世紀難題:在黑洞中心,廣義相對論還是平息不了量子泡沫的喧囂!

我們對物理宇宙的認識已經非常深入了,量子力學和廣義相對論的理論工具使我們懂得了很多事情,我們能夠很好地預言發生在原子、亞原子領域乃至星系和星系團尺度的物理現象,甚至我們還能認識整個宇宙本身的結構,這是了不起的成就。真是這樣,一種普普通通的生命,困在一顆小小的行星上,在一個普普通通的星系的邊緣,繞著一顆普普通通的恆星旋轉,卻能憑他們的頭腦和實驗,去發現和理解物理宇宙中某些最神秘的特徵。不過,物理學家天生是難得滿足的,他們還要去把最最幽深和基本的東西揭示出來,這就是霍金在《時間簡史》中講的,認識“上帝的大腦”的第一步。

世紀難題:在黑洞中心,廣義相對論還是平息不了量子泡沫的喧囂!

當今物理學的兩大支柱,即相對論與量子力學一直以來都被人們認為是水火不容的。當然也有人認為,該用量子力學的微觀研究就用量子力學,該用相對論的時候就用相對論,兩者並不矛盾,這和許多渴望建立一種統一理論的人截然不同。確實,事物要麼就無限小要麼就無限大,何必糾結呢?但是你有沒有想過,在黑洞的中心或是大爆炸的開端,事物質量極大尺寸卻極小,為了得到正確的認識,我們既需要量子力學,也需要廣義相對論,這種情況該怎麼辦呢?

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量子力學與廣義相對論,一個像火藥,一個像火,它們遇到一起便帶來巨大的災難。當這兩個理論的方程混合起來時,好好的物理問題卻得不出有意義的答案。那些無意義的答案主要是一些無限大的東西,如關於某過程的量子力學幾率的預言,不是一個百分數,而是無限大。大於1的幾率已經夠荒謬了,無窮大的幾率是什麼呢?我們被迫承認,一定出了什麼嚴重的問題。

世紀難題:在黑洞中心,廣義相對論還是平息不了量子泡沫的喧囂!

終於,超弦理論來了。超弦理論弦而又玄,它改變了人們對世界是一些基本粒子組成的認識,簡單來說,世界是由很小很小的弦組成,而這些弦在不斷地振動,這種振動就是物質與能量的變化。再說的簡單點,超弦理論如果成立,無論是量子力學還是相對論都將改寫,這種翻天覆地的變化是不是說就完全化解了廣義相對論與量子力學之前的矛盾了呢?答案並不是。超弦理論還是一個未經實驗證實的理論,它現在的發展與幾十年前並無大的不同,還是十分基礎的。另外說一句,除了超弦理論外,持不同觀點的科學家也在磨刀霍霍,力圖解決這個世紀難題,比較著名的是扭量理論還有新變量方法,同弦理論一起,三足鼎立。

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廣義相對論與量子力學的衝突僅僅發生在宇宙相當隱蔽的地方,因為這一點,你當然可以問,這些問題值得去憂慮嗎?我想是有必要的,你覺得呢?歡迎留下你的神評論,讓大家給你點贊!


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