁場，我們就會發現(xian)兩者之間(jian)有(you)一個明顯的(de)(de)(de)不(bu)同。可以說沒有(you)一種空(kong)(kong)間(jian)，也(ye)沒有(you)任(ren)何空(kong)(kong)間(jian)部分(fen)是沒有(you)引力(li)(li)勢(shi)的(de)(de)(de)；因為這些引力(li)(li)勢(shi)規定了空(kong)(kong)間(jian)的(de)(de)(de)度規性質(zhi)(zhi)，而(er)沒有(you)這些度規性質(zhi)(zhi)則是根本(ben)無法想(xiang)(xiang)象的(de)(de)(de)。引力(li)(li)場的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)于空(kong)(kong)間(jian)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)是直接相關的(de)(de)(de)。但另一方面(mian)，在(zai)一部分(fen)空(kong)(kong)間(jian)內不(bu)存(cun)在(zai)電(dian)磁場則是完全(quan)可以想(xiang)(xiang)象的(de)(de)(de)。”

歷史地看，狹(xia)義(yi)(yi)相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)肇始(shi)于電(dian)和磁的(de)研究，導致了麥克斯韋的(de)場論(lun)，但它又超越(yue)了電(dian)磁理(li)論(lun)。它的(de)本質是(shi)(shi)對(dui)(dui)稱性(xing)假(jia)設：當你在具有(you)恒定(ding)(ding)相(xiang)對(dui)(dui)速度(du)的(de)兩個(ge)參照系(xi)考察同一(yi)(yi)(yi)物(wu)體時，物(wu)理(li)學定(ding)(ding)律應具有(you)同樣的(de)形式。這一(yi)(yi)(yi)假(jia)設是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)普適(shi)性(xing)陳述，超越(yue)了其電(dian)磁根源：狹(xia)義(yi)(yi)相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)的(de)坐標(biao)變換對(dui)(dui)稱性(xing)適(shi)用(yong)于所(suo)有(you)的(de)物(wu)理(li)學定(ding)(ding)律。狹(xia)義(yi)(yi)相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)的(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)主(zhu)要的(de)結果是(shi)(shi)存在有(you)限的(de)速度(du)：光(guang)(guang)速，即零質量粒子(zi)在真空中(zhong)的(de)傳播(bo)速度(du)。一(yi)(yi)(yi)個(ge)粒子(zi)對(dui)(dui)另(ling)一(yi)(yi)(yi)個(ge)粒子(zi)的(de)影響不能傳播(bo)得比光(guang)(guang)速更快。

但是(shi)牛頓的(de)(de)(de)萬有(you)引力(li)定(ding)律——遙遠(yuan)物體受到的(de)(de)(de)引力(li)與其當(dang)(dang)前(qian)(qian)距離(li)的(de)(de)(de)平方成(cheng)反比就不(bu)服(fu)從這(zhe)一法(fa)則，所以它(ta)與狹義(yi)相對(dui)論(lun)(lun)(lun)不(bu)相容。事實上，“當(dang)(dang)前(qian)(qian)”這(zhe)個(ge)概念(nian)(nian)(nian)本身就是(shi)個(ge)問(wen)題。對(dui)于靜(jing)止(zhi)觀察(cha)者同(tong)時發生的(de)(de)(de)事件對(dui)以恒(heng)定(ding)速(su)度(du)移(yi)動的(de)(de)(de)觀察(cha)者來(lai)說將不(bu)會同(tong)時發生。愛(ai)因斯坦本人(ren)認(ren)為(wei)(wei)，推翻“當(dang)(dang)前(qian)(qian)”這(zhe)個(ge)一般性(xing)概念(nian)(nian)(nian)，迄今為(wei)(wei)止(zhi)仍然是(shi)達到狹義(yi)相對(dui)論(lun)(lun)(lun)認(ren)識論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)最為(wei)(wei)困難的(de)(de)(de)一步。但是(shi)如果場(chang)(chang)服(fu)從簡單(dan)的(de)(de)(de)方程組，那么在(zai)存(cun)在(zai)有(you)限速(su)度(du)的(de)(de)(de)前(qian)(qian)提下，這(zhe)種(zhong)從粒子描(miao)述到場(chang)(chang)的(de)(de)(de)描(miao)述的(de)(de)(de)轉換就會變得(de)富有(you)成(cheng)效，這(zhe)樣我(wo)們可以從場(chang)(chang)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)值計算(suan)出來(lai)它(ta)們的(de)(de)(de)未(wei)來(lai)值而不(bu)必(bi)考(kao)慮其過(guo)去的(de)(de)(de)值。麥克斯韋(wei)電磁理(li)論(lun)(lun)(lun)、廣(guang)(guang)義(yi)相對(dui)論(lun)(lun)(lun)和量子色動力(li)學都具有(you)這(zhe)種(zhong)屬性(xing)。在(zai)廣(guang)(guang)義(yi)相對(dui)論(lun)(lun)(lun)里，愛(ai)因斯坦用彎曲時空(kong)的(de)(de)(de)概念(nian)(nian)(nian)來(lai)構建他的(de)(de)(de)引力(li)理(li)論(lun)(lun)(lun)。

