03.04 爱因斯坦的相对论一旦被打破,物理学界将会发生什么


爱因斯坦的相对论一旦被打破,物理学界将会发生什么

目前,爱因斯坦的相对论(包括狭义相对论和广义相对论)已经非常优雅地描述了宏观世界,其中的推论——质能关系、时间膨胀效应、引力透镜效应、引力波、黑洞等等,都无一例外得到了直接或间接的证实。迄今为止,没有任何的实验能够表明相对论存在问题,相对论很好地解释了宏观世界中的各种物理现象。不管是狭义相对论还是广义相对论,在实际的应用中都不存在无法适用的情况。

爱因斯坦的相对论一旦被打破,物理学界将会发生什么


不过,要说问题,广义相对论存在量子化问题,但这是数学上的问题。基于此,一些物理学家认为广义相对论可能不是终极引力理论,广义相对论或许只是更深层次的量子引力理论的近似,这就如同牛顿的万有引力定律只是广义相对论在弱引力场中的近似。倘若未来真的有理论替代了相对论,物理学界或许会迎来一次巨大的飞跃,新的理论必将展现了更为奇妙的宇宙本质,但那时的人们依然还会照常使用相对论。

爱因斯坦的相对论一旦被打破,物理学界将会发生什么

作为比较,我们可以参考爱因斯坦的相对论替代了牛顿力学。牛顿力学的运动定律和万有引力定律看似都是天衣无缝的,完美地契合了我们所生活的现实世界。那时的物理学家认为物理学已经基本完成了,没有什么可以发现的了,未来只要对现有的理论做一些补充就行了。然而,在二十世纪初,爱因斯坦横空出世,打破了牛顿力学。事实证明,牛顿力学只是爱因斯坦的相对论在低速、弱引力场中的近似。在高速、强引力场中,牛顿力学将无法适用,只能使用相对论。

爱因斯坦的相对论一旦被打破,物理学界将会发生什么

虽然相对论比牛顿力学更精确,但我们不会抛弃牛顿力学。因为在日常生活中,牛顿力学使用起来更为方便,而且计算精度也足够使用了,没必要为了提高一点点的精度而动用更为复杂的相对论。同样的道理,如果相对论将来被更完美的理论所替代,势必会促进物理学的进一步发展,但我们仍然不会抛弃相对论,现在使用相对论的领域未来还会继续使用。因为在一定的精度下,想必是相对论使用起来更为方便。


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