广义相对论目前遇到了哪些无法解释的问题?

科幻船坞


广义相对论预测和推演了宏观宇宙的运行规律,并逐渐得到验证,超越人类智慧提出时间是一种空间维度,给人类一个想象力都无法理解的理论和方向,带来了时空穿越,曲速引擎,量子隧穿等新启示,也给人类文明的发展带来新的希望。

但是广义相对论不能对四种基本力的统一形成万物理论,也不能对量子纠缠的超距离变化,相互作用与影响进行解释,对暗能量、暗物质的揭示与探索还不成熟,当然广义相对论不能解释生物科学,这是广义相对论的局限。对物理世界和宇宙的探索一直是人类的最高追求,人类对量子力学的深入,超弦理论的逐渐成熟探索,能否建立统一物理世界的万物理论及模型,将是开启人类星际文明的起点。对时间,空间,宇宙的结构与规律性质,高维度的认知还需人类科学的不断进步与思索发现。

网友:相对论指出引力是由于空间变形产生的,量子力学却说引力本质是物质间交换引力子,哪个才是对的?

笔答:引力子还没有发现,还待发现证明。至少引力是由空间变现产生的解释有一定证明,也有启示价值,量子力学与广义相对论两者都值得未来探索。








怼链弹经


广义相对论的应用领域在高速运动和宏观尺寸方面比较成功。但是在围观领域,和量子力学却有着严重的矛盾之处。所以如何解决相对论和量子力学的兼容性问题,将是未来理论物理学的一大研究热点。

广义相对论主要建立的引力场方程,解释了引力的本质问题。广义相对论认为:引力仅仅是由于时空的几何扭曲导致的,而非一种真正的力。就像海绵上面放置一个小球,小球压弯了海绵,所以在小球周围的物体会倾向于向小球运动,这就是引力的体现。但是在量子力学里面,其则把四大基本力,引力、强相互作用力,弱相互作用力,电磁力都解释成粒子交换的结果。比如电磁力就是虚光子交换产生的,强相互作用力可以由胶子交换产生,引力则应该由引力子交换产生。但是遗憾的是并未发现引力子,而相对论也不认为引力是力。所以基于此相对论和量子力学产生了严重的不兼容性。

到底是量子力学关于引力的描述正确还是相对论关于引力的描述正确呢?科学家们也是一头雾水。当物理学两大支柱交叉时竟然产生了矛盾,这让人们不得不思考两个理论是不是有一个是错误的呢?还是说两个理论都只是描述了引力的部分性质,就像光子一样,具有波粒二象性。引力也可以表面为两面性,说的是空间弯曲导致的也行,说它是引力子交换产生也行。

而寻找引力子无疑是证明量子力学的关键地方了,好在引力波发现了,或许会给引力子的寻找提出新的见解。


科学探秘频道


广义相对论,这涉及两个方面,一,是从地球上的相对,扩展到宇宙范围,是从眼见,身触耳闻所能得到的相对扩展到眼见不到,身触不及,耳闻不到的相对,其二,是从有形有相的相对扩展到无形无相的相对。

就第一种相对而言,由于所相对的主体都是有形有相的,所以可以通过做类比模型推演的方式来认知,来“看到”。

就第二种相对而言,由于主体是无形无相的,类别发生了质的变化,如果再依照有形有相的认知方式去推演,去“看见”,这就要出问题,出差错了。

质的类别不同,他们的相对状态,依存和排斥状态也是与有形有相类别有着很大的差异和不同的,而广义相对论的问题恰恰就出在了这个地方,它用一种推演模式来推演另一类别的相对,这就如同一个成年人看不明白一个新出生婴儿的言行举止的道理一样,你以成年人的行为预判方法来预判新出生婴儿的言行举止的意思,当然会出现很多的误判了。


北京得明


时空弯曲,无法测量。

先来看包括时间在内的的四维时空的弯曲怎么测量。按照广义相对论,当ds^2=dx^2+dy^2+dz^2-c^2dt^2时,四维时空就是平直的,否则,四维时空就是弯曲的。请问,ds怎么测量?测量了什么才算是测量出了ds?有人说,测量物体运动过程中的固有时。在随物体一同运动的参照系中,上述的表达式简化为ds^2=-c^2dt^2,如果此式成立,则时空就是平直的,否则,时空就是弯曲的。测量出了固有时dt,不知道ds,能判定出时空是平直还是弯曲的吗?而且,dt能等价于是ds吗?

