相对宇宙，量子色动力学：或许是宇宙大统一理论的最后一块拼图！

科学家拟用激光熔化月表土建造月球基础设施

月球不仅是距离地球最近的天体，同时也是未来火星任务和深空探索任务的一个天然中转站。无论是美国宇航局、俄罗斯联邦航天局、欧洲航天局还是中国的航天机构都希望在不久的将来执行载人探月任务同时建造月球基地，用于补给深空探索任务。

　　前段时间，“夸克之父”盖尔曼去世，享年89岁。盖尔曼被誉为天才物理学家，14岁从进入耶鲁大学，18岁获学士学位，年仅22岁就获得了麻省理工大学博士学位。26岁就成为了加州理工学院最年轻的终身教授。
　　他 24 岁就发现了基本粒子的一个新量子数——奇异数，40岁就因为提出了“质子和中子是由三个夸克组成的”获得了诺贝尔物理学奖，要知道，诺贝尔物理学奖获奖者平均55岁，他也被誉为被称为拥有“五个大脑”的天才科学家 。而他最为卓越的孝敬就是完善了量子色动力学，补齐了宇宙大一统的最后一块拼图。
　　盖尔曼获得诺贝尔奖 　　量子色动力学是形貌组成强作用粒子（强子）的夸克和与色量子数相联系的规范场的相互作用，可以统一地形貌强子的结构和它们之间的强相互作用，被以为是有希望的强作用基本理论。 　　我们都知道，若是要想实现物理学甚至宇宙的大一统，就必须要将弱力、电磁力、引力和强力四鼎力相融合。
　　爱因斯坦后半生花费了整整 30 年的时刻来研究统一场论，想要实现宇宙的大一统，然则爱因斯坦在世的时刻，宇宙四种基本相互作用就只发现了 2 种，划分是麦克斯韦将电力和磁力相统一的电磁力以及引力。 　　而弱力虽然是在 30 年月由费米理论提出，把弱相互作用看做是一种介入作用的四个粒子(如中子衰变中的中子、质子、电子和中微子)之间的点相互作用，不外那时对于弱相互作用的看法还十分模糊。
　　直到 1954 年，杨振宁和米尔斯独辟蹊径，不再局限于统一引力与电磁力，而是想从弱相互作用和电磁力入手，他们在著名物理学家外尔的基础上，把电磁作用是由定域规范不变性所决议的看法，推广到不可对易的定域对称群，提出了杨·米尔斯理论。展现出规范不变性可能是电磁作用和其他作用的配合本质，从而开拓了用规范原理来统一种种相互作用的新途径。 　　在此基础上，杨振宁完善了规范场论，物理学界正式从爱因斯坦统一场的研究转变为规范场论，成为物理学的新趋势，规范场厥后被很多人以为最有可能实现统一四鼎力。
　　厥后，李政道、杨振宁、吴健雄等证明了弱作用的宇称不守恒和CP不守恒之后，物理学家们思量确立一个基于量子场论的弱相互作用理论。美国科学家格拉肖最早提出用规范场的方式，将电磁作用与弱作用统一到一个数学框架中，1968 年 温伯格、萨拉姆在格拉肖电弱统一模子的基础上确立了电弱统一的完善理论，他们理论在多次试验中获得证实，电弱统一理论已经是一个获得实验相当严酷磨练的科学理论。
　　然而，这个时刻，关于系统阐释宇宙四鼎力的强力的理论还迟迟没有被人们所发现。着实，人们对于强力的研究很早，最早研究的强力是核子（质子或中子）之间的核力，它是使核子连系成原子核的相互作用。 　　1935年汤川秀树提出了质子和中子通过交流一种未知的介子形成原子核内很强的约束力(核力)，这种力与交流无质量光子的电磁力差别，它是短程力，开创了研究强相互作用的历史。
　　汤川秀树和爱因斯坦 　　而自1947年发现与核子作用的π介子以后，实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。（所有受到强相互作用影响的粒子就叫强子） 　　同样是1947年，鲍威尔发现了介入强相互作用的介子，逐步完善地确立了核力的介子交流理论。
　　厥后关于介子更为详细的研究 　　前期的事情已经铺垫完成，为到了 60 年月，关于电磁力的电磁场理论早已发展为量子电动力学、弱力有费米点作用理论。而且将弱力与电磁力的弱电统一理论已经成熟，这个时刻关于系统阐释强力的理论也最先降生。
　　1961 年， 美国物理学家盖尔曼提出了强子分类的 SU(3) 模子。 这一模子不仅对那时已知的强子给出了很好的分类， 而且还预言了那时尚未发现的粒子，但这一模子有一个显著的缺陷， 那就是 SU(3) 的基础示意似乎纰谬应于任何已知的粒子。
　　在粒子物理学里，尺度模子（英语：Standard Model, SM）是一套形貌强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。而形貌电磁、弱和强相互作用的粒子物理尺度模子，对应的对称性划分为：U(1)Y x SU(2)L x SU(3)c。这些对称群在数学上称为幺正李群。幺正指的是某个物质于时刻t在全空间找到粒子的总概率即是1。若微观粒子不能发生和湮没，那么某时刻波函数知足归一化条件，则在任何时刻，波函数都将保持归一化（概率守恒）。它叙述的是微观历程物质不灭的原理。而李群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构；是可用来确立许多其他代数系统的一种基本结构。（宇宙四鼎力，引力还没有被纳入尺度模子） 　　1964 年， Gell-Mann 与美国物理学家 George Zweig (1937-) 提出了夸克 (quark) 模子， 将夸克作为 SU(3) 基础示意所对应的粒子，

