當代物理學最大的矛盾,當年的愛因斯坦用盡半生也沒能解開

网瘾少女 2022/03/01 檢舉 我要評論
 

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相對論和量子力學是現代物理學大廈的兩大基石,它們分別統治著巨觀和微觀世界。但是當科學家試圖統一兩種理論時,發現兩者之間存在著矛盾,它們不能融合在一起,就好像我們的世界有兩套理論一樣,一個統治著巨觀世界,一個統治著微觀世界。

但我們所在的巨觀世界本身就是由微觀世界的基本粒子構成的,而且微觀與巨觀也不會有明確的分界線,這意味著微觀世界和巨觀世界應該是統一的,應該有同一套理論來詮釋。

最大的問題就在這裡,不管科學家如何努力,都很難把相對論(廣義相對論)和量子力學融合在一起。

從巨觀上來講,廣義相對論很好地描述了引力的本質,認為引力其實是不存在的,只是時空彎曲的表像。也就是說,時空彎曲才是引力的本質。

而任何有質量的物體都可以對時空結構造成影響,大質量天體影響更為明顯。就好像一張蹦床,你站在蹦床上,蹦床就會凹陷,如果這時你在蹦床上放一個圓球,圓球就會沿著凹陷的蹦床朝中心滾去。

當然,這只是一種形象通俗的比喻,實際上時空彎曲並不是這樣的,而是朝著物體質心(質量的中心)彎曲。

同時,廣義相對論強調時空結構是平滑的,連續的。

但是一旦我們來到了微觀世界,一切就大不一樣,必須用另一套法則來詮釋,量子力學。

量子世界,並不是一個平滑的世界,也不是連續的,那裡的一切都是不確定的,一切看起來都非常混亂,是一個雜亂無章無法準確描述的世界。

同時,在量子世界,空間和時間扭曲,沒有我們熟知的方向,也沒有上下左右,甚至連時間的概念都不存在了。你永遠無法確定你到底是在這裡,還是在那裡,你甚至可以同時出現在兩個不同的地方。

還有更瘋狂的,量子世界似乎沒有因果關係。用巨觀世界打個比方,就好像你決定明天去北京,但實際上你前天就已經到北京了。在量子世界,時間也是混亂的。

量子力學的核心是不確定性,那裡的一切都是不確定的。而一旦我們對量子世界進行了觀測,觀測的物件就確定下來了。也就是說,在沒有觀測前,量子世界是不確定的,觀測行為導致了量子世界從不確定過渡到確定。

還是拿巨觀世界打比方。 你媽媽在廚房做飯,你在臥室裡玩電腦打遊戲,這兩個事件都是確定的。

但按照量子力學的不確定性詮釋,你有可能不在臥室裡打遊戲,有可能在其他任何地方,比如說月球上。而當你媽媽想親眼看一下(觀測)你到底在不在臥室裡時,你的狀態就確定了,只能在一個地方,當然會是在臥室。但純理論上分析,你真的有可能在月球上,只是這種可能性非常非常小,可以認為機率等于零。

是不是有點懵逼?

別緊張,懵逼的不只有你自己。物理學大佬也說過:世界上沒有一個人真正懂得量子力學。

愛因斯坦的整個後半生都在為統一廣義相對和量子力學努力著,只他半生的努力也沒能完成統一。

但無論如何,量子力學早已深入到我們日常生活中,我們平時經常使用的電子產品,比如手機,裡面的晶片就含有量子力學科技。

廣義相對論和量子力學之間的矛盾還沒有解決,這意味著肯定還有更深層的理論等待科學家發現,而量子引力理論,還有弦理論(超弦理論)都是最近幾十年提出的前沿理論,試圖統一廣義相對論和量子力學。可惜的是,弦理論更多的還是停留在數學模式和推測中,很難用實驗加以驗證!

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