大家好|相对论与量子力学因为引力而无法相融,难道爱因斯坦真的错了?

大家好 , 欢迎收看量子科普第135期 , 今天和大家聊一聊相对论与量子力学
相对论与量子力学并称为现代物理学的两大支柱 , 相对论是20世纪初著名物理学家爱因斯坦创立的 , 相对论是对于经典力学在宏观高速世界及其他领域的发展与补充 , 所以相对论与经典力学一样 , 都是用来解释宏观世界的 , 量子力学同样创立于20世纪初 , 很巧合的是:作为相对论创立者的爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一 , 量子力学是用来解释原子及亚原子领域的 , 我们也可以将其概括为微观世界 , 相对论解释宏观世界 , 量子力学解释微观世界 , 所以我们称两者是现代物理学的两大支柱 , 但是随着后来科学的不断发展 , 物理学家们渐渐发展了一个很尴尬的问题:作为两大支柱的相对论与量子力学在某些问题上竟然无法相融 , 甚至相互矛盾、尖锐对立 。
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爱因斯坦创建的相对论认为:引力的产生并不是因为超距作用 , 也不是因为虚无缥缈的以太 , 而是由于物体的质量导致了空间与时间的弯曲 , 即弯曲时空 , 正是这种时空弯曲的现象导致了万有引力的产生 , 爱因斯坦使用三维的观点创造性的解释了万有引力 , 而且弯曲时空很好的解释了水星近日点运动中一直无法解释的43秒的问题 , 这在当时引起了不小的轰动 。
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量子力学则认为万有引力的传播是因为“引力子”的交换 , 引力子与光子概念的相似 , 光子是电磁波能量的传递者 , 而引力子是引力能量的传播者 , 如果将万有引力量子化 , 那么万有引力由引力能量构成 , 引力能量是一段、一段传播的 , 引力子则是搭载引力能量的最小单位 。
为何相对论与量子力学会对于引力问题产生如此大的分歧呢?
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主要原因还是在两门物理学分支建立的基础是不一样的 , 相对论是对于经典力学的发展与补充 , 但本质上还是“经典的” , 创立基础还是源于绝对论 , 即时空是连续不断的 , 万物都是由规律支配的 , 而量子力学创立的基础是微观粒子的不确定性、将万物都量子化 , 即万物并非是连续不断的 , 万物都是由一段、一段的最小单位构成的 , 这个最小单位就是量子 , 不单单物质、能量可以量子化 , 时间、空间、自旋等物理量都是可以量子化 , 于是诞生了最小的能量单位、最小的长度单位、最小的时间单位等等 。
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量子力学认为:能量、空间、时间全部都是由一段、一段的量子构成 , 那么万有引力肯定也不会例外 , 于是量子力学预言了引力子存在的可能性 , 于是相对论与量子力学就产生了激烈的矛盾 , 但两者究竟孰对孰错呢?笔者相信科学随着不断进步 , 终究会给我们一个答案 。
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