水火不容的相對論與量子力學(xué)

大自然的四種基本力中,，相對論統(tǒng)一了引力,，量子力學(xué)統(tǒng)一了電磁力、弱核力,、強核力,。但物理學(xué)家試圖將引力也納入量子力學(xué)時，卻得到無窮大的災(zāi)難性結(jié)果,。

相對論和量子力學(xué)為什么會如此的水火不相容呢,？

廣義相對論的核心是光滑與彎曲的幾何結(jié)構(gòu)，除了在超微尺度下,，時空結(jié)構(gòu)都很平坦,，所以廣義相對論也能用的很好。

然而,，當(dāng)來到超微觀尺度下時，量子力學(xué)的不確定性原理和廣義相對論引力的幾何模型變得水火不容,。

超微尺度下的量子世界存在著劇烈的量子漲落,，光滑平坦的幾何結(jié)構(gòu)被徹底破壞，兩個理論的基本模型的巨大差異也預(yù)示著將廣義相對論和量子力學(xué)進(jìn)行混合時會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。

量子力學(xué)和相對論似乎水火不容,，大統(tǒng)一似乎依然遙遙無期？

弦理論的誕生

在愛因斯坦去世后不久,，一門新的理論誕生了,。這種理論認(rèn)為宇宙萬物都是由一種小到無法想象的能夠振動的細(xì)絲——弦構(gòu)成的。這就是弦理論,，大統(tǒng)一理論的熱門候選者,。

1968年,，一個年輕的意大利物理學(xué)家Gabriele Veneziano在尋找描述原子核內(nèi)強作用力的數(shù)學(xué)方程,，結(jié)果無意間在一本古老的書中找到了一組200年前的舊方程式——歐拉方程。這個古老的方程竟然能夠用來描述強作用力,。

通過不斷的流傳，這個方程傳到了Leonard Susskind的面前,，經(jīng)過一段時間的研究,，Susskind認(rèn)為這個方程描述了一種粒子，這種粒子可以振動,，所以它不僅僅是一個粒子,，而是一種弦。這個發(fā)現(xiàn)演變成了日后的“弦理論”,。

盡管弦理論誕生之初的目的是為了解出強相互作用力的模式,，但后來人們卻發(fā)現(xiàn),，幾乎所有基本粒子,，都可以由振動的能量弦構(gòu)成,，其差異只是弦的振動方式和形狀的不同而已。

弦理論認(rèn)為構(gòu)成一切物質(zhì)的基本元素是微小振動的能量物質(zhì),，也就是弦,。而這根神奇的弦極有可能是將宏觀和微觀的世界用同一種理論統(tǒng)一起來的關(guān)鍵,。以前的觀點一直認(rèn)為組成萬物的基本元素是一個小點,，而弦這個想法，是概念上的一次革新,。

弦理論最大的魅力是，它提供了一個神奇的可能性,。當(dāng)我們將弦作為組成萬物的基本元素來看待時,，弦理論似乎解決了廣義相對論與量子力學(xué)之間的矛盾，如此就極有可能解釋世間萬物——從最小的亞原子粒子到最大的星球和宇宙,。這就是弦理論的潛力,，成為統(tǒng)一萬物的大統(tǒng)一理論,，愛因斯坦的大統(tǒng)一之夢或許真的快實現(xiàn)了？

弦理論的未來會是怎樣,，是成功被驗證后成為大一統(tǒng)理論還是被更高級的理論所取代，我們只能拭目以待了,。

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