我們回到(dao)標準模(mo)型(xing)：W和(he)Z玻(bo)色(se)子(zi)(zi)(zi)，根據定義它們的(de)(de)方程組(zu)，它們本應該像光子(zi)(zi)(zi)和(he)色(se)膠(jiao)子(zi)(zi)(zi)一樣都是無質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)。但物(wu)(wu)理(li)(li)學家們卻(que)設法讓W和(he)Z玻(bo)色(se)子(zi)(zi)(zi)獲(huo)得質(zhi)(zhi)量(liang)。而(er)且他們也知道(dao)，在(zai)自然界(jie)里(li)，還有(you)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)紅奇特的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)狀態也可以使(shi)無質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)受力(li)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)獲(huo)得質(zhi)(zhi)量(liang)。使(shi)受力(li)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)變重的(de)(de)模(mo)型(xing)是超(chao)導電性。在(zai)超(chao)導體(ti)內，光子(zi)(zi)(zi)變得沉重。

我們(men)(men)知道，光子(zi)(zi)在電(dian)場和磁(ci)(ci)場中推(tui)動擾動。在超導(dao)體內，電(dian)子(zi)(zi)對電(dian)場和磁(ci)(ci)場反應強烈。電(dian)子(zi)(zi)恢(hui)復平衡的能力非常強大，它(ta)們(men)(men)能對場的運動施加一種遲滯作用。因(yin)此在超導(dao)體內，光子(zi)(zi)不是(shi)像通(tong)常那樣按光速(su)運動，而(er)是(shi)要緩(huan)慢(man)得多。就好像它(ta)們(men)(men)獲得了某種慣性。當你研究方(fang)程(cheng)時，你會發現，超導(dao)體內慢(man)下來的光子(zi)(zi)所服(fu)從的運動方(fang)程(cheng)與非零(ling)質量粒(li)子(zi)(zi)的運動方(fang)程(cheng)是(shi)一樣的。

質(zhi)量(liang)一(yi)(yi)向被認為(wei)是(shi)(shi)(shi)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)確定的(de)屬(shu)性(xing)，質(zhi)言之，質(zhi)量(liang)是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)使物(wu)(wu)質(zhi)可稱其(qi)為(wei)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)特性(xing)。愛因(yin)斯坦認為(wei)宇宙應有(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)無論(lun)是(shi)(shi)(shi)在時(shi)間上還是(shi)(shi)(shi)在空間上都不變的(de)密度。但是(shi)(shi)(shi)，引(yin)力是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)普遍的(de)吸引(yin)力，物(wu)(wu)體都不愿意(yi)分開。引(yin)力總是(shi)(shi)(shi)試圖把物(wu)(wu)體合在一(yi)(yi)起。愛因(yin)斯坦提(ti)出的(de)E=mc2可以(yi)看(kan)作是(shi)(shi)(shi)他(ta)對牛頓萬(wan)有(you)(you)引(yin)力定律(lv)的(de)修正。但是(shi)(shi)(shi)，如果將這(zhe)一(yi)(yi)公式轉換成m=E/c1，這(zhe)一(yi)(yi)方程(cheng)的(de)內在含義變成了質(zhi)量(liang)等于所具(ju)有(you)(you)的(de)能量(liang)與常速光速的(de)平方之比。

