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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。

物理学大厦的基石为什么有两个呢?难道有两套不同的法则统治着我们的世界?显然不是。所以科学家一直努力统一相对论和量子力学,但是当他们这样做的时候,遇到了前所未有的困难,发现相对论和量子力学的矛盾可能是不可调和的,起码目前很难融合在一起。

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。

那么,相对论与量子力学的矛盾到底在哪里?两者到底什么地方不兼容呢?说来话长,深入分析会很复杂,这里就长话短说,尽量用通俗的语言来描述。

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。

同时,广义相对论还表明,时空是连续的,平滑的,任何物体和能量都会对周围的时空产生影响,不过只有大质量天体会造成明显影响,从而被我们观测到。

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。

当然,用蹦床的例子描述时空弯曲并不严谨,只是用一种通俗的方式更好地向大家说明,而通俗往往意味着不太严谨,但更形象更容易被大众理解接受,而科普的主要目的就是为了让大家容易理解,所以很多时候会用通俗的方式来描述。如果用一些非常专业的术语,复杂的高等数学来描述,确实是严谨了,但大部分会一脸懵逼,这样的科普反而没有意义。

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。

同时,按照量子力学诠释,引力的本质在于“引力子”,也就是说引力是靠引力子来传递的。不过虽然科学家们一直努力寻找引力子存在的证据,可惜的是,直到今天也没能找到。

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。

不过逻辑上讲,量子世界或许隐藏着世界的本质,因为任何宏观物体都是由基本的微观粒子组成的,因此万物的本质也会体现在微观粒子层面。

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。

同样地,把我们现实世界的物体不断分割,最终到普朗克长度就戛然而止了,普朗克长度不可再分,它是有意义的最小长度单位。

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。

遗憾的是,弦理论本质来讲只是一种数学模型,牵扯到非常复杂的数学计算和推理,难以在实验中得到验证。而如果一个理论不能通过实验验证的话,就很难被大众接受。

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