深层解读相对论与量子力学的“矛盾”,大统一理论何时出现?( 二 )


先看现有的引力理论-广义相对论 。 显然 , 广义相对论不是量子化的理论 , 不是理论物理学家们所追求的完美引力理论 。 这一点 , 在黑洞和宇宙学问题上表现得尤为明显 。 广义相对论认为 , 黑洞形成后物质会继续塌缩 , 直到收缩为一个奇点 , 在这个点上时空弯曲无穷大 , 一切物理理论包括相对论都不再适用 。 广义相对论还认为 , 宇宙应该开始于一个奇点 , 继而不断膨胀成我们今现在的宇宙 , 同样 , 在在奇点上相对论也失效 。 霍金进一步以定理强力地证明了 , 只要广义相对论正确 , 那么宇宙中必然会存在奇点 。 这就是说 , 从相对论出发 , 最终却推导出了奇点 , 而且在奇点上相对论失效 , 因此可以肯定地说 , 广义相对论作为一种引力理论 , 在微观尺度上是错误的(注意 , 这不能否定其在宏观尺度上的成功) 。
因此 , 寻找一个量子化的引力理论(量子引力理论)是不可避免的事情 。 在这点上有两种思路 , 第一种思路:既然广义相对论在宏观尺度上是如此成功 , 那么是否可以将广义相对论量子化 , 让它在微观尺度上也正确?这一思路的佼佼者便是著名的圈量子引力理论 。 第二种思路:既然量子场论(量子力学的场论描述)如此成功 , 能不能在统一场论框架下寻找一种引力理论?这种引力理论天生就是量子化的 。 这种思路的佼佼者便是著名的超弦理论(更准确地说是M理论) 。 然而遗憾的是 , 无论是圈量子引力还是超弦理论目前都存在巨大困难 , 离完美的量子引力理论还有距离 。 因此 , 可以说 , 到现在 , 还没有成熟的量子引力理论 。 这也是目前理论物理学家的主要目标之一 。

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