半个多世纪过去了,现代科学仍然笼罩着乌云。 问题在于我们对宇宙的理解基于两种不同的理论。 一是爱因斯坦的广义相对论,它描述了宇宙中质量最大的物质,例如行星和恒星。 但宇宙中最微小的物质,原子和亚原子粒子,遵循一个非常不同的定律:量子热。
这两个定理在各自的领域都是成立的,但是当人们试图将它们合而为一以发现宇宙的终极奥秘时,就会出现问题。
比如宇宙诞生之初,也就是宇宙大爆燃,那一刻,一个微小的点剧烈爆炸。 经过140亿年的宇宙不断膨胀和冷却,产生了我们今天看到的恒星、恒星和行星。
然而,如果我们逆转宇宙的诞生胶片,让所有分裂的物质重新组合,宇宙仍然会更小、更热、更致密,我们将回到时间的起点,回到宇宙大爆炸的那一刻。宇宙,宇宙的质量无穷大,体积无穷小,时间也停在那里。
而一旦上述两套理论在那一刻相遇,它们就会分崩离析。 如果我们结合量子热力学和广义相对论来看待整个宇宙的诞生呢?
在宏观尺度上描述宇宙时,我们使用爱因斯坦的广义相对论,它描述了引力的工作原理。 广义相对论将宇宙描述为一个蹦床,这是一种光滑的结构,其中恒星等重物体和恒星等行星可以扭曲和扩展周围的时空。 根据这个理论,空间的扭曲可以让我们感受到所谓的重力。
也就是说,月球绕太阳公转的引力只是月球在太阳造成的扭曲和涟漪所产生的特殊空间结构上的运动。 而广义相对论预言的光滑起伏的空间并不是整个宇宙。
要从极其微观的角度来理解宇宙经典物理学与量子物理学,我们必须使用另一组定理,量子热。 量子热力学所描绘的宇宙图景与广义相对论截然不同,甚至两者描绘了两个完全不同的宇宙。
为了理解广义相对论和量子热之间的矛盾,我们必须把目光看得非常小。 当我们离开庞然大物的世界,来到微观粒子领域时,熟悉的一切都可预测的宇宙形象将逐渐被结构极其不确定的世界所取代。
如果继续缩小,就会显得比最小物质核中的微观粒子还要小数十亿倍,描述微观世界的量子热力学表明,那时的空间结构会显得波动、混乱,混乱而常识的世界!
在那里,时间和空间都扭曲变形了,传统的上下左右甚至前后时间的概念都不复存在。 在哪个世界里,很难确定你是在A点还是B点,还是同时在AB点,或者在你到达之前你已经在哪里了!
无法证明的是,量子热和广义相对论都在当今社会发挥着它们的魔力。 相对而言,大多数人对量子力学还比较陌生。 就连爱因斯坦也将他的后半生奉献给了量子热的研究,但他未能将其与广义相对论结合起来。 而量子热已经成功应用于我们生活的各个领域经典物理学与量子物理学,从最常见的灯泡、电子产品到量子通信。 事实上,人类历史上的下一次重大技术变革就是基于量子热!