世纪难题:在黑洞中心,广义相对论还是平息不了量子泡沫的喧嚣!

我们对物理宇宙的认识已经非常深入了,量子力学和广义相对论的理论工具使我们懂得了很多事情,我们能够很好地预言发生在原子、亚原子领域乃至星系和星系团尺度的物理现象,甚至我们还能认识整个宇宙本身的结构,这是了不起的成就。真是这样,一种普普通通的生命,困在一颗小小的行星上,在一个普普通通的星系的边缘,绕着一颗普普通通的恒星旋转,却能凭他们的头脑和实验,去发现和理解物理宇宙中某些最神秘的特征。不过,物理学家天生是难得满足的,他们还要去把最最幽深和基本的东西揭示出来,这就是霍金在《时间简史》中讲的,认识“上帝的大脑”的第一步。

世纪难题:在黑洞中心,广义相对论还是平息不了量子泡沫的喧嚣!

当今物理学的两大支柱,即相对论与量子力学一直以来都被人们认为是水火不容的。当然也有人认为,该用量子力学的微观研究就用量子力学,该用相对论的时候就用相对论,两者并不矛盾,这和许多渴望建立一种统一理论的人截然不同。确实,事物要么就无限小要么就无限大,何必纠结呢?但是你有没有想过,在黑洞的中心或是大爆炸的开端,事物质量极大尺寸却极小,为了得到正确的认识,我们既需要量子力学,也需要广义相对论,这种情况该怎么办呢?

世纪难题:在黑洞中心,广义相对论还是平息不了量子泡沫的喧嚣!

量子力学与广义相对论,一个像火药,一个像火,它们遇到一起便带来巨大的灾难。当这两个理论的方程混合起来时,好好的物理问题却得不出有意义的答案。那些无意义的答案主要是一些无限大的东西,如关于某过程的量子力学几率的预言,不是一个百分数,而是无限大。大于1的几率已经够荒谬了,无穷大的几率是什么呢?我们被迫承认,一定出了什么严重的问题。

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终于,超弦理论来了。超弦理论弦而又玄,它改变了人们对世界是一些基本粒子组成的认识,简单来说,世界是由很小很小的弦组成,而这些弦在不断地振动,这种振动就是物质与能量的变化。再说的简单点,超弦理论如果成立,无论是量子力学还是相对论都将改写,这种翻天覆地的变化是不是说就完全化解了广义相对论与量子力学之前的矛盾了呢?答案并不是。超弦理论还是一个未经实验证实的理论,它现在的发展与几十年前并无大的不同,还是十分基础的。另外说一句,除了超弦理论外,持不同观点的科学家也在磨刀霍霍,力图解决这个世纪难题,比较著名的是扭量理论还有新变量方法,同弦理论一起,三足鼎立。

世纪难题:在黑洞中心,广义相对论还是平息不了量子泡沫的喧嚣!

广义相对论与量子力学的冲突仅仅发生在宇宙相当隐蔽的地方,因为这一点,你当然可以问,这些问题值得去忧虑吗?我想是有必要的,你觉得呢?欢迎留下你的神评论,让大家给你点赞!


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