量(liang)(liang)子(zi)(zi)色動力學(xue)是(shi)(shi)一種非常強大(da)的(de)(de)(de)理論。通過將(jiang)無(wu)(wu)質(zhi)量(liang)(liang)或幾(ji)乎無(wu)(wu)質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)對象諸(zhu)如夸(kua)克、膠子(zi)(zi)的(de)(de)(de)計(ji)算能(neng)夠給出它(ta)們(men)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)，然而，這(zhe)也當然不是(shi)(shi)任何意義上的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)，只是(shi)(shi)我(wo)們(men)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)，即組成我(wo)們(men)自身(shen)的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)和中子(zi)(zi)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)。也就(jiu)是(shi)(shi)說(shuo)，量(liang)(liang)子(zi)(zi)色動力學(xue)方程組可以從無(wu)(wu)質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)輸入得(de)到質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)輸出。那，這(zhe)是(shi)(shi)為什么？

首(shou)先是(shi)夸克的(de)(de)(de)色荷產生一種(zhong)網格擾(rao)(rao)動——具體(ti)地說，是(shi)膠子場擾(rao)(rao)動——這種(zhong)擾(rao)(rao)動隨距離加大(da)而增長。就(jiu)像一個奇異的(de)(de)(de)風(feng)暴云(yun)團，它從最初的(de)(de)(de)中心(xin)的(de)(de)(de)一縷云(yun)煙(yan)發展成(cheng)(cheng)為一種(zhong)不祥(xiang)的(de)(de)(de)雷暴云(yun)團。擾(rao)(rao)動場意味著將其推向高能(neng)態。如(ru)果你持續擾(rao)(rao)動無限容量(liang)的(de)(de)(de)場，所需的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)將會變成(cheng)(cheng)無限大(da)。

其次是(shi)可以通過讓(rang)一個(ge)帶相反(fan)色荷的(de)反(fan)夸(kua)(kua)克去接近夸(kua)(kua)克來迅速遏制。然后，這兩個(ge)擾動(dong)源相互抵(di)消(xiao)并恢(hui)復平靜。如果反(fan)夸(kua)(kua)克不偏(pian)不倚地正好位于夸(kua)(kua)克的(de)正上(shang)方(fang)，那么這種抵(di)消(xiao)是(shi)徹底(di)的(de)。這將會(hui)是(shi)膠子場的(de)擾動(dong)最小化：即“無”。但是(shi)徹底(di)抵(di)消(xiao)還需要付出代價：它源自夸(kua)(kua)克和反(fan)夸(kua)(kua)克的(de)量(liang)子力學性(xing)質(zhi)。

根據海森伯(bo)的(de)(de)不確定(ding)性原(yuan)理，要(yao)獲得(de)準確的(de)(de)粒子(zi)位置信息，就必須讓粒子(zi)具有很寬的(de)(de)動量范圍，特別是要(yao)有粒子(zi)的(de)(de)大(da)動量。但大(da)的(de)(de)動量意味著大(da)的(de)(de)能量。所(suo)以(yi)，更(geng)(geng)準確地說，要(yao)使粒子(zi)局域化(hua)，就必須更(geng)(geng)多能量。

再次是我(wo)們應該回到(dao)愛因斯坦的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)與能量(liang)關系方程中來考察。由于有兩種(zhong)方向相反的(de)(de)(de)(de)(de)互(hu)相競爭的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，要消(xiao)除夸克對(dui)場的(de)(de)(de)(de)(de)擾動(dong)，同時(shi)盡(jin)量(liang)減少(shao)能量(liang)，并使反夸克局(ju)域化，所以就(jiu)必須賦予反夸克相應的(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)余地。這樣雙方在彼此抵(di)消(xiao)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)質量(liang)不能為零，即m=E/c的(de)(de)(de)(de)(de)平方。這樣我(wo)們從無質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)入得(de)到(dao)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)出。這同時(shi)也是質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)起源量(liang)子(zi)力學解(jie)釋。

