相對論和量子力學的矛盾,超弦理論輕鬆解決了,科學家能不偏愛嗎?
在弦理論看來宇宙的基本組成不是點狀的粒子,而是不停振動的弦,通過弦理論我們可以知道粒子是由弦的不同震動模式產生的,能夠把四大基本力囊括到一個框架里,還可以緩解量子力學和廣義相對論之間的衝突。
因為在廣義相對論中,空間和時間是光滑彎曲的,但在量子力學中,空間在微觀上是劇烈漲落的,那弦理論是怎麼解決這個矛盾的呢?
我們先來看一個形象的例子:
假如你面前放著一塊精心加工過的花崗岩,你用手去摸,他會感覺他特別光滑順手,一點瑕疵都沒有。那如果你用放大鏡或者顯微鏡來觀察它的表面,就會發現花崗岩的表面是凹凸不平的,有許多顆粒和坑洞,只是這些顆粒太小,用手根本感覺不到!
在這個例子中,花崗岩表面的小顆粒手感覺不到,因為它已經超出了手的感知範圍,對於手來說它是沒有意義的。
同樣的道理,如果我們把手換成弦的話,那就意味著如果一個東西比弦還小,對弦都產生不了影響,那它對於弦來說也是沒有意義的。
在弦理論中組成物質的最小單位就是弦,弦的平均長度,就是普朗克長度。如果一塊空間比普朗克長度還小,那不管裡面發生些什麼都不會影響到弦,對弦來說沒有意義。
量子力學和相對論的衝突在普朗克尺度以下才會發生,但實際上在這麼小的尺度下,無論發生怎樣的量子漲落,空間里有怎樣的滔天巨浪,都影響不到弦。那既然影響不到整個宇宙中最小的基本單位,就更影響不到其他的各種事物了,所以我們根本就不用管在普朗克尺度以下才會出現的量子力學和相對論的衝突。
那這樣問題就這麼解決了,你肯定在想這是在耍花招,這不是解決問題,而是在逃避問題,還真不是!
因為我們想像的普朗克長度以下的衝突,本來就是在標準模型理論的基礎上才會產生的,別忘了在標準模型理論中構成各種物質的是粒子,但如果我們換一套理論,把粒子換成弦,那這個問題壓根就不會產生。
為什麼這麼說呢?
在標準模型理論中,空間是可以無限分割的,要多少有多少,沒有極限。但在弦理論的世界中,這種空間概念並不適用空間,只能小到弦的尺度不能再小了,這就相當於整個的遊戲規則已經改變,原先出現的問題也不會存在了。
這樣的話,廣義相對論和量子力學在弦理論的規則下就可以和諧共處了。
所以目前看來弦理論可以提供一個大統一的框架,有可能成為解釋萬物的終極理論,這是它最特別的地方。
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