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第7章（第1页）

爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论和贝尔定理另一个关于量子理论的解释来自于爱因斯坦与鲍里斯•波多尔斯基（boispodolsky）以及弥敦道•罗森（nathanrosen）的共同研究。1935年他们发表了一篇文章指出，对于量子力学的预测，在某些特定地方是不确定的，有些例子中，他们想的与实际的合理标准是冲突的。这种状况被设想成，在原始的物理系统中有一个整体，然后分割成两部分，最终两部分会远远分开。有一个现实的强加条件，当测量分开的系统的其中一部分时，另一部分不能进行干扰。他们分析的一个例子是，一个包含了电子和质子的原子，每个原子有h4π的自旋角动量，但是整个自旋却为0，因为原子分裂后，电子向一个方向运动，而质子朝另一个方向。因为保留的角动力，电子和质子整个角动力被认为是零，即使它们隔得很远。如果一个物理学家能够确定电子自旋沿着某一方向运动，那么他可以立即推断出质子沿相反的方向自旋。这个现实条件表明，在测量出电子前，质子自旋已经可以确定一个值。

1964年，约翰•贝尔给出了一个不同的意见，与爱因斯坦的理论相矛盾的重力力学。他的发现来自于大量电子和原子的统计测量数据，被称为贝尔定理。这个定理表明，任何原理都能满足爱因斯坦的现实条件，这个现象是一个局部情况，即粒子被确定了性质后，那么就一定以为这一系列测量结果之间存在关系。针对爱因斯坦实际条件和贝尔定理的一系列测试实验已经结束。结果是反对爱因斯坦的实际条件，支持量子力学。

研究和运用量子力学被认为是现代物理学的一个核心。这种研究的一方面其实是在非常复杂的境况下，即不能做出正确的决策时，找到一种近似的理论来适应量子力学的基本准则。许多凝聚态物理中的研究都能用到这种方法。在这个领域中还有一重要发现，即在某些情况下，发生在亚原子水平下的物理量离散，往往也能在微观情况下发生。量子霍尔效应是最近才发现的例子之一，即在电子和磁场力影响下的某些物质的电阻属性。

另一个重要研究是借此解释某些特殊现象，比如地心引力，都能用量子力学来解释。尽管还没有谁能证明地心引力的量子理论，但是物理学家认为这样的现象也许会出现在黑洞中或者是早期宇宙的某个地方。不管是通过爱因斯坦的非量子广义相对论还是量子场论的一般理念，都无法建立一个统一的重力量子理论。现在，许多物理学家都在寻找一种建立在弦理论上的方法，使得物体在一个空间维度中扩展，不同于拥有一般扩展名的粒子。弦理论也许在规定的量子力学的自然描述中，运用其他自然力正确定义重力。同时，毫无疑问，在人类思想启蒙的源头，量子力学是最成功的物理理论。

超弦理论和大统一理论

在理论物理中，超弦理论是一种数学建模，描述了非常短的基本粒子（大约10（-35）米），即一维弦，而不是作为零维的点。这些弦被想象成可以扭曲、循环、合并以及分开。这些弦也被假设为存在在四个维度以上的空间内，并且还有其他的维度蜷缩在狭小的空间内。超弦理论被认为是非常投机的，没有得到认可，但是，对于范例的正确预测给了人希望，它也许最终能成为有关粒子和力量的独立理论。

在理论物理中，大统一理论（guts）尝试描述三种自然界的基础力，即作为一个单一的互动的单方面的强弱电磁力。大统一理论也描述了夸克和轻粒子关系的两个基本成分，它们表现为一个亚原子粒子的单一类型。

根据现有的定理，亚原子粒子之间的力是因为发射传输的途径和矢量玻色子的吸收形成的，这个粒子是一个单位的内在角动力。这些理论用于数学化的结构，被称为规范角动力，来描述这些基础相互作用。强弱电磁相互作用主要根据它们的力度来区分，如通过他们玻色子的一部分能量和玻色子可能释放出的能量进行测量。为了减少力度，个别的玻色子为胶子（强力的）、光子（电磁力的）以及w和z粒子（弱力的）。

在大统一理论中，这些基础力量之间的差别可能是，在一个相对低能量的环境下，观察到的那些粒子的事实结果。如果粒子能够在非常大的能量下观察到，这三种相互作用将会有相等的力量。另外，夸克和轻粒子在这种条件下也会做相似的运动。在规定的期望值下，约10（14）v（电子伏特），能量将会比现今的实验的能量高出一万亿倍。即使这种高能量的过程永远不可能在实验室中检测到，但是在原始宇宙中，比如宇宙大爆炸后的一秒内产生的能量，足够让所有粒子按照大一统理论所描述的那种方式运动。

一个令人意想不到的对与大一统理论的预测是，一个新的相互作用将产生，包括那些剩余能量有10（14）电子伏特的矢量玻色子。这些相互作用能让三个夸克转变为一个轻子‐‐包含了质子的衰变和由中子进入轻子。结果是，这样的衰变将会持续一个质子的寿命，即10（31）电源年的时间，而且也有证据证明这会推到一个长期存有的概念，即质子将会长期稳定地存在。侦测那些很难发现的质子衰变的实验设计将会出现，但是还没有结论性的证据出来。

尽管大统一理论的有效性还没有得到认定，但是物理学家正在尝试把四种能量连接起来，即重力（它的玻色子和引力）以及其他三种能量，这被称作超对称理论。

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