再来看纯粹的时间能不能弯曲。请问,测量了什么才算是测量出了时间弯曲?是指标准时钟的走时变快或变慢了吗?假设标准时钟的走时变快或变慢了,请问,是与谁比较的?如果你有一个更标准的时钟,第一,那个不标准的时钟测量出的时间,就不是标准时间,它的变快或变慢就不是时间的变快或变慢。第二,请问,你这个更标准的时钟会不会变快或变慢?如果会,它还能是标准时钟吗?如果会,请问,又该怎么测量?有人说,时间弯曲,是指不同的地点,不同的引力场中,标准时钟的走时速度不同。既然你已经测量出引力场中的时钟走时变慢了,请问,那个引力场中的时钟还能是引力场中的标准时钟吗?它测量出的时间还能是引力场中的标准时间吗?你测量出它变慢的那个时钟,才是你心目中的,包括引力场在内的整个宇宙中的标准时钟,这个时钟所测量出的时间,才是包容引力场在内的整个宇宙中的标准时间。

三维空间的弯曲,讨论起来稍微复杂一点。但至少,当你说空间弯曲时,你不是随口胡说,你肯定是测量后才这么说的。你通过测量后发现,勾股定理不成立了,所以你说,空间弯曲了。请问,你能在一片空虚的空间中进行测量吗?你的测量可以没有测量的对象吗?如果空间中空无一物,你测量出的那个使勾股定理不成立的三个长度值,从何而来?它们是谁的长度?你说,你在平面上画出了一个三角形,然后进行测量,这至少要有一个实际存在的,由实体构成的平面,另外,还要有三条你画出的画痕,这个画痕也是以实物形式而存在的。显然,你测量的不是纯粹的空间,而是具体的实物,你测量出的是这个实物,这三条画痕这个实物,所具有的一个属性。如果这三条画痕不遵守勾股定理了,也许是这个实物受到了什么影响,例如,画痕所在的实物的平面因受潮而变形了。在引力场中,光线弯曲了,由三条光线所围成的三角形不遵守勾股定理了,请问,这究竟是空间中的光线弯曲了,还是空间本身弯曲了?

纯粹的空间究竟是什么?我认为,纯粹的空间,应该是指三维空间坐标系。这个坐标系是我们测量长度用的那个标准直尺的延长。如果这个坐标系弯曲了,请问,怎么测量?用标准直尺来测量这个坐标系中的坐标轴,但这显然是自己对自己的测量,一个直尺,它能测量出自己在引力场中弯曲了吗?用这个标准直尺的棱边围成一个三角形,再用另一个完全等价的标准直尺去测量这个三角形,假设符合勾股定理(注意,我这里用的是“假设”一词),再把这个由标准直尺围成的三角形拿到引力场中,再用那个标准直尺去测量,它能测量出在引力场中,这个由标准直尺围成的三角形弯曲了,不再遵守勾股定理了吗?

如果说这个标准直尺在引力场中本身就弯曲了,如同前面说的标准时钟在引力场中不标准了,请问,怎么测量?


董加耕


对金牛座阿尔法星的锂吸收光谱在太阳引力作用下弯曲的观测结果表明,太阳边缘的引力透镜效应要比广相理论计算的要高出一倍,这或许是广相需要修正或者太阳上有一些尚不明确的因素


莱夫


到目前为止,相对论的预言还没有发现错误。虽然很多人说相对论跟量子力学有不可调和的矛盾,狄拉克等人确实在半个多世纪前努力的想写出相对论化的场方程,但是都不太成功,不过现在已经不是狄拉克的年代了,仍然说这话的人显然是对场论没有很好的理解。


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