世界物理學遇到了一個障礙:不能將量子力學與相對論統一起來

2020-12-15 悟空科學世界

我們知道,精密科學已經發展了數百年,同時物理學也取得了卓越的成就。毫無疑問,我們已經學到了許多關於世界的知識,但是,80多年來,我們的有限知識遇到了一個障礙:不能將量子力學與相對論聯繫起來!

如果要解釋這個問題的內容,那麼,我們需要討論物理學的三個世界:

1.經典力學

這部分是最容易理解的。作為研究對象,就是指我們身邊的一切,例如,車,狗,貓等等。

甚至所有的物理公式和定律也是很清楚的。例如,你需要知道對象的速度。你拿一隻秒表測量時間,並測量它所經過的距離,這樣就可以得到它的速度!

加速度,力,功率,功,能量,重量,壓力等,所有的這些參數都很容易被定義為經典世界!

但是,當你把經典力學的定律應用到物理學的其他分支時,恐懼就不是那麼一回事了。

2.相對論物理學

當你考慮到行星和恆星的運動時,你不能應用經典力學的定律。為什麼呢?因為在你的實驗數據中,會出現一個無法用經典定律去解釋的錯誤。然後,就出現了相對論。

「古典法則在太空中是不起作用的。因為除了三個空間維度外,還有第四個維度-時間」。

愛因斯坦的相對論說,當大質量物體以接近光速的速度運動時,那時空結構就會發生改變。在一般的世界裡,這簡直是不可想像的。

如果我們要計算相對論力學中物體的參數,那我們就必須考慮時間膨脹的影響。然後,你的測量結果才會與理論結果一致。

3.量子世界

早些時候,我們發現,物體的質量和速度越大,其流動的時間就越慢。現在,假設你是一個以光速飛行的光子。你知道會發生什麼嗎?一切都會結束的!

但是,如何想像一個疊加狀態?例如,你將同時順時針和逆時針旋轉。

這難以想像嗎?但是,在量子世界裡,這就是規律!這些光子是如此之小,並且以非常高的速度運動,並表現出波的特性!同時,它仍具有粒子的特徵!

如何將經典力學的定律應用到這個世界上來?如何應用相對論物理學?是的。這很難。

4.如何建立萬物統一理論?

全世界的科學家,都在試圖將這三種系統連接起來。幹什麼?因為物理學是一門普遍的科學,它的定律必須適用於任何系統!然而,事實上還做不到。

我們需要一個萬物統一理論,來解釋弱與強核相互作用、電磁相互作用、引力和希格斯場這五種基本作用力的行為。

許多科學家都在尋找這個理論,包括已故的史蒂芬·霍金。不幸的是,今天我們的知識還不允許我們形成一個基本的自然法則,這個法則是用來描述世界的一切。而且,在宇宙中,除了普通的粒子外,還有暗物質和暗能量,如果把它們考慮進來的話,這就使情況變得更加糟糕了。

縱觀歷史,我們在許多方面都犯了錯誤,例如,舊的假說被新的假說所取代。既然這樣,我們尋找「萬物理論」是不是本身就是一個錯誤呢?換句話說,也許它根本就不存在,也或許我們對世界、科學、物理學有一個「錯誤」的認識。因為在另一個環境中,或許它又是另一套理論和法則了。但究竟怎樣,這還需要我們對世界、對宇宙客觀地認知!

本文只是簡單敘述了物理學的發展歷程,可以看出,物理學進入了一個死胡同,似乎是一個瓶頸,真是這樣嗎?誰也沒有答案。但我認為,不是,從哲學角度而言,事物總是向前發展的。你認為呢?

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