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廣義相對論和量子力學之間真的存在沖突嗎?

2024-01-10科學

將廣義相對論與量子力學結合成一個自洽理論的問題是如此困難,以至於 75 年來一直讓物理學界最優秀的頭腦都無法解決。 但這可能沒有必要。 我們實際上並不知道廣義相對論是正確的。

你可能聽說過,理論物理學面臨的最大問題是我們有兩個不相容的理論。 廣義相對論是愛因斯坦的重力理論,它適用於天文學領域 ,並已得到驗證。 量子力學是一種關於原子和亞原子粒子的理論,它已經在非常小的領域得到了驗證 問題在於,這兩種理論都很有效,但卻不相容。 愛因斯坦在生命的最後幾年裏試圖將它們結合起來,從那時起,世界上最聰明的物理學家就一直在嘗試,但沒有成功。

自然而然的事情是嘗試量子重力實驗,並利用結果來研究理論。 但這樣的實驗是不可行的。 世界上最大的粒子加速器可以達到數萬億電子伏特(10^12 eV)的能量。 預計量子重力效應在 10^28 eV 左右即可辨別。 我們需要一個比我們現有的粒子加速器大一百萬億倍的粒子加速器。 當然,我們不知道如何建造這樣一個加速器,如果我們用現有技術建造它,它的大小將是我們銀河系的大小。

因此,我們無法調和這兩個偉大的理論,但我們並不無法解釋我們實際觀察到的任何東西。 我們相信這兩種理論應該相容的理由來自於對科學第零定律的信仰,從字面上看。 廣義相對論和量子力學必須是某種自洽大統一理論的一部份,因為我們相信宇宙是建立在絕對一致的數學基礎上的,並且在任何地方和永遠都成立。