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量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

搜狐中文网 https://www.sh98.cn 2021-12-13 10:10 出处:网络 编辑:@搜狐中文网
原标题:量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的 量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

原标题:量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

2020年05月23日 02:28 新浪网 作者 娱乐筷递员8

代科学最大的两大支柱,一个是爱因斯坦的相对论,还有一个就是量子力学。相对论的提出,改变了人类对于宇宙和自然的认识,让我们从另一个角度认识我们的宇宙,其中提到的全新的时空观念,刷新了科学界对于宇宙的认识。而量子力学的提出,更是让整个科学界产生了革命性的变革,加快了人类社会的进步,很多科学理论在量子力学之下,非常容易地就被验证。

相对论和量子力学的诞生

在1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,将时间和空间统一在了一起,改变了当时的绝对时空观念,认为所有的时空的可以是相对的时空,根据不同的参考系,时间和空间的状态可能个不相同。而且还确定了光速不变原理。而只有在1915年提出的广义相对论中,以全新的方式解释了引力的来源,认为引力是因为时空弯曲造成的。相对论的提出,还有个更加深远的意义,那就是间接地让量子力学得以诞生。

量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

量子力学的出现对光是粒子还是波的实验中引发的,这就是著名的光的干涉实验。当时的科学家们发现,一个光子能够同时穿过两个孔,并且呈现出两种不同的状态时,科学家们集体失声,甚至怀疑科学的正确性。随后普朗克、波尔等科学家,提出了量子力学的概念。量子力学的出现,为人类对微观世界的认识提供了方法,并且能够解释非常多的现象和预言一些新的、无法直接想象的现象,可以说量子力学是现代物理的一项神器。

量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

不过,这两个改变世界的物理学理论,却有一个极大的矛盾,时空到底是不是连续的。

在广义相对论中,时间和空间是相互统一的,每个有质量的物体都会造成时空的扭曲,正是因为时空弯曲造成了引力的产生,所以相对论认为,时空是连续而光滑的。但是在量子力学当中,所以宏观的物质都会被分解成为一个个微观的量子,包括能量和引力等都可以量子化,所以量子力学的时空观认为,时空也是一份一份的,而不是完全连续的。也可以说成量子力学的时空观是间断、起伏、不断涨落的。

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造成这个巨大的矛盾的原因,主要是相对论描述的是宏观的世界,而量子力学描述的是微观世界,在这两个不同的世界中,物质所表现出来的性质是不同的。在宏观世界里,一切事物都有因果关系,任何事都是确定的。不过在微观世界当中,却完全失去了我们正常的因果关系,任何事物都是不确定的状态。

那么这两种时空观到底谁才是正确的呢?

其实可以说这两种时空观都是正确的,也可以说都不正确,因为到现在为止,它们都不能完美地解释这个世界。宇宙是一个整体,微观世界和宏观世界都是宇宙中的一部分,所以微观世界和宏观世界应该是相互统一,相互联系的关系,而不是像我们现在这样,微观世界和宏观世界完全独立,相互隔离,表现出两种不同的特性。所以既然相对论和量子力学都能非常好地解释宇宙当中的现象,那么它们之中必然有一个东西,可以将它们联系在一起。

量子力学和相对论最大的矛盾:时空是不是连续的?谁才是正确的

爱因斯坦在量子力学被提出来以后,就一直在研究量子力学,并且试图找到一个大一统理论,能够将宏观世界和微观世界统一起来,可惜用了几十年的时间,他都没有找到这样一个理论。所以到了晚年,爱因斯坦很遗憾地说:我用了比相对论几倍的时间来研究量子力学,科学我还是没弄明白。

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不过,现在有一种理论似乎能够将这他们统一起来,那就是非常科幻的超弦理论。超弦理论认为,宇宙中不存在粒子,宇宙中的所有物质和能量都是一种根据不同频率的振动而产生的弦。宇宙中所发生的所有相互作用,物质和能量都可以用弦的分裂和结合来解释。

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超弦理论如果被证明是正确的,那么我们对宇宙的认识又会发生翻天覆地的改变,因为它将我们的宇宙分成了十一个维度,这就会让我们的宇宙变得更加复杂。不过目前人类对宇宙的认识还非常有限,要证明这个理论,还有很长的路要走。但是如果真的有一个理论能够将整个宇宙观统一起来,那么人类文明的发展将取得无法想象的进步,也许到了那时,我们现在认为不可能发生的事,都会成为现实,比如穿越时空。

(来源:新浪看点 科学看点>正文,见https://k.sina.com.cn/article_6492600962_182fd3a8200100ty0o.html)

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