相對論、量子理論、弦理論和圈量子引力的關係

《相對論》是什麼?一般人對它的印象是愛因斯坦的著名方程: E=mc²,其實這是狹義相對論。真正物理科學支柱理論是廣義相對論,對時間和空間的真正認識,時空是被引力彎曲的,時間不是絕對的,隨著越接近光速,時間越慢,這才是相對論的核心。

《相對論》在宇宙大空間尺度上,吻合了許多的觀測數據,成為人類對宇宙進行探索的基石,是繼牛頓定律之後最偉大的物理理論。從當初行星軌道的計算到現在世界矚目的引力波發現,都證明了《相對論》的正確。

但是在微觀世界,相對論卻無法使用,於是科學家們發現了量子力學。量子物理描述的世界是模糊不穩定的,無法像經典物理那樣容易理解,導致我們普通人根本無法想象量子的世界。

但是量子力學的理論卻很好的在現實中得到運用。因為所有的芯片都基於量子理論產生的,所以我們手中的每一件電子產品都是量子理論的實際運用。天氣的預測、武器的研究等等,還有很多方面都在運用量子力學。我們的生活早就離不開它了。

但是最大的問題是相對論和量子力學無法統一,同時運用兩個理論的方程求解,就會陷入無窮大的無解之中。於是科學家們要不斷追求可以統一兩者的萬物理論。科學家們相信,宇宙不應該有兩個不統一的基礎理論存在,一定會有新的理論可以解釋這兩者。

為了更好的統一相對論和量子力學,弦理論和M理論就是這樣產生了。弦理論是認為最基本的粒子是一段閉合的一維弦,弦的波動產生了不同的微觀粒子。後來又產生的M理論,於是從弦理論的10維時空變成了更難以想象的11維時空。雖然M理論更好的結合了相對論和量子力學,但是始終存在很多問題。而且弦理論的系列始終是科學家們自己的理論假設,無法像相對論和量子力學一樣得到現實的論證和運用,所以無法得到所有科學家的認同。

另一部分科學家在量子理論的基礎上,研究出了圈理論或者成為圈量子引力,認為弦理論的存在是不必要的。圈理論並沒有引入相對論和量子力學以外的任何假設,只是進行了重寫來使二者相容,其結果卻是顛覆性的。

圈理論的核心是預言空間不是連續體,不是無限可分的,它由“空間原子”組成,比最小的原子核的十億分之十億分之一還要小。圈理論以精確的數學形式來描述這一空間的原子與分立量子結構。通過把狄拉克量子力學的一般方程應用到愛因斯坦引力場可以得到這個結果。

相對論、量子理論、弦理論和圈量子引力的關係


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