引力理論會失效?引力理論與量子理論相沖突之謎
自上世紀30年代以來,物理學家就知道,量子引力對建立自然法則秩序來說不可或缺。但80年過后,人們?nèi)晕凑业浇鉀Q方案。 據(jù)國外媒體報道,愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)有一百多年歷史了,但仍令物理學家頭痛不已。不僅因為愛因斯坦提出的等式極難解開,還因為該理論與另一項重大的物理學成就——量子理論相沖突。 問題在于,粒子都具有量子性質(zhì)。例如,它們可以同時身處兩地。這些粒子也擁有質(zhì)量,有了質(zhì)量就會有引力。但由于引力沒有量子性質(zhì),我們無法弄清一個處于量子疊加態(tài)的粒子的引力大小。為解決這一問題,物理學家需要建立起“量子引力”理論;亦或者,既然愛因斯坦提出引力其實是時空的彎曲,物理學家需要為時間和空間的量子性質(zhì)建立起一套理論。 即便對理論物理學家這樣的高智商人群來說,這也是個非常困難的問題。自上世紀30年代以來,物理學家就知道,量子引力對建立自然法則秩序來說不可或缺。但80年過后,人們?nèi)晕凑业浇鉀Q方案。主要障礙在于實驗指導的缺失。量子引力極為微弱,從未被人類探測到,因此物理學家只能依賴于數(shù)學,而在數(shù)學的迷宮中又極易迷失方向。 人們之所以難以獲得量子引力的可觀測跡象,主要因為目前所有可能開展的實驗都不外乎兩類:要么用又小又輕的物體測量量子效應,要么用又大又重的物體測量引力效應。在這兩種情況下,量子引力效應都極其微弱。要想觀察到量子引力效應,就需要利用一個沉重的、但又有顯著量子性質(zhì)的物體,而這種物體很難找到。 物理學家倒是知道幾種具有較明顯量子引力效應的天然事件,但研究起來也不容易。在能量密度很大、時空彎曲很強的情況下,其實并不存在非量子化的引力。這里要說清楚一點:天體物理學家所謂的“強”時空彎曲,對量子引力研究者而言仍然很“弱”。黑洞尤其如此:黑洞事件視界處的時空彎曲仍不夠強,不足以產(chǎn)生顯著的量子引力效應。 |