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現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，人類誕生于200多萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)地球上生活著很多其它兇猛的生物，猿類生物為了能夠長(zhǎng)久的發(fā)展下去，于是它們選擇了群居生活，科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，群居生活能夠使得猿類的大腦變得越來(lái)越聰明，而且還能夠有效的抵抗外來(lái)侵略者，由于猿類生物長(zhǎng)期在一起生活，所以猿類的大腦變得越來(lái)越聰明，最終成功進(jìn)化為人類，人類作為地球上最有智慧的生命，從誕生以后就開(kāi)始不斷的研究和探索世界的奧秘，現(xiàn)在人類已經(jīng)對(duì)世界有了大概的認(rèn)知，其實(shí)人類能夠有如此之快的發(fā)展速度，主要還是離不開(kāi)科學(xué)家，在人類科學(xué)發(fā)展的道路上，出現(xiàn)了很多偉大的科學(xué)家，比如說(shuō)牛頓、愛(ài)因斯坦、薛定諤等等。這些偉大的科學(xué)家為人類文明的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，下面我們就一起來(lái)看看物理學(xué)史上最重要的三次統(tǒng)一。

【資料圖】

1、牛頓力學(xué)：天上力與地上力的統(tǒng)一

俗話說(shuō)：天不生牛頓、萬(wàn)古如長(zhǎng)夜，牛頓的出現(xiàn)為人類打開(kāi)了宇宙的大門(mén)，讓人類知道了天體的基本運(yùn)行規(guī)律，如果沒(méi)有牛頓，那么人類的科學(xué)發(fā)展至少要倒退幾百年，牛頓不僅僅在天文領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)，它在數(shù)學(xué)、力學(xué)等多個(gè)方面都具有非常大的影響力，為什么說(shuō)牛頓統(tǒng)一了天上和地上的物理學(xué)？因?yàn)樵谂ｎD之前，人類認(rèn)為天上和地上用的是兩種不同的理論，牛頓的萬(wàn)有引力定律揭示了宇宙萬(wàn)物之間的引力作用，即人類認(rèn)識(shí)最早的自然界四種基本作用力的第一種力，然而，這個(gè)萬(wàn)有引力定律是建立在牛頓三定律的基礎(chǔ)上，即便對(duì)引力的描述后來(lái)讓愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程推翻。

但是牛頓的慣性定律（牛頓第一定律）、F=mdr/dt（牛頓第二定律）、作用力等于反作用力只是方向相反（牛頓第三定律），這三個(gè)定律始終成立，牛頓的經(jīng)歷力學(xué)認(rèn)為，任何物質(zhì)之間都是由引力的，物質(zhì)的質(zhì)量越大，它的引力就越大，在我們地球上，由于我們所認(rèn)知的物質(zhì)質(zhì)量是有限的，所以產(chǎn)生的引力也不明顯，但是將萬(wàn)有引力放在宇宙中，我們就能夠明顯的感覺(jué)出來(lái)，比如說(shuō)在太陽(yáng)系中，太陽(yáng)的質(zhì)量占到了太陽(yáng)系總質(zhì)量的百分之99.86，剩下的八大行星和其它物質(zhì)占到了太陽(yáng)系總質(zhì)量的百分之0.14，這說(shuō)明太陽(yáng)的質(zhì)量非常大，巨大的質(zhì)量意味著太陽(yáng)的引力也非常強(qiáng)大。

強(qiáng)大的引力能夠?qū)舜笮行侨课^(guò)來(lái)，而八大行星為了不被太陽(yáng)吞噬，它們不停的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，這樣能夠產(chǎn)生離心力，離心力和引力相互平衡，所以八大行星能夠穩(wěn)定的圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)論是宇宙中的天體，還是地球上的物質(zhì)，都會(huì)產(chǎn)生引力，這個(gè)理論讓人類對(duì)世界有了基本的認(rèn)識(shí)，這個(gè)理論告訴了我們，地上和天上都遵循一種力，而這個(gè)力就是萬(wàn)有引力，牛頓是人類歷史上第一位將神學(xué)和科學(xué)分家的人，他憑借一己之力，通過(guò)總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，以及高超的數(shù)學(xué)能力，開(kāi)創(chuàng)了經(jīng)典物理學(xué)，為人類的科學(xué)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

