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量子引力:量子理論+廣義相對論,100年來讓物理學家傷透了腦筋
廣義相對論走在懸崖邊緣想不到如今物理學最棘手的問題，是去調解上個世紀最偉大的兩座成就——廣義相對論與量子理論之間的矛盾。在愛因斯坦的廣義相對論方程中，引力這個量其實就是空間本身，他的理論建立在平滑、連續的經典宇宙之上，因此無論你怎麼放大局部的宇宙，都能看到更小的區域，理論也都不會失效。（參考：
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英國超算模擬星系顯示:這一理論可媲美愛因斯坦廣義相對論
7月9日消息，利用超級計算機對星系進行模擬表明，愛因斯坦的廣義相對論可能不是解釋引力如何發揮作用或星系如何形成的唯一方法。英國杜倫大學的物理學家，利用另外一種引力模型f（R）——即所謂的變色龍理論，對宇宙進行了模擬。
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物理學家一直試圖調和量子力學與廣義相對論
本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文幾十年來，物理學家一直試圖調和量子力學，即非常微觀的世界與廣義相對論引力理論的非常宏觀世界。雖然許多學者正在研究量子引力，但他們經常使用的模型沒有考慮到宇宙的某些方面，比如宇宙正加速膨脹。
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百年前日食驗證廣義相對論,改變了人類對宇宙的認知!
你可能不知道100年前的一場日全食改變了人類對宇宙的認知。1919年5月29日，英國天文學家亞瑟·愛丁頓和安德魯·克羅姆林決定利用日食驗證一項具有革命性的新引力理論——愛因斯坦的廣義相對論。雖然早在1915年愛因斯坦就提出了這一理論，但直到1919年的這場日食，廣義相對論才得到證實。
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物理學家一直試圖調和量子力學與廣義相對論，但是太難了！
幾十年來，物理學家一直試圖調和量子力學，即非常微觀的世界與廣義相對論引力理論的非常宏觀世界。雖然許多學者正在研究量子引力，但他們經常使用的模型沒有考慮到宇宙的某些方面，比如宇宙正加速膨脹。衝繩科技研究所研究生院(OIST)的一個團隊報告了一種新的量子引力方法，使用的模型更接近現實。在《物理評論D》中，該團隊報告了他們在無質量場的散射矩陣(S-matrix)上的進展。
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物理學家一直試圖調和量子力學與廣義相對論，但為什麼就這麼難？
看更多大美宇宙科學博科園幾十年來，物理學家一直試圖調和量子力學，即非常微觀的世界與廣義相對論引力理論的非常宏觀世界。雖然許多學者正在研究量子引力，但他們經常使用的模型沒有考慮到宇宙的某些方面，比如宇宙正加速膨脹。衝繩科技研究所研究生院(OIST)的一個團隊報告了一種新的量子引力方法，使用的模型更接近現實。在《物理評論D》中，該團隊報告了他們在無質量場的散射矩陣(S-matrix)上的進展。
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為什麼廣義相對論無法被完全精確求解?
儘管物理學家可以寫出控制這些粒子在牛頓宇宙中如何行為的方程，但在廣義相對論控制的宇宙中，物理學家無法做到這一點，因為廣義相對論永遠也無法精確解出來，這是為什麼呢？牛頓物理學在牛頓物理學中，宇宙中的每一個有質量的物體都會對其他物體施加一個明確大小的引力。只要知道物體之間的距離以及它們各自的質量，根據萬有引力定律很容易就能計算出引力。
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再一次驗證廣義相對論正確性,天體物理學家觀測到恆星拖曳時空
天體物理學家說，該事件再一次驗證廣義相對論是正確行。圖註：該插圖是位於澳大利亞的帕克電波望遠鏡(Parkes radio telescope)觀測到的脈衝星白矮星雙星系統。物理學家們花了大量時間試圖反駁愛因斯坦廣義相對論中的觀點，但每一次新的嘗試都在不斷地證明理論的正確性。這一最新發現，即「參考系拖拽」的證據，再次證明愛因斯坦是對的。
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量子力學與廣義相對論
量子力學和廣義相對論是目前人類描述微觀世界和宏觀世界的兩套比較精確的理論。然而這兩套理論卻是各自為政的，量子力學掌管著微觀尺度，而廣義相對論則掌管著宏觀尺度。然而問題來了，微觀跟宏觀的界限在哪裡呢？也就是說多小的尺度才是微觀？
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廣義相對論誕生一百年後:仍然是人類探索宇宙的基石
來自史丹福大學卡弗裡粒子天體物理和宇宙學研究所的羅傑·布蘭德福德說:「我認為廣義相對論現在被普遍接受為我們用於描述宇宙的基礎(即我們稱之為宇宙學的學科);黑洞、中子星以及我們的太陽系中的行星和宇宙飛船的微小軌道修正都是如此。」引力的性質廣義相對論將引力添加到愛因斯坦1905年發表的狹義相對論中。
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第一張黑洞圖像以一種新的方式幫助檢驗廣義相對論
Event Horizon Telescope Collaboration報導的這個結果回答了一個問題:M87黑洞的大小是否符合廣義相對論?但是，「要回答相反的問題是非常困難的:我能對廣義相對論進行多大的調整，同時還能與(黑洞)測量結果保持一致?」圖森市亞利桑那大學EHT團隊成員Dimitrios Psaltis說。
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為什麼宇宙的終極理論，必須同時包含廣義相對論和量子力學？
儘管取得了成功，愛因斯坦的相對論理論在數學上仍然與量子力學（對亞原子世界的科學理解）不可調和。檢驗廣義相對論很重要，因為宇宙的終極理論必須同時包含廣義相對論和量子力學。第一個結果表明，黑洞陰影的大小與廣義相對論預測的大小一致。亞利桑那州管家理論研究員皮埃爾·克裡斯蒂安說：當時，我們無法提出相反的問題：引力理論與廣義相對論有何不同，又能與陰影大小保持一致？
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愛因斯坦的廣義相對論是什麼?