任意兩(liang)質點之(zhi)(zhi)(zhi)間的(de)(de)萬有引(yin)力(li)，就是(shi)組成物(wu)質的(de)(de)粒子(zi)之(zhi)(zhi)(zhi)間通過交換“引(yin)力(li)子(zi)”實現(xian)的(de)(de)。而在(zai)廣義相(xiang)(xiang)對論中，物(wu)體之(zhi)(zhi)(zhi)間的(de)(de)萬有引(yin)力(li)則被認(ren)為(wei)是(shi)時(shi)空彎(wan)曲的(de)(de)表現(xian)。物(wu)質的(de)(de)存在(zai)使得它周圍的(de)(de)時(shi)空發生彎(wan)曲，而物(wu)體在(zai)彎(wan)曲的(de)(de)時(shi)空中沿測(ce)地線運動，就自然地表現(xian)為(wei)相(xiang)(xiang)互吸引(yin)。

牛頓(dun)萬有引力定(ding)律指出：兩(liang)個質(zhi)點之(zhi)間(jian)的(de)萬有引力，與它(ta)們的(de)質(zhi)量(liang)乘積成正比，與它(ta)們二者(zhe)之(zhi)間(jian)距離的(de)平方成反比。它(ta)實(shi)際(ji)上是廣義相(xiang)對論的(de)引力理論在(zai)靜態弱引力場(chang)中低(di)速(su)運動情況下的(de)一種(zhong)近似。

萬有引(yin)力(li)傳播(bo)的媒介子(zi)——“引(yin)力(li)子(zi)”

1913年，偉大的(de)物理學家愛因(yin)(yin)(yin)斯(si)坦(tan)提(ti)出了萬有(you)(you)(you)引(yin)力場論。愛因(yin)(yin)(yin)斯(si)坦(tan)認為任何帶有(you)(you)(you)質(zhi)量的(de)物體周圍都(dou)存在有(you)(you)(you)引(yin)力場，引(yin)力場是通(tong)過引(yin)力波來傳(chuan)播的(de)，引(yin)力波像電磁(ci)波那樣通(tong)過媒介子(zi)(zi)傳(chuan)播，我們都(dou)知道電磁(ci)波是通(tong)過光(guang)(guang)子(zi)(zi)來傳(chuan)播能量的(de)，因(yin)(yin)(yin)此它(ta)的(de)媒介子(zi)(zi)是光(guang)(guang)子(zi)(zi)，引(yin)力波在傳(chuan)播能量的(de)過程中，同(tong)樣有(you)(you)(you)媒介子(zi)(zi)的(de)作(zuo)用，愛因(yin)(yin)(yin)斯(si)坦(tan)把(ba)這一媒介子(zi)(zi)稱之為引(yin)力子(zi)(zi)。引(yin)力子(zi)(zi)以光(guang)(guang)速(su)傳(chuan)播，它(ta)的(de)質(zhi)量與光(guang)(guang)子(zi)(zi)一樣為0。

經過這么多年(nian)的探索，人(ren)們一直沒能(neng)在(zai)(zai)宇(yu)宙(zhou)中發現它(ta)的蹤影，我們沒有足(zu)夠的證(zheng)據(ju)證(zheng)明(ming)它(ta)的存(cun)(cun)在(zai)(zai)，也(ye)沒有足(zu)夠的證(zheng)據(ju)否認它(ta)的存(cun)(cun)在(zai)(zai)。因此，探索引力子是(shi)否存(cun)(cun)在(zai)(zai)成為科學界的一大難題。

雖然引(yin)(yin)力子(zi)在宇(yu)宙中無(wu)處不(bu)在，但(dan)探索之路仍(reng)然是舉步維艱(jian)。有學者(zhe)認為，引(yin)(yin)力之微弱(ruo)表(biao)明，其媒介子(zi)引(yin)(yin)力子(zi)幾乎不(bu)與(yu)其它的(de)物(wu)質發生反(fan)應，這(zhe)是我(wo)們長期探測(ce)不(bu)到它的(de)原由，這(zhe)個理由雖然很有說(shuo)服力，但(dan)也(ye)不(bu)足以(yi)證(zheng)明引(yin)(yin)力子(zi)是存在的(de)事實。