2、愛(ài)因斯坦相對(duì)論：統(tǒng)一了時(shí)空

在愛(ài)因斯坦沒(méi)有出現(xiàn)之前，人類一直都認(rèn)為時(shí)間和空間是兩個(gè)不同的個(gè)體，它們之間沒(méi)有任何聯(lián)系，牛頓認(rèn)為，時(shí)間是絕對(duì)的，不會(huì)有任何改變，應(yīng)該獨(dú)立于任何事物而均勻的流逝，如果按照牛頓的說(shuō)法來(lái)看，那么時(shí)間就沒(méi)有快慢之分，他認(rèn)為宇宙中存在著統(tǒng)一的時(shí)間，獨(dú)立于任何物質(zhì)之外，同等的出現(xiàn)在任何地方，我們所用的年、月、日只不過(guò)是絕對(duì)時(shí)間的一種描述、度量和體現(xiàn)，牛頓將其稱之為相對(duì)時(shí)間，而愛(ài)因斯坦出現(xiàn)之后，打破了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論我們能夠知道，時(shí)間不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的觀察者可能會(huì)測(cè)量到不同的時(shí)間間隔，這是由于高速運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)于靜止觀察者的變化。

而且空間也是相對(duì)的，空間的長(zhǎng)度也會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同而發(fā)生改變，按照相對(duì)論的說(shuō)法，時(shí)間和空間是不可分割的，它們是時(shí)空統(tǒng)一的，這意味著物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和重力場(chǎng)會(huì)影響時(shí)間和空間的彎曲，從而影響物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，在相對(duì)論中，光速是不變的，由于時(shí)間和空間是相對(duì)的，不同的觀察者會(huì)有不同的時(shí)間和空間的概念，這就引發(fā)了俠義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象，對(duì)于時(shí)間膨脹，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是不同的觀察者會(huì)有不同的時(shí)間流逝速度，為此科學(xué)家還專門(mén)做了原子鐘實(shí)驗(yàn)，在1971年，兩位科學(xué)家利用多臺(tái)原子鐘進(jìn)行了時(shí)間膨脹效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

其中將四臺(tái)原子鐘放在飛機(jī)上，地面上留下一臺(tái)作為標(biāo)準(zhǔn)鐘，隨后讓飛機(jī)在赤道附近環(huán)球飛行，一次往西一次往東，每次消耗的時(shí)間大約是三天，最后看飛機(jī)上的原子鐘和地面原子鐘的時(shí)間差異，看到這里，可能有一些朋友會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問(wèn)，就是為什么要用原子鐘？這是因?yàn)樵隅娛悄壳叭祟愖钕冗M(jìn)的計(jì)時(shí)工具，它的精度能夠達(dá)到千萬(wàn)年誤差一秒，所以用原子鐘做實(shí)驗(yàn)再適合不過(guò)，其實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種相對(duì)論效應(yīng)，其中飛機(jī)的飛行速度加上全球飛行的路程，能夠使得俠義相對(duì)論的鐘慢效應(yīng)表現(xiàn)的稍微可觀一些，而飛機(jī)飛行的高度能夠保證廣義相對(duì)論中的引力鐘慢效應(yīng)。