廣義相對論是現代物理學的主要組成部分。它基於空間的「彎曲」能力來解釋引力，或者更準確地說，它將引力與時空的幾何變化聯繫起來了。1915年，阿爾伯特·愛因斯坦創立了廣義相對論(GRT)，即這個「特殊」理論誕生十年之後，應用光速，並假設物理定律在任何給定的參照系中保持不變。
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廣義相對論和狹義相對論
他搞出了一些公式，只要將一些量套進去，就能得出一個答案，可真神奇啊。牛頓三定律特別是第二定律（力是運動改變的原因）加上微積分，全面深刻地對我們生活的這個世界的各種現象做出了解釋，奠定了現代科技的基礎，可以認為我們現在享受到的一切便利，都是在牛頓基礎上的發揮。
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從廣義相對論到黑洞信息悖論 黑洞依舊神秘
1978年，天體物理學家讓-皮埃爾·盧米涅給出了黑洞事件視界的第一幅圖像。當然，這不是一張真正的照片，而是他利用自己的數學知識和相關技術以及60年代的一臺IBM 7040穿孔卡片計算機對黑洞景象進行的電腦模擬。盧米涅用鋼筆和印度墨水在底片上描繪了模擬黑洞的樣子，整個過程就像是一臺人體印表機。
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時空的囚籠,廣義相對論預言的宇宙中最奇特天體——黑洞簡史
新理論誕生——星光偏折又過了一百年，到了20世紀初，新的引力理論橫空出世，天才物理學家愛因斯坦先後提出狹義相對論和廣義相對論，修正了主導物理學界兩百多年的牛頓時空觀和萬有引力理論。但根據計算，兩者預言的結果是不一樣的，廣義相對論所預言的星光偏折程度會更為嚴重。在廣義相對論作出預言三年後的1919年，英國物理學家愛丁頓通過對非洲日全食的觀測，證明了廣義相對論的正確性，他拍攝到的星光偏移程度與廣義相對論的計算相當吻合，與牛頓萬有引力理論的計算則存在較大的誤差，廣義相對論的空間彎曲理論大獲全勝。
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顛覆物理世界的廣義相對論
由於廣義相對論理論十分嚴謹，而且獲得了天文觀測上的證實，在問世後不久便引起了極大的轟動，現代物理學的大門從此正式開啟。時至今日，廣義相對論已誕生整整100年，廣義相對論不僅改變了全人類對時空乃至整個宇宙的認識，還大大推動了科學技術的發展。或許，直到現在你根本不清楚什麼是廣義相對論，但它的確已經深刻地影響了整個人類社會，直接或間接地影響了我們每一個人。
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利用愛因斯坦的廣義相對論天體物理學家計算多少恆星會向黑洞碰撞
然而,科學家們仍在爭論多少這些黑洞是天生的明星,以及他們如何能夠得到足夠接近宇宙的生命周期內發生碰撞。現在,一個有前途的新研究開發的一個範德比爾特的天體物理學家可能給我們一個方法尋找可用的數量星星在宇宙的歷史,作為二進位黑洞碰撞。
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恆星運動軌跡證實愛因斯坦廣義相對論的預言
但是，因為超前的理論，其相對論自誕生以來一直被質疑。然而，隨著科學技術的發展，我們觀測宇宙的技術越來越先進，不管是尺度還是精度都日漸提高，相對論裡的理論也隨之一點點被所觀測現象證實。廣義相對論方程可以用來精確的預測天體運行軌道的變化，而方程計算結果與數十年來科學家對S2的觀察結果非常吻合。
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科學家發現宇宙引力紅移現象,廣義相對論再次得到驗證
在一項發布在《科學》雜誌上的新研究中，天文學家發現，一顆恆星運行到距離人馬座A*最近的位置時產生的引力紅移現象與廣義相對論預言的完美契合。實際上，去年的一項研究就曾表明，人馬座A*強大的引力場對S2產生的引力紅移現象與廣義相對論的預言完美契合。而本次最新的研究結果則來自另外一組獨立的觀測，排除了系統誤差的可能性，進一步驗證了廣義相對論。