相对论与量子力学何时合一?不敢公布的秘密是什么?

cht 2023-08-15 7次阅读

原标题:相对论与量子力学何时合一?

经典力学与量子力学的本质区别

经典力学与量子力学的本质区别在于其对待因果律的不同,以及对时空连续性的不同看法。

经典力学认为世间万物是有规律可循的,能够被描述、预测和推断。

量子力学对物质的描述则是基于概率,对于同一个物质在不同时间、不同位置的表现会有不同的结果,这就是著名的测不准原理和不确定性原理思想体系。

量子力学还提出了普朗克时间和普朗克空间的概念,认为时空是离散的,而广义相对论则把时空看作是连续的。

因此,经典力学量子力学之间的差异在于它们对时间、空间的基本认识不同。

广义相对论与量子力学的不协调

在宏观物理学范畴,广义相对论被认为是最为成功的理论之一,它成功地诠释了引力的本质,认为引力是一种时空弯曲现象,由于物质产生弯曲而形成的,而这个时空平均场被谢尔宾斯基通过数学公式进行推导。

然而,广义相对论对于微观领域(也就是量子力学的范畴)来说却是不完整的,而且面对黑洞奇点等异常情况时几乎束手无策。

量子力学则相对于微观物理学来讲就非常成功,但是无法诠释引力的本质。

至于黑洞奇点,无论从广义相对论还是量子力学的角度来看,都会遇到尴尬和难以解释的问题。

由于黑洞和奇点的存在,科学家一直在寻找一种更为普适的自然法则来解释这些异常现象。

关于弦理论、圈量子引力和量子场论

弦理论是目前统一物理学领域中的前沿理论,它的出现是由于科学家们希望能够找到一种全新的物理定律来解决广义相对论量子力学不协调的问题。

弦理论认为,一切的物质都是由纤维串或环构成的,具有振动的属性,即一系列不同频次的振动就对应不同的物质状态。

这种理论视角的转变,完全改变了物质的描述方式,被认为是为统一宏观物理学和微观物理学做更深入探究的好工具。

弦理论相对应的,则是现在流行的圈量子引力理论,它可以被看作是宏观物理和微观物理之间,同时统一了量子力学广义相对论的一种工具,因为其是用来研究广义相对论量子场论之间关系的一种框架。

量子场论则被认为是处理微观粒子相互作用最好的工具之一,它的基础是量子力学和光学,包括各种基础的量子力学方法和成熟的场论方法,以及一些核物理学和高能物理学中的理论及其在实验研究上的应用。

对自然法则与大统一理论的思考

作为现代物理学中最基础的理论,相对论量子力学二者的不协调并不令人意外。

然而,在现代科学技术快速发展的今天,相对论量子力学所诠释的自然条件已经被验证是正确的,但科学家们并不满足于此,他们希望借助新的理论框架来解决物理学的最深层问题,包括暗物质、暗能量、时空的本质属性、偏域和涌现现象等。

借助现代物理学的特点和工具,科学家们正在逐步探索更加深入的领域,期望从中发现解释一切物质组成和本质的大统一理论


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