经过几百年的发展,现代科学已经形成了一套相对完整的体系,科学家们也建立起了新的物理学大厦,其中相对论和量子力学是大厦的两大基石,一个统治着宏观世界,另一个统治着微观世界。
伟大的物理学家爱因斯坦为之奋斗了整个后半生,最终也没能统一量子力学和相对论。爱因斯坦去世后的几十年时间里,物理学家仍旧没有放弃努力,但直到今天相对论与量子力学仍旧处于“分崩离析”的状态。
首先,两者对时空和引力本质的描述就不一样。广义相对论认为,引力的本质就是时空弯曲,也就是说,引力其实是不存在的,引力其实是时空弯曲的表象。
物体到底是如何影响时空结构的呢?举个通俗的例子,你在弹性蹦床上来回跳,蹦床就会出现凹陷,这时候如果你在蹦床上放一个圆球,球就会感受到蹦床的凹陷,从而朝着凹陷的中心滚落。
更严谨来讲,时空弯曲并不像蹦床那样,因为蹦床是向下凹陷的,而宇宙中没有所谓的“上下”之分,时空其实是朝物体的质心弯曲的。
不过,按照量子力学诠释,时空并不是平滑的,也不是连续的,而是“断断续续”的,因为量子世界存在最小的长度和时间单位:普朗克长度和普朗克时间,意味着空间和时间不可能是连续的。
同时,量子世界里时空的扭曲完全是没有方向的,因为那里的一切都是不确定的,甚至连基本的因果律都不存在,时间也是错乱的。
用宏观世界来打比方,就能明白量子世界有多诡异了。比如说,十分钟之后你准备去打篮球,但其实你在十分钟之前已经到达那里了!无论如何你都不可能接受这样“见鬼”的现象,但这种现象一直在量子世界上演着。
说白了,相对论和量子力学的矛盾和不兼容就在于对世界本质的描述:世界到底是确定的还是不确定的?
相对论和量子力学,哪个才是我们世界的底层逻辑?人类目前不得而知。
而对于量子力学里的很多诡异现象,有科学家甚至提出来“虚拟世界”的观点,认为我们生活在一个由高级文明创造出来的虚拟世界,也就是游戏世界里。
果真如此的话,量子力学中的很多诡异现象就很好解释了。比如说普朗克长度,与“像素”就很类似。如果我们把游戏世界的画面不断放大,最终看到的只有不能再分的像素。
当然,虚拟世界论只是一个假设。科学家们为了统一相对论和量子力学,确实提出了很多前沿理论,比如说量子场论,弦理论还有其延伸出来的超弦理论等,弦理论试图用微小的弦来描述世界的本质。