爱因斯坦的狭义相对论到底是什么？如何通俗地理解？

狭义相对论，是爱因斯坦对绝对参照系的一维参量，诸如时间、长度、速度，用洛伦兹变换因子()，进行相对变化操作的理论。 广义相对论，是爱因斯坦对绝对参照系的三维参量，诸如势能、动能、应力，用二阶微分(�2)度规，进行相对变化操作的理论。

强子则被视为是由夸克组成的复合粒子。
　　1964年的时刻，盖尔曼和乔治·茨威格划分自力提出了夸克模子，夸克模子是一种凭据强子内价夸克种类的强子分类方案，将夸克作为 SU(3) 基础示意所对应的粒子， 强子则被视为是由夸克组成的复合粒子，而价夸克就是强子内的夸克和反夸克，它们是强子量子数的源头。 　　这段话我给人人解释一下，我们都知道，夸克是一种比原子还小的粒子,不带电,原来以为原子是不可分割的,但厥后发现了夸克的存在,，也是组成物质的基本单元。夸克相互连系，形成一种复合粒子，叫强子，强子中最稳固的是质子和中子，它们是组成原子核的单元。
　　（中子是由两个下夸克和一个上夸克组成，质子由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下组成。） 　　1969年，美国科学家费曼提出了部门子模，他以为强子是由许多带电的点粒子组成，这些点粒子称为部门子，在高能电磁相互作用和弱相互作用历程中可以近似作为相互自力的粒子。 　　但在夸克模子中，几个夸克若何能够配合组成强子，处于在其它方面完全相同的状态但却仍知足泡利不相容原理，又成了人人苦恼的事情。
　　强子，内里的是夸克 　　1972 年， 盖尔曼等人在实验的指导下重新思量了格林柏格提出的色荷的看法，（色荷是夸克的一种性子），以及以之为基础的杨·米尔斯理论。 而这也正式标志着量子色动力学的降生。 由于色荷是一个三值量子数， 因此量子色动力学的规范群被选为了 SU(3)。 　　简而言之，盖尔曼他们把杨·米尔斯理论用在强力身上,连系强力种种详细的情形,最后获得的量子色动力学(QCD)才是完整形貌强力的理论。
　　到了 1973 年，美国科学家格罗斯、波利茨、威尔茨克通过一个完善的数学模子说明：夸克之间越靠近，强作用力越弱。当夸克之间异常靠近时，强作用力是如此之弱，以便到它们完全可以作为自由粒子流动。这种征象称为“渐近自由”。反之，夸克之间距离越大，强作用力就越强。“渐近自由”为量子色动力学提供了支持。 　　着实讲到这里，你就明了杨振宁多牛了，电磁力、弱力、强力都是相符杨·米尔斯理论的，它为宇宙大一统提供了理论基础。 　　到了 1979 年，在高能正负电子对撞实验中发现三喷注征象，进一步显示了胶子的存在。这也让量子色动力学获得了进一步的完善。
　　毗邻各个小球的就是胶子 　　在物理学中，胶子是一种卖力通报强核力的玻色子。它们把夸克捆绑在一起，使之形成质子、中子及其他强子。
　　在量子色动力学中，量子色动力学中总共只有两类粒子： 胶子与夸克。 其中胶子是无质量的， 而夸克有质量，具有色荷的夸克之间的强相互作用是通过交流胶子而实现的，胶子具有色荷，胶子之间也有强相互作用，胶子自己可放出或吸收胶子。当两颗粒子色荷相互作用时便会交流胶子。
　　胶子若何在夸克间通报强力 　　自此，量子色动力学正式成熟，量子色动力学的建立是科学历史长河中最伟大的成就之一。它彻底改变了我们关于物理天下的基础性本体论看法及其基底的动力学。它所发现的不仅仅只是新粒子和新力，而是更为深层的物理着实，一种全新的实体。 　　在动力学上，强核力不再被看作是基础性的，而是降格为更强长程力(该力以胶子为前言)中无法消除的残存物。从一个久远的看法看，或许比这些发现更为重要的是：它开拓了一条新路径，沿着这条路径，我们可以探讨物理天下未知层面里的众多新颖特征， 　　量子色动力学降生之后，格拉肖在电弱统一理论的基础上，将三者连系统一成形貌弱、电、强三种相互作用的大一统理论。人们还将规范场论延展，乐成为电磁作用、弱相互作用和强相互作用及组成所有物质的基本粒子提供了一个统一的数学形式化架构——尺度模子。这套理论精确地表述了自然界的三种基本力的实验展望，它是一个规范群为SU(3) × SU(2) × U(1)的规范场论。
　　可以说，量子色动力学的降生为宇宙大统一找齐了最后一块拼图，而自此之后的物理学研究，就是在思索若何把引力拼进去，而且让宇宙大一统这幅拼图变得加倍完善。 　　让我们一起想念盖尔曼，他对于物理学的孝敬，尤其是量子色动力学的建立，将物理研究引向了一个新的偏向。