試圖找到一(yi)種更有說(shuo)服力(li)(li)(li)的方(fang)法，就是證明(ming)引力(li)(li)(li)波(bo)(bo)的存在(zai)，從而(er)間(jian)接(jie)的證明(ming)引力(li)(li)(li)子的存在(zai)。如果可以證明(ming)宇宙中有引力(li)(li)(li)波(bo)(bo)存在(zai)，那么引力(li)(li)(li)波(bo)(bo)必定(ding)有與之對(dui)應的媒介子引力(li)(li)(li)子來傳遞能量。

引力(li)(li)波(bo)在宇宙中(zhong)是普(pu)遍存在的(de)，星(xing)(xing)體的(de)加速旋轉，相撞，吞(tun)并等都可以(yi)使引力(li)(li)場發(fa)生擾動并產生引力(li)(li)波(bo)，但由(you)于引力(li)(li)波(bo)與引力(li)(li)子一(yi)樣很難與其它(ta)(ta)物質發(fa)生反應，以(yi)至于至今(jin)我們無法探測它(ta)(ta)的(de)存在，只(zhi)能間接地(di)通過觀測行星(xing)(xing)發(fa)生引力(li)(li)輻(fu)射，而導致周(zhou)期的(de)變化證實(shi)它(ta)(ta)的(de)存在。

引(yin)(yin)力(li)(li)輻射是引(yin)(yin)力(li)(li)波的(de)另一種(zhong)稱呼，它是指引(yin)(yin)力(li)(li)波從星體或星系中輻射出(chu)來的(de)現象，如果證(zheng)明(ming)了(le)引(yin)(yin)力(li)(li)輻射的(de)存(cun)在(zai)就等于證(zheng)實了(le)引(yin)(yin)力(li)(li)波的(de)存(cun)在(zai)。

為什(shen)么這樣(yang)說呢？

引力(li)輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)是一種能(neng)量(liang)的輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)。假如(ru)一個(ge)行星(xing)(xing)圍繞恒星(xing)(xing)運動，恒星(xing)(xing)的旋轉(zhuan)(zhuan)會伴隨有引力(li)輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)的發(fa)生(sheng)(sheng)，使得行星(xing)(xing)的運轉(zhuan)(zhuan)軌道發(fa)生(sheng)(sheng)變(bian)化，其主要(yao)變(bian)化特(te)征表現在行星(xing)(xing)運動周(zhou)期(qi)的減小(xiao)，如(ru)果行星(xing)(xing)的運動周(zhou)期(qi)減小(xiao)，那(nei)么就能(neng)說明引力(li)輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)的發(fa)生(sheng)(sheng)。

這一現象(xiang)在(zai)(zai)1974年，被赫(he)爾斯和(he)泰勒二人所證實(shi)。他們(men)(men)對(dui)脈沖雙星PSR1913+16進行觀測(ce)，發現它們(men)(men)的(de)公(gong)轉周期變小率為(wei)（-2.40±0.09）×10-12，這個數值與(yu)廣義相(xiang)對(dui)論的(de)計(ji)算符合的(de)很好，廣義相(xiang)對(dui)論的(de)預言(yan)值為(wei)（-2.403±0.002）×10-12，這一點(dian)充分證明了引(yin)力輻射的(de)存在(zai)(zai)。

引(yin)(yin)力輻(fu)射的存(cun)在(zai)，意(yi)味著引(yin)(yin)力波(bo)在(zai)宇宙中(zhong)是存(cun)在(zai)的，并且(qie)無所不(bu)在(zai)。同(tong)時(shi)也證明了引(yin)(yin)力波(bo)的媒介子引(yin)(yin)力子的存(cun)在(zai)。

通過這些論斷，可(ke)以證明引力(li)子在宇宙(zhou)中是(shi)必定存在的，只不(bu)過我(wo)(wo)們(men)無法探測到。引力(li)子的無法探測性，其實并不(bu)影響我(wo)(wo)們(men)尋求量子引力(li)理論，因為量子引力(li)理論建(jian)立的基礎是(shi)場，而(er)不(bu)是(shi)粒子。

