爱因斯坦在相对论之后,提出建立统一场论的可能。这成为相对论之后,众多物理学家追求的梦想。那么可如何解决这个问题呢?统一论给出答案。其思想简要概括如下: 一、力场能。统一论考察了“场”这一物理范畴,发现“场”的客观基础也是能量。宇宙中任何存在体都是由某些对应的能量体系支撑的,这些能量体系的结构就是所谓的场。由此可见,“力”和“场”都是描述“能”的物理范畴。“力”是描述能量变化的,“场”是描述能量体系结构的。
二、场级。爱因斯坦的统一场情结是众所周知的史实。统一论通过理顺力、场、能的关系,建立了一种理想的统一场模型。既然“场”是能量体系的结构,建立“场”的理想模型就要从描述这种结构入手。统一论引入的是“场级”的概念。一个存在体的能量支撑体系(即场)的结构,可以用该场对周围其他场发生作用的能力来表征,这种能力就是所谓的“场级”。
考察一静止状态的存在体的联结场,其对周围其他场发生作用的能力即场级Er应当与该存在体的存在量(如质量、能量)Z成正比(存在量越大作用越大),与距离r成反比(距离越远作用越小),用数学式表示为:
Er~Z/r………………………………………(1)
而两个存在体Z1和Z2的联结场之间相互作用力f的大小,用两者分别在对方位置的场级的积表征,即:
f~Z1 Z2/ r^2 ……………………………(2)
现在我们看到,(2)式正是万有引力公式和库仑定律公式的形式。而这两个公式之间的逻辑联系正是困扰科学巨匠们的一大难题,现在这一科学之谜已彻底破解。
三、统一场。在下面的推导中,进一步得到了更令人振奋的结果。当存在体Z运动时,其联结场结构由于运动而被破坏,从而产生一附属场,附属场的结构又由于运动而被破坏,从而产生第二附属场……以至无穷。这样就会产生一无穷层次的场结构,这就是场的理想模型,即统一场。
由于统一场是一无穷层次结构,所以统一场的理想模型是不可解的,但是我们可以只考虑联结场或第一附属场,从而求出其近似解。根据场级的概念,附属场的场级应与存在量Z成正比,与运动速度v在联结场或前一级附属场作用方向的分量vcosθ成正比,与距离r成反比。即:
Er~Zvcosθ/r………………………………(3)
若以一级附属场为例,则两个存在体Z1和Z2的一级附属场之间相互作用力f的大小,可用两者分别在对方位置的场级的积表征,即:
f~Z1 cosθ1Z2cosθ2/ r^2 ………………(4)
而这正是磁场力公式的形式。事实上,在电磁场理论中,所谓电场强度E和磁场强度B就是起场级概念作用的范畴,其值分别为单位距离的电场场级和磁场场级:
E=q / r ~Er/r和B=qvcosθ/ r ~Er/r。
而将统一场理论运用于引力场时,用一级附属场近似就可解决“光线偏折”和“水星近日点进动”等问题,求出的结果与相对论一致,说明广义相对论相当于引力统一场的一级近似。