最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，向東飛行的飛機(jī)，上面的原子鐘時(shí)間比地面上的原子鐘時(shí)間慢了59納秒，而向西飛行的飛機(jī)，上面的時(shí)間比地面上的時(shí)間快了273納秒，向東飛行的飛機(jī)，由于是順著地球自轉(zhuǎn)的方向飛行，所以相對(duì)于地面的速度就是飛機(jī)本身的速度加上地球自轉(zhuǎn)的速度，而向西飛行的飛機(jī)，是逆著地球自轉(zhuǎn)方向飛行的，所以相對(duì)于地面的速度就需要減去地球自轉(zhuǎn)的速度，而最終得出的結(jié)果和愛(ài)因斯坦的時(shí)間觀點(diǎn)是一致的，這也證明了時(shí)間并不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的，不過(guò)這里需要注意的是，對(duì)于我們普通人來(lái)說(shuō)，愛(ài)因斯坦的時(shí)間觀需要達(dá)到光速左右才能夠明顯的感覺(jué)出來(lái)，在遠(yuǎn)低于光速的情況下。

牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀也適用于我們每一個(gè)人，除此之外，當(dāng)物體靠近強(qiáng)引力場(chǎng)的時(shí)候，時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化，在強(qiáng)引力場(chǎng)中，時(shí)間會(huì)比在較弱的引力場(chǎng)中走的更慢，其中最明顯的物質(zhì)就是黑洞，黑洞是人類發(fā)現(xiàn)的引力最強(qiáng)大的天體，它能夠吞噬任何物質(zhì)，連光都不例外，在黑洞的事件視界附近，時(shí)間膨脹的更加明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)時(shí)間停滯的現(xiàn)象，所以時(shí)間和光速有關(guān)的原因在于光速不變?cè)淼拇嬖?，這個(gè)原理又導(dǎo)致了時(shí)間和空間的相對(duì)性質(zhì)，在高速運(yùn)動(dòng)或強(qiáng)引力場(chǎng)中，時(shí)間和空間的扭曲效應(yīng)會(huì)變得更加明顯，這是相對(duì)論的重要理論之一，同時(shí)也推翻了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。

3、麥克斯韋方程組：將電、磁、光統(tǒng)一

在19世紀(jì)初的時(shí)候，電、磁、光還被認(rèn)為是三個(gè)彼此不同的學(xué)科，當(dāng)時(shí)人類在這三個(gè)學(xué)科里面積累著大量的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直到19世紀(jì)中期，偉大的麥克斯韋，將電、磁、光這三門(mén)看上去不同的學(xué)術(shù)，統(tǒng)一在了麥克斯韋方程中，麥克斯韋方程組是經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)方程，它是由四個(gè)方程組組成，分別是高斯定律、高斯磁定律、法拉第感應(yīng)定律和麥克斯韋安培定律，這四個(gè)方程在數(shù)學(xué)形式上能夠用微積分的形式或者是積分形式來(lái)表示，其中微積分更加簡(jiǎn)潔和對(duì)稱，麥克斯韋方程組是人類有史以來(lái)最完美的物理學(xué)方程，它具有強(qiáng)烈的對(duì)稱性和自洽性，它告訴我們：電場(chǎng)和磁場(chǎng)并非單獨(dú)存在，而是統(tǒng)一于電磁場(chǎng)中。

不僅如此，麥克斯韋還經(jīng)過(guò)計(jì)算證明了：如果在真空中存在一個(gè)振蕩的電場(chǎng)，那么在振蕩電場(chǎng)的周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生電場(chǎng)，如此往復(fù)，電磁場(chǎng)就能夠向遠(yuǎn)處傳播，形成電磁波，麥克斯韋計(jì)算了電磁波的速度，發(fā)現(xiàn)電磁波在真空中的速度剛好等于光速，于是大膽預(yù)言：光就是一種電磁波，現(xiàn)在我們知道，光具有波粒二象性，光即使一種波也是一種粒子，不過(guò)當(dāng)時(shí)牛頓的經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)深入人心，以至于在1900年物理學(xué)家們集會(huì)時(shí)，開(kāi)爾文爵士自豪的說(shuō)：物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本建成，后世只需要在做一些修修補(bǔ)補(bǔ)的工作就可以了，只可惜，麥克斯韋沒(méi)有親自證實(shí)它的預(yù)言。