廣義相對論

牛頓的(de)(de)萬有引力(li)定(ding)律很(hen)好地(di)解(jie)(jie)釋了地(di)面(mian)上物(wu)體(ti)所受(shou)的(de)(de)重力(li)、海洋的(de)(de)潮(chao)汐和行星(xing)與天(tian)(tian)體(ti)的(de)(de)運(yun)動，把天(tian)(tian)上的(de)(de)運(yun)動和地(di)上的(de)(de)運(yun)動統一了起來，具有非常重要(yao)的(de)(de)意義。但讓牛頓感到遺憾的(de)(de)是，他一直沒能解(jie)(jie)釋清楚兩個有質量的(de)(de)物(wu)體(ti)之(zhi)間為什么會有引力(li)？這個問題被愛因斯坦的(de)(de)廣義相對論很(hen)好地(di)解(jie)(jie)決了。

廣義相對論(lun)(lun)實際上(shang)就(jiu)是(shi)(shi)(shi)關于萬(wan)有(you)引(yin)力(li)本質(zhi)的(de)理論(lun)(lun)。它(ta)認為，一個有(you)質(zhi)量的(de)物(wu)體(ti)，會使它(ta)周圍的(de)時(shi)空(kong)發生(sheng)彎曲(qu)，在(zai)這(zhe)個彎曲(qu)的(de)時(shi)空(kong)里(li)，一切物(wu)體(ti)都將(jiang)自然地沿(yan)測地線（也叫做(zuo)“短程(cheng)線”）運動(dong)，而(er)表(biao)(biao)現(xian)為向一塊(kuai)靠攏(long)。我們(men)看不到時(shi)空(kong)的(de)彎曲(qu)，只看到物(wu)體(ti)在(zai)互相靠攏(long)，就(jiu)認為它(ta)們(men)之間存(cun)在(zai)著一種“萬(wan)有(you)引(yin)力(li)”，實際上(shang)物(wu)體(ti)之間表(biao)(biao)現(xian)出來的(de)這(zhe)種萬(wan)有(you)引(yin)力(li)，并(bing)不是(shi)(shi)(shi)一種真正的(de)力(li)，而(er)是(shi)(shi)(shi)時(shi)空(kong)彎曲(qu)的(de)表(biao)(biao)現(xian)。

三維時(shi)空的(de)彎(wan)曲我(wo)們不好想象，但是(shi)(shi)可(ke)以降一(yi)(yi)維（在(zai)二維平(ping)面(mian)上）做個(ge)(ge)(ge)比喻(yu)。設想有一(yi)(yi)塊(kuai)布(bu)(bu)把(ba)它(ta)懸空展平(ping)，上面(mian)放一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)小球，它(ta)就會(hui)把(ba)布(bu)(bu)壓彎(wan)，在(zai)另一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)地方再放一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)小球，它(ta)也會(hui)把(ba)它(ta)周圍的(de)布(bu)(bu)壓彎(wan)。我(wo)們看到，這(zhe)兩個(ge)(ge)(ge)小球就會(hui)自然(ran)地向一(yi)(yi)塊(kuai)靠攏，這(zhe)是(shi)(shi)它(ta)們在(zai)沿(yan)各自的(de)測地線運(yun)動的(de)結果。我(wo)們看不到布(bu)(bu)的(de)彎(wan)曲，只看到小球在(zai)向一(yi)(yi)起靠攏，就說它(ta)們之間有個(ge)(ge)(ge)引(yin)力(li)存在(zai)，其實它(ta)只是(shi)(shi)時(shi)空彎(wan)曲的(de)表現而已。

這種解釋在(zai)水星近日點的進動、光線在(zai)引(yin)力場中(zhong)的彎曲、引(yin)力紅(hong)移(yi)等問題上(shang)得(de)到了很(hen)好的檢驗(yan)(yan)，其(qi)后在(zai)大量更精(jing)密的實驗(yan)(yan)中(zhong)得(de)到了進一步的檢驗(yan)(yan)，與實驗(yan)(yan)符合得(de)很(hen)好。廣義相對論被認為是一種最好的萬有引(yin)力理論。

