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爱因斯坦的终极梦想是什么

时间:2015-11-23 | 来源:新浪科技 | 阅读:164

话题: 相对论 量子力学

二者能否融合?

二者本身也不是无法逾越的,毕竟量子力学部分可以通过微分方程来描述。不过,相关的问题是,一旦有人尝试将两个理论统一融合,就会出现无穷大,而当计算中出现无穷大时,就意味着可能计算出错。举个例子,假设电子是一种没有大小的典型物体,然后计算将两个电子绑到一起需要多少能量。如果这样计算,就会发现所需能量是无穷大,而无穷大对数学家来说是个无解的难题。可见宇宙中所有恒星发射的能量再大得惊人,其结果也不会是无穷大。因此,在现实计算中无穷大是一个很明显的标志,意指数学模型已经超出应用范围,需要重新审视以寻找可能在简单模型中忽视的新的物理定律。

在现代科学中,科学家也在不断尝试解决爱因斯坦曾陷入的同样困境。理由很简单:科学的目标是解释所有的物理现实,从可能的最小物体到宇宙大远景。科学家希望告诉人们,所有的物质都来源于一些积木(或许只是一块积木),以及它们之间潜存的作用力。在四个已知的自然基本力中,科学家已经研究出三个量子理论,引力的量子理论始终令人迷惑不解。广义相对论毫无疑问是一个重大进步,但是,人们只有研究弄懂引力的量子理论,才能将所有理论整合统一。由于科学界目前还未有达成一致的科研方向,有些科学理念还是取得了一定的进展。

弦理论的兴起

在这些理念中,最有名的就是描述微观世界引力的弦理论。弦理论的一个基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”(包括像意大利面状有端点的“开弦”和像呼啦圈状的“闭弦”)。弦理论中的弦尺度非常小,弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。打个音乐的比方,电子就像A调升半音,而质子就像D调降半音。同样,一根小提琴弦会有许多陪音,单根弦的振动就会产生不同粒子。弦理论的合理性在于,它描述一次振动就是一个引力子,尽管它从未被科学家发现,但仍被认为是产生引力的粒子。

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