相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩大基石,它們分別統(tǒng)治著宏觀和微觀世界。但是當(dāng)科學(xué)家試圖統(tǒng)一兩種理論時(shí),發(fā)現(xiàn)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(gè)統(tǒng)治著宏觀世界,一個(gè)統(tǒng)治著微觀世界。
但我們所在的宏觀世界本身就是由微觀世界的基本粒子構(gòu)成的,而且微觀與宏觀也不會(huì)有明確的分界線,這意味著微觀世界和宏觀世界應(yīng)該是統(tǒng)一的,應(yīng)該有同一套理論來(lái)詮釋。
最大的問(wèn)題就在這里,不管科學(xué)家如何努力,都很難把相對(duì)論(廣義相對(duì)論)和量子力學(xué)融合在一起。
從宏觀上來(lái)講,廣義相對(duì)論很好地描述了引力的本質(zhì),認(rèn)為引力其實(shí)是不存在的,只是時(shí)空彎曲的表象。也就是說(shuō),時(shí)空彎曲才是引力的本質(zhì)。
而任何有質(zhì)量的物體都可以對(duì)時(shí)空結(jié)構(gòu)造成影響,大質(zhì)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(huì)凹陷,如果這時(shí)你在蹦床上放一個(gè)圓球,圓球就會(huì)沿著凹陷的蹦床朝中心滾去。
當(dāng)然,這只是一種形象通俗的比喻,實(shí)際上時(shí)空彎曲并不是這樣的,而是朝著物體質(zhì)心(質(zhì)量的中心)彎曲。
同時(shí),廣義相對(duì)論強(qiáng)調(diào)時(shí)空結(jié)構(gòu)是平滑的,連續(xù)的。
但是一旦我們來(lái)到了微觀世界,一切就大不一樣,必須用另一套法則來(lái)詮釋,量子力學(xué)。
量子世界,并不是一個(gè)平滑的世界,也不是連續(xù)的,那里的一切都是不確定的,一切看起來(lái)都非?;靵y,是一個(gè)雜亂無(wú)章無(wú)法準(zhǔn)確描述的世界。
同時(shí),在量子世界,空間和時(shí)間扭曲,沒(méi)有我們熟知的方向,也沒(méi)有上下左右,甚至連時(shí)間的概念都不存在了。你永遠(yuǎn)無(wú)法確定你到底是在這里,還是在那里,你甚至可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方。
還有更瘋狂的,量子世界似乎沒(méi)有因果關(guān)系。用宏觀世界打個(gè)比方,就好像你決定明天去北京,但實(shí)際上你前天就已經(jīng)到北京了。在量子世界,時(shí)間也是混亂的。
量子力學(xué)的核心是不確定性,那里的一切都是不確定的。而一旦我們對(duì)量子世界進(jìn)行了觀測(cè),觀測(cè)的對(duì)象就確定下來(lái)了。也就是說(shuō),在沒(méi)有觀測(cè)前,量子世界是不確定的,觀測(cè)行為導(dǎo)致了量子世界從不確定過(guò)渡到確定。
還是拿宏觀世界打比方。 你媽媽在廚房做飯,你在臥室里玩電腦打游戲,這兩個(gè)事件都是確定的。
但按照量子力學(xué)的不確定性詮釋,你有可能不在臥室里打游戲,有可能在其他任何地方,比如說(shuō)月球上。而當(dāng)你媽媽想親眼看一下(觀測(cè))你到底在不在臥室里時(shí),你的狀態(tài)就確定了,只能在一個(gè)地方,當(dāng)然會(huì)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(rèn)為概率等于零。
是不是有點(diǎn)懵逼?
別緊張,懵逼的不只有你自己。物理學(xué)大佬也說(shuō)過(guò):世界上沒(méi)有一個(gè)人真正懂得量子力學(xué)。
愛(ài)因斯坦的整個(gè)后半生都在為統(tǒng)一廣義相對(duì)和量子力學(xué)努力著,只他半生的努力也沒(méi)能完成統(tǒng)一。
但無(wú)論如何,量子力學(xué)早已深入到我們?nèi)粘I钪?,我們平時(shí)經(jīng)常使用的電子產(chǎn)品,比如手機(jī),里面的芯片就含有量子力學(xué)科技。
廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的矛盾還沒(méi)有解決,這意味著肯定還有更深層的理論等待科學(xué)家發(fā)現(xiàn),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(tǒng)一廣義相對(duì)論和量子力學(xué)??上У氖?,弦理論更多的還是停留在數(shù)學(xué)模式和推測(cè)中,很難用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證!