二者能否融合?
二者本身也不是無法逾越的,畢竟量子力學部分可以通過微分方程來描述。不過,相關(guān)的問題是,一旦有人嘗試將兩個理論統(tǒng)一融合,就會出現(xiàn)無窮大,而當計算中出現(xiàn)無窮大時,就意味著可能計算出錯。舉個例子,假設(shè)電子是一種沒有大小的典型物體,然后計算將兩個電子綁到一起需要多少能量。如果這樣計算,就會發(fā)現(xiàn)所需能量是無窮大,而無窮大對數(shù)學家來說是個無解的難題?梢娪钪嬷兴泻阈前l(fā)射的能量再大得驚人,其結(jié)果也不會是無窮大。因此,在現(xiàn)實計算中無窮大是一個很明顯的標志,意指數(shù)學模型已經(jīng)超出應用范圍,需要重新審視以尋找可能在簡單模型中忽視的新的物理定律。
在現(xiàn)代科學中,科學家也在不斷嘗試解決愛因斯坦曾陷入的同樣困境。理由很簡單:科學的目標是解釋所有的物理現(xiàn)實,從可能的最小物體到宇宙大遠景?茖W家希望告訴人們,所有的物質(zhì)都來源于一些積木(或許只是一塊積木),以及它們之間潛存的作用力。在四個已知的自然基本力中,科學家已經(jīng)研究出三個量子理論,引力的量子理論始終令人迷惑不解。廣義相對論毫無疑問是一個重大進步,但是,人們只有研究弄懂引力的量子理論,才能將所有理論整合統(tǒng)一。由于科學界目前還未有達成一致的科研方向,有些科學理念還是取得了一定的進展。
弦理論的興起
在這些理念中,最有名的就是描述微觀世界引力的弦理論。弦理論的一個基本觀點是,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子,而是很小很小的線狀的“弦”(包括像意大利面狀有端點的“開弦”和像呼啦圈狀的“閉弦”)。弦理論中的弦尺度非常小,弦的不同振動和運動就產(chǎn)生出各種不同的基本粒子。打個音樂的比方,電子就像A調(diào)升半音,而質(zhì)子就像D調(diào)降半音。同樣,一根小提琴弦會有許多陪音,單根弦的振動就會產(chǎn)生不同粒子。弦理論的合理性在于,它描述一次振動就是一個引力子,盡管它從未被科學家發(fā)現(xiàn),但仍被認為是產(chǎn)生引力的粒子。
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