说说引力与电磁场的异同或联系

说说引力与电磁场的异同或联系

万有引力远比电磁力复杂（比如爱因斯坦引力场方程是典型非线性偏微分方程组,而描述电磁场的麦克斯韦方程组则是线性的,这也正是广义相对论深奥难解的一个重要原因——它涉及到的数学太难）,万有引力是比电磁力更本质的东西（电磁力、弱力、强力已可纳入量子规范场理论的框架,并已得到不少实验的证明,而万有引力还很顽固,至今难以与量子理论协调,只有一些纯理论方面的猜测,比如超弦理论,离实验佐证还甚为遥远）.电磁场的场量子就是光子,光子有能量、有动量、也有质量（这是所谓的动质量）,光子所没有的只是所谓的静质量（这意味着要么光子总以光速飞行,要么它就根本不存在——不仅没有静止的光子,就连速度稍稍比光速慢的光子也没有）,所以,光子照样要受到万有引力的作用.电场与磁场是同一种东西的不同表现,两者是不可分割的,在一个惯性系看是电场,在另一个惯性系看则是电场与磁场的某种混合（详见狭义相对论）.就像你看一个正方体,从正面看是一个正方形,而转过一个角度,看到的则是两个矩形或三个菱形,你不能因为看到的形状不同,就否认那是同一个正方体,对吧?广义相对论将引力几何化——认为物质及其运动所导致的时空弯曲就表现为万有引力,广义相对论的计算中根本就不出现引力这么个力,取而代之的是研究时空怎样具体的弯曲,物体在这一弯曲时空里怎样沿着最短的路径（测地线）作惯性运动,以及在特定的某个坐标系里怎样看待这一惯性运动（看上去就往往变成是加速运动了）.量子场论则一如既往地把力看成是由媒介粒子传递的相互作用,它猜测引力是由引力子来传递.广义相对论是当代的引力理论,它同牛顿的引力理论一样只是并不完美的相对真理,未来必有更好的引力理论来超越它.尽管尚不清楚未来理论会有怎样的具体形式,但它的部分特征已初见端倪：简言之,就是多数物理学家都同意其中应含有量子力学的成分,引力场应是量子化的,引力应由或实或虚的引力子来传递.引力子跟光子是很相似的,同样是零静质量以及原则上任意的动质量.但光子的自旋量子数为1,只耦合于电荷,作用截面较大；而引力子的自旋量子数为2,与所有物质都耦合,作用截面很小.

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