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在科学探究的长河中，物理学家们矢志不渝地寻找自然界中遍及的物理规律，比方牛顿经过对世界的调查，提出了物体间都会存在的万有引力，并用数学公式进行了准确表述。
但跟着科学的逐渐开展，爱因斯坦开端质疑牛顿的引力理论，他以为万有引力的核算并不行准确，并且牛顿关于引力是超距效果的假定也显得无法解说引力的长间隔效果机制。所以，爱因斯坦便提出了一种新的关于引力的理论——广义相对论。
在1905年之前，爱因斯坦尚默默无闻，仅仅专利局的一名小职工。但就在那一年，他好像能量迸发，连续宣布了几篇足以获得诺贝尔奖的学术论文，人们因而将这一年称为爱因斯坦的“奇观年”。其间，一篇划年代的论文便是具有里程碑含义的狭义相对论。
爱因斯坦在提出狭义相对论时，根据两个假定：一是一切惯性系中的相对性原理，二是光速在一切参考系中都是一个稳定的值。在这两个前提下，经过数学运算，他提醒了时刻和空间的一致性，形成了所谓的闵可夫斯基四维时空。简而言之，狭义相对论告知咱们，关于不同参考系中的调查者，同一事情产生的时刻可能会有所不同。但狭义相对论也有其限制，它仅适用于惯性系，而非惯性系则不适用。
那么，怎么界说惯性系与非惯性系呢？咱们咱们能够经过一个例子来加以阐明。想象有一辆关闭的小车，车内有一物体，假如疏忽摩擦力，不管小车处于何种运动状况，车内的物体总是坚持停止或匀速直线运动，咱们就能够说这是一个惯性参考系。反之，假如物体以加速度a运动，那么这个参考系就归于非惯性参考系。
假如一个参考系中的自在物体坚持停止或匀速直线运动，那么这个参考系便是惯性系，牛顿运动定律在这里适用。
反之，假如一个参考系中的自在物体坚持定加速度运动或变加速度运动，那么这个参考系便是非惯性系，牛顿运动定律在这里不适用。
实际中，真实的惯性系简直不存在，大部分情况下咱们所指的惯性系都是抱负状况。因而，在狭义相对论宣布后，爱因斯坦以为狭义相对论只能在惯性系中使用，而不能推行至非惯性系。经过十年的深入研究，爱因斯坦于1915年宣布了他的广义相对论。
广义相对论相同注重的是时空问题，它描绘的是物质的存在会曲折时空，物质散布决议了时空的曲率，反过来，时空曲率又决议了物质的运动轨道。这一理论的数学根底是数学家黎曼提出的黎曼几许，广义相对论的树立为解说世界现象供给了有力的东西。
除了引力，日子中另一种常见的根本力是电磁力。说到电磁力，咱们自然会想到电流能够驱动电动机、磁铁能够吸附铁屑等现象。1785年，法国物理学家库伦发现，真空中两个停止点电荷间的效果力与它们之间的间隔的平方成反比，与电荷的乘积成正比，且同性电荷相斥、异性电荷相吸，这一效果力能够用公式F=K（Qq/r^2）来核算（其间K为静电力常数）。
开始，人们以为电和磁是两个独立的现象。但奥斯特发现，电流能够导致小磁针旋转，法拉第经过试验证明了电与磁之间的奇妙联络，麦克斯韦在总结前人效果的根底上，将电与磁一致起来，并提出了闻名的麦克斯韦方程组，这个方程组完美地描绘了电磁现象，使麦克斯韦成为电磁学范畴的佼佼者。
麦克斯韦方程组开始由20多个方程组成，但因与经典力学的抵触而未受注重。麦克斯韦因劳累过度而早逝，数学开展的限制也导致他未能给出简化版的麦克斯韦方程组。直到1884年，奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯以矢量剖析的方法对其进行从头表述，咱们才得以见到现在讲义中仅有四个方程的麦克斯韦方程组。这个方程组以场的概念，展现了电磁场量(D、E、B、H)与场源(电荷q、电流I)之间的联络，从而提醒了电场、磁场、电磁感应等性质。
麦克斯韦一致了电与磁之后，电磁力被视为一种根本效果力，其定量核算都能够用麦克斯韦方程组来描绘。与其他科学理论不同，麦克斯韦方程组自面世以来就对人类社会产生了巨大影响。
1915年，数学家希尔伯特看到黎曼几许在广义相对论中的成功使用后，给爱因斯坦写信提出，普适的麦克斯韦方程组可能是引力场方程的延伸，引力与电磁力其实便是同一种力。爱因斯坦对此深感爱好，一向企图在引力与电磁力之间树立联络。
自1922年起，受麦克斯韦一致电、磁、光的启示，爱因斯坦企图经过树立一致理论来描绘引力与电磁力，但惋惜的是，直至1955年他逝世时仍未能获得打破。爱因斯坦一直尝试以几许方法一致电磁力与引力，他将黎曼几许的四维时空与电磁场结合，创造出五维时空理论，但是每次看似成功之际，都会发现难以解说的对立。
在爱因斯坦探究一致引力与电磁力的一起，物理学家们连续发现了原子核内的强彼此效果力与弱彼此效果力，并在一致其他根本力方面获得了开展。20世纪50年代起，美国物理学家格拉肖遭到杨振宁与李政道的宇称不守恒理论的启示，预言电磁力与弱彼此效果力实为同一种力的不同体现。跟着量子力学的开展，物理学家们以为传递力的效果是经过特定的矢量玻色子完结的，如光子传递电磁力，W-、W+、Z0传递弱力。这一理论在1983年的欧洲核子研究中心得到了验证。
物理学至今已开展出了对电磁力、强彼此效果力、弱彼此效果力的一致描绘，并构建了所谓的规范模型。但是，关于引力的描绘仍不在这一系统之内。科学家们好像找到了经过量子场论解说引力的途径，由于在规范模型中，每种根本力都有相应的前言粒子，关于引力，物理学家们提出了引力子作为传递引力的前言粒子。但目前为止，引力子尚未被发现。
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