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相对论与量子力学何时统一？人们期待更高级的大自然法则！

发布者：水军一号 2023-6-23 21:00

相对论和量子力学，是现代物理学大厦的两大基石，一个统治了宏观世界，而另一个统治着微观世界。

但是所谓的微观与宏观，也只是人类进行的分类而已，本身来讲微观与宏观并不存在明显的界限，这意味着相对论和量子力学不应该存在不协调的地方，两大理论应该最终走向统一，被更高级的大自然法则统一。

但是，一百多年过去了，科学家至今没能统一相对论和量子力学。话说过来，两大理论到底有什么不协调的地方呢？

总体来讲，相对论虽然颠覆了我们的传统时空观，但它仍旧是经典理论，与牛顿经典力学同属经典力学，而量子力学完全不同，它属于量子科学。那么经典理论与量子理论到底有什么区别呢？

之所以说相对论属于经典物理范畴，主要是因为所有经典物理都认为万事万物遵循因果律，万物可以用一定的规律来描述，同时万事万物的未来是可预测的，而过去也是可推断的。

最直观的例子就是天气预报，我们可以根据大气云层的速度，方向等因素，判断未来几天的天气走向，这也说明了未来是可预测的，可描述的，万物之间都有一定的因果关系。

但是到了量子世界，一切都被颠覆了，我们熟悉的因果律都不复存在，那里的一切都只能用概率去描述，一切都是不确定的，微观粒子可能出现在任何地方，甚至同时出现在两个不同的地点，结果我们只能用波函数来描述微观粒子的状态。

同时，经典物理认为，我们所在的时空是连续的，比如说，从一个地方到另一个地方，你肯定是在时空中平滑地移动，不可能跳跃过去。

而量子力学认为时空是不连续的，存在最小的时间和空间单位，这就是普朗克时间和普朗克空间。

两大理论对于引力本质的诠释也存在不同，或者说诠释的角度也不一样。广义相对论从宏观上诠释了引力的本质，认为引力的本质是时空弯曲，也就是说，引力其实是不存在的，它只是时空弯曲的表象而已。

而量子理论试图从微观领域诠释引力的本质，于是引入了引力子的概念，试图完善粒子标准模型，最终统一四大自然作用力。

引力子被认为是引力的传播子，引力依靠引力子来传播，就像电磁力依靠光子来传播一样。不过引力子只是一个假想概念，直到目前科学家都没有找到引力子存在的证据。

可以看出，相对论与量子力学的确是两个完全不同的理论，但正如科学家所说，我们的世界不可能有两套大自然法则，这意味着相对论和量子力学最终一定会走向统一，被更高级的大自然法则取代。

而黑洞这种诡异天体的出现，也再次印证了这一点。

黑洞，大家都听说过，堪称自然界最诡异的天体。黑洞，其实就是体积无限小的奇点，是没有大小的。而通常我们所说的黑洞大小，指的是黑洞事件视界的范围，这个范围是以奇点为圆心，史瓦西半径为半径组成的球体。任何物体一旦越过事件视界就会有去无回，彻底被黑洞吞噬。

科学家们发现，无论是相对论，还是量子力学，一旦遇到了黑洞奇点，都全部失效了。

虽然广义相对论在宏观世界很完美地诠释引力的本质，但在微观世界却无能为力，尤其是面对黑洞奇点，更是一点也找不到头绪。一个体积无限小，温度无限高的奇点让广义相对论束手无策，无法解释奇点为何能够存在。

量子力学也遭遇到了同样的尴尬，在量子世界，存在最小的空间单位，普朗克长度，也有温度上限，普朗克温度，但长度和温度的限制，在黑洞的奇点面前都不适用了，奇点就好像不属于我们世界，完全是另一个世界的产物。

但是，事实摆在那里，黑洞就是我们宇宙的产物，这意味着一定有某种大自然法则来诠释诡异的黑洞和奇点。

所以，科学家在相对论和量子力学的基础上，渴望寻找更加普适的大自然法则。首先，科学家们希望把广义相对论进行量子化，期待广义相对论在微观世界也同样能够成功。

于是，科学家们接连提出了更前沿的理论，比如说量子场论，圈引力理论，还有更加深奥的弦理论等。

所有这些理论几乎都是围绕着引力为核心提出来的，因为科学家们知道，在微观世界解读引力的本质非常重要，很可能直接通向黑洞甚至世界的本质。因为不管黑洞有多诡异，它都是在引力的作用下坍缩形成的！

有科学家怀疑引力可以通向其他维度，泄露到更高的维度，这也造成了引力如此微弱，同时也意味着人类可以通过引力与高维度建立联系，著名科幻电影《星际穿越》就有类似的故事情节。但这种观点目前还没有得到证实。

在统一相对论和量子力学的道路上，科学家们一直在努力着，我们坚信人类一定能发现更高级的物理定律，发现解释万物的大统一理论。

相对论黑洞马克斯·普朗克星际穿越 2019未来科学大奖物理

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