普朗克VS爱因斯坦 宇宙到底需要几套理论来解释

19世纪末，在人们对微观世界的逐渐认识，而经典力学和经典动力学越发的难以解释。随之而来的是普朗克、玻尔、薛定谔等一众科学家共同创立的量子力学非常合适地解释了微观世界。可是量子世界和经典力学是两个完全不同的体系，一个世界的运行依托两套规律？这是科学家们难以接受的。

图1 | 宇宙示意图（来源：百度百科）

1.广义相对论

1916年由爱因斯坦完成正式发表的广义相对论，将牛顿万有引力与狭义相对论加以推广。这一理论首次将引力场解释为时空的弯曲。是非常开创性的理论，为人们认识世界提供了新的角度。在广义相对论中，引力被描述成时空的一种为曲率的几何属性，而时空的曲率通过爱因斯坦方程和处在其中的物质与辐射的能量与动量相关。

黑洞，就是在此理论下推导出，某些大质量恒星终结为一个黑洞：时空中某些区域发生极度的扭曲以至于光都无法逃逸。

图2 | 黑洞（来源：网络）

广义相对论同时也预言了引力波的存在，而在2016年2月11日，激光干涉引力波天文台和处女座干涉仪科学合作组织宣布他们首次直接观测到引力波。也佐证了广义相对论在当前的世界99%是正确的。

2.“可恶的”1%

当我们视角从宏伟的宇宙缩小到微观世界中，问题就出现了。

广义相对论中，认为空间是平滑而且可以弯曲，而在量子尺度，处处存在着随机性与不确定性，无论时间和空间都是离散的，即遵循海森堡不确定性原理。

不确定性原理：人们永远不能准确知道粒子的位置和速度;对其中一个知道得越精确,则对另一个就知道得越不准确.

而我们无法将引力量子化，这就是问题！

3.量子力学

当人们发现出现无法解释的问题时，迫切需要新的知识。经过科学家们不断地努力，20世纪初，创立了量子力学。它从根本上改变人类对其物质结构及其相互作用的理解，除了广义相对论描写的引力之外，所有的基本相互作用均可以再量子场论中得到描述。

让人唏嘘的事情出现了，广义相对论无法解释微观问题，而量子力学可以；量子力学可以解释所有的基本相互作用，除了广义相对论中对于引力的描写，。它们就像是两个完美又有弱点的战士，而他们的弱点就是彼此。

图3 | 量子世界示意图（来源：网络）

4.大统一理论

爱因斯坦最终想要追求的理论，一个还未得到验证的理论，至少现在，人们只是铸造了他的”宝座“，却没有真正的出现。也许在不久的将来，会出现大统一理论，但可能不是爱因斯坦最初所想的大统一理论，因为我们已经意识到，以人类现有的能力，不可能通过一个简单美妙的公式来描述和预测宇宙中的每一件事。经过两个理论不同的理解，我们应该开始思考，似乎宇宙的它们不是完全的对立，而是互补的，它们互相解释了对方的不足，虽然它们任不完美，但是它们依旧是优秀，尖端的理论。

谢谢阅读，了解更多量子相关咨询，关注”量子客“。

#科技圈今日大事件##科技##宇宙##趣物理#

声明：此文出于传递高质量信息之目的，若来源标注错误或侵权，请作者持权属证明与我们联系，我们将及时更正、删除，所有图片的版权归属所引用组织机构，此处仅引用，原创文章转载需授权。