相對論與量子力學何時統一？人們期待更高級的大自然法則！
時間：2023-06-24 05:01:48
相對論和量子力學，是現代物理學大廈的兩大基石，一個統治了宏觀世界，而另一個統治著微觀世界。
但是所謂的微觀與宏觀，也只是人類進行的分類而已，本身來講微觀與宏觀并不存在明顯的界限，這意味著相對論和量子力學不應該存在不協調的地方，兩大理論應該最終走向統一，被更高級的大自然法則統一。
【資料圖】
但是，一百多年過去了，科學家至今沒能統一相對論和量子力學。話說過來，兩大理論到底有什么不協調的地方呢？
總體來講，相對論雖然顛覆了我們的傳統時空觀，但它仍舊是經典理論，與牛頓經典力學同屬經典力學，而量子力學完全不同，它屬于量子科學。那么經典理論與量子理論到底有什么區別呢？
之所以說相對論屬于經典物理范疇，主要是因為所有經典物理都認為萬事萬物遵循因果律，萬物可以用一定的規律來描述，同時萬事萬物的未來是可預測的，而過去也是可推斷的。
最直觀的例子就是天氣預報，我們可以根據大氣云層的速度，方向等因素，判斷未來幾天的天氣走向，這也說明了未來是可預測的，可描述的，萬物之間都有一定的因果關系。
但是到了量子世界，一切都被顛覆了，我們熟悉的因果律都不復存在，那里的一切都只能用概率去描述，一切都是不確定的，微觀粒子可能出現在任何地方，甚至同時出現在兩個不同的地點，結果我們只能用波函數來描述微觀粒子的狀態。
同時，經典物理認為，我們所在的時空是連續的，比如說，從一個地方到另一個地方，你肯定是在時空中平滑地移動，不可能跳躍過去。
而量子力學認為時空是不連續的，存在最小的時間和空間單位，這就是普朗克時間和普朗克空間。
兩大理論對于引力本質的詮釋也存在不同，或者說詮釋的角度也不一樣。廣義相對論從宏觀上詮釋了引力的本質，認為引力的本質是時空彎曲，也就是說，引力其實是不存在的，它只是時空彎曲的表象而已。
而量子理論試圖從微觀領域詮釋引力的本質，于是引入了引力子的概念，試圖完善粒子標準模型，最終統一四大自然作用力。
引力子被認為是引力的傳播子，引力依靠引力子來傳播，就像電磁力依靠光子來傳播一樣。不過引力子只是一個假想概念，直到目前科學家都沒有找到引力子存在的證據。
可以看出，相對論與量子力學的確是兩個完全不同的理論，但正如科學家所說，我們的世界不可能有兩套大自然法則，這意味著相對論和量子力學最終一定會走向統一，被更高級的大自然法則取代。
而黑洞這種詭異天體的出現，也再次印證了這一點。
黑洞，大家都聽說過，堪稱自然界最詭異的天體。黑洞，其實就是體積無限小的奇點，是沒有大小的。而通常我們所說的黑洞大小，指的是黑洞事件視界的范圍，這個范圍是以奇點為圓心，史瓦西半徑為半徑組成的球體。任何物體一旦越過事件視界就會有去無回，徹底被黑洞吞噬。
科學家們發現，無論是相對論，還是量子力學，一旦遇到了黑洞奇點，都全部失效了。
雖然廣義相對論在宏觀世界很完美地詮釋引力的本質，但在微觀世界卻無能為力，尤其是面對黑洞奇點，更是一點也找不到頭緒。一個體積無限小，溫度無限高的奇點讓廣義相對論束手無策，無法解釋奇點為何能夠存在。
量子力學也遭遇到了同樣的尷尬，在量子世界，存在最小的空間單位，普朗克長度，也有溫度上限，普朗克溫度，但長度和溫度的限制，在黑洞的奇點面前都不適用了，奇點就好像不屬于我們世界，完全是另一個世界的產物。
但是，事實擺在那里，黑洞就是我們宇宙的產物，這意味著一定有某種大自然法則來詮釋詭異的黑洞和奇點。
所以，科學家在相對論和量子力學的基礎上，渴望尋找更加普適的大自然法則。首先，科學家們希望把廣義相對論進行量子化，期待廣義相對論在微觀世界也同樣能夠成功。
于是，科學家們接連提出了更前沿的理論，比如說量子場論，圈引力理論，還有更加深奧的弦理論等。
所有這些理論幾乎都是圍繞著引力為核心提出來的，因為科學家們知道，在微觀世界解讀引力的本質非常重要，很可能直接通向黑洞甚至世界的本質。因為不管黑洞有多詭異，它都是在引力的作用下坍縮形成的！
有科學家懷疑引力可以通向其他維度，泄露到更高的維度，這也造成了引力如此微弱，同時也意味著人類可以通過引力與高維度建立聯系，著名科幻電影《星際穿越》就有類似的故事情節。但這種觀點目前還沒有得到證實。
在統一相對論和量子力學的道路上，科學家們一直在努力著，我們堅信人類一定能發現更高級的物理定律，發現解釋萬物的大統一理論。