在1879年的時(shí)候，年僅48歲的麥克斯韋與世長(zhǎng)辭，在同一年，現(xiàn)代物理學(xué)最大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦剛剛誕生，為什么說(shuō)麥克斯韋方程組是完美而偉大的？因?yàn)樵诖酥?，關(guān)于電磁現(xiàn)象的學(xué)說(shuō)都是以超距作用觀念為基礎(chǔ)的，認(rèn)為帶電體、磁化體或者載流導(dǎo)體之間的相互作用，都是能夠超越中間媒介而直接進(jìn)行并立即完成的，即認(rèn)為電磁擾動(dòng)的傳播速度無(wú)限大，在1873年，麥克斯韋出版了他的電磁學(xué)專著《電磁通論》，這可以說(shuō)是電磁學(xué)發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的里程碑，在這部著作中，麥克斯韋總結(jié)了前輩各大定律，以他特有的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，建立了電磁學(xué)的微分方程組，揭示了電荷、電流、電場(chǎng)、磁場(chǎng)之間的關(guān)系。

4、相對(duì)論和量子力學(xué)的統(tǒng)一

量子力學(xué)是描述微觀物體的理論，和相對(duì)論一起被稱為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，不過(guò)現(xiàn)在量子力學(xué)和相對(duì)論還沒(méi)有統(tǒng)一在一起，科學(xué)家認(rèn)為，未來(lái)隨著人類科技的發(fā)展，相對(duì)論和量子力學(xué)一定會(huì)統(tǒng)一在一起，現(xiàn)在它們兩個(gè)沒(méi)有統(tǒng)一，說(shuō)明人類的物理學(xué)還存在一定的漏洞，根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道，在宇宙中一共存在四種基本作用力，它們分別是強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力，前三種作用力都能夠利用量子力學(xué)來(lái)解釋，但是引力卻無(wú)法用量子力學(xué)來(lái)解釋，引力必須用相對(duì)論來(lái)解釋，但是相對(duì)論卻沒(méi)有辦法解釋前三種作用力。所以到現(xiàn)在為止，科學(xué)家還無(wú)法將相對(duì)論和量子力學(xué)結(jié)合在一起。

雖然相對(duì)論是描述宏觀世界的，而量子力學(xué)描述微觀世界，但是無(wú)論是宏觀世界還是微觀世界，它們都屬于同一個(gè)世界，既然在同一個(gè)世界中，那么兩個(gè)理論就能夠融合在一起，為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們提出了弦理論，弦理論認(rèn)為，每一個(gè)基本粒子的內(nèi)部，都有一根由細(xì)小的線在振動(dòng)，就像我們平時(shí)玩的小提琴一樣，因此這根細(xì)小的線被科學(xué)家稱為是弦，科學(xué)家認(rèn)為，這種弦具有振動(dòng)的特質(zhì)，是一種能量的表現(xiàn)形式，不同的粒子就是由弦振動(dòng)的不同頻率組成的，通過(guò)弦理論，科學(xué)家能夠?qū)⑦@四種作用力結(jié)合在一起，不過(guò)這需要將維度空間提升到11個(gè)維度，目前我們生活在三維世界中。

至于其他的維度空間，現(xiàn)在科學(xué)家也只是猜測(cè)，在人類科學(xué)發(fā)展的歷史上，有很多舊的理論被推翻，有很多新的理論誕生，也有很多理論被統(tǒng)一了，而相對(duì)論和量子力學(xué)的統(tǒng)一也只是時(shí)間的問(wèn)題，小編認(rèn)為，人類作為地球上最有智慧的生命，既然能夠在短短幾千年的時(shí)間內(nèi)走出地球探索宇宙，這說(shuō)明人類科技發(fā)展的速度很快，未來(lái)隨著人類科技的進(jìn)步，人類一定能夠發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，小編希望人類能夠早日實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，對(duì)此，大家有什么想說(shuō)的嗎？

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