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广义相对论和量子力学之间真的存在冲突吗?

2024-01-10科学

将广义相对论与量子力学结合成一个自洽理论的问题是如此困难,以至于 75 年来一直让物理学界最优秀的头脑都无法解决。 但这可能没有必要。 我们实际上并不知道广义相对论是正确的。

你可能听说过,理论物理学面临的最大问题是我们有两个不相容的理论。 广义相对论是爱因斯坦的引力理论,它适用于天文学领域 ,并已得到验证。 量子力学是一种关于原子和亚原子粒子的理论,它已经在非常小的领域得到了验证 问题在于,这两种理论都很有效,但却不相容。 爱因斯坦在生命的最后几年里试图将它们结合起来,从那时起,世界上最聪明的物理学家就一直在尝试,但没有成功。

自然而然的事情是尝试量子引力实验,并利用结果来研究理论。 但这样的实验是不可行的。 世界上最大的粒子加速器可以达到数万亿电子伏特(10^12 eV)的能量。 预计量子引力效应在 10^28 eV 左右即可辨别。 我们需要一个比我们现有的粒子加速器大一百万亿倍的粒子加速器。 当然,我们不知道如何建造这样一个加速器,如果我们用现有技术建造它,它的大小将是我们银河系的大小。

因此,我们无法调和这两个伟大的理论,但我们并不无法解释我们实际观察到的任何东西。 我们相信这两种理论应该兼容的理由来自于对科学第零定律的信仰,从字面上看。 广义相对论和量子力学必须是某种自洽大统一理论的一部分,因为我们相信宇宙是建立在绝对一致的数学基础上的,并且在任何地方和永远都成立。