引力傳播速度

中(zhong)國科學家(jia)測(ce)得引(yin)力傳播速度。

經(jing)過10多年(nian)的(de)(de)持續探索，中國科(ke)學家在世界上(shang)成功獲得“引力(li)場以光速傳播(bo)”的(de)(de)第一個觀測(ce)證據。這項原始創新成果，實(shi)(shi)現了物理學界多年(nian)來對通過實(shi)(shi)驗或(huo)觀測(ce)獲得引力(li)場傳播(bo)速度的(de)(de)期(qi)待，對引力(li)場的(de)(de)理論和實(shi)(shi)驗研究具有重要意義(yi)。

中國科(ke)學(xue)(xue)院地(di)(di)質與(yu)地(di)(di)球物理(li)研(yan)究所26日下午在北(bei)京(jing)對外宣布(bu)，由該所湯(tang)克云研(yan)究員(yuan)領(ling)銜、中國地(di)(di)震局和中國科(ke)學(xue)(xue)院大學(xue)(xue)有(you)關(guan)科(ke)研(yan)人員(yuan)組(zu)成的(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)團(tuan)組(zu)，經(jing)過10多年的(de)(de)持續探索在實施多次(ci)日食期間的(de)(de)固體(ti)潮(chao)觀測后，發(fa)現現行地(di)(di)球固體(ti)潮(chao)公式實際上暗(an)含(han)著引力場以光速(su)(su)傳播(bo)的(de)(de)假定，從而提出(chu)用固體(ti)潮(chao)測量引力傳播(bo)速(su)(su)度(du)的(de)(de)方法(fa)。

湯克云科學團(tuan)組先后實施1997年漠河日(ri)(ri)(ri)全(quan)食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)、2001年贊(zan)比亞(ya)日(ri)(ri)(ri)全(quan)食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)、2002年澳大利亞(ya)日(ri)(ri)(ri)全(quan)食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)、2008年嘉(jia)峪關日(ri)(ri)(ri)全(quan)食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)、2009年上海-杭(hang)州-湖州日(ri)(ri)(ri)全(quan)食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)和2010年云南大理日(ri)(ri)(ri)環食(shi)(shi)(shi)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)，主要是重力(li)固體潮(chao)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)。

中國科學家們觀測研究發現(xian)：現(xian)今固體(ti)潮(chao)理論公式中隱含著引(yin)(yin)(yin)力(li)場(chang)(chang)以(yi)光速(su)(su)(su)傳(chuan)播(bo)的(de)(de)假(jia)定，進而導出引(yin)(yin)(yin)力(li)傳(chuan)播(bo)速(su)(su)(su)度(du)方程，并找(zhao)到(dao)求解引(yin)(yin)(yin)力(li)場(chang)(chang)速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)有效(xiao)方法。湯克云科學團組隨后選(xuan)擇(ze)遠離太平洋、大西(xi)洋、印度(du)洋和北冰洋的(de)(de)西(xi)藏獅(shi)泉河站和新疆烏什站的(de)(de)固體(ti)潮(chao)數據作相關校正后，代(dai)入引(yin)(yin)(yin)力(li)傳(chuan)播(bo)速(su)(su)(su)度(du)方程，最(zui)終獲得(de)全球(qiu)“引(yin)(yin)(yin)力(li)場(chang)(chang)以(yi)光速(su)(su)(su)傳(chuan)播(bo)”的(de)(de)第一個(ge)觀測證據。

專家介紹說，牛頓的(de)(de)萬有引(yin)(yin)力定律(lv)表明，引(yin)(yin)力傳(chuan)(chuan)播(bo)是(shi)一種(zhong)超(chao)距(ju)作(zuo)用，引(yin)(yin)力可以在瞬間傳(chuan)(chuan)播(bo)至任意遠(yuan)處，愛(ai)因斯坦(tan)則認為牛頓的(de)(de)超(chao)距(ju)作(zuo)用應該(gai)放棄(qi)。一直(zhi)以來，整個物理(li)學界都(dou)在期待(dai)著通過實(shi)驗(yan)或觀測(ce)獲得引(yin)(yin)力場傳(chuan)(chuan)播(bo)的(de)(de)速度，但此前均(jun)未找到正確的(de)(de)實(shi)驗(yan)或觀測(ce)方法(fa)。