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廣義相對論僅僅是量子力學的宏觀近似推論嗎?

廣義相對論和量子力學這兩個現代物理的兩大支柱,當然應該統一,它們應該統一的邏輯是這樣的。

首先,它們的邏輯基礎和出發點完全不同。廣義相對論里的時空是相關的,是動力系統的組成部分,所以是可變的。而量子力學裡的時空是獨立的,與動力系統無關,所以是不變的。在這樣完全不同的基礎背景下各自發展自己的體系。相對於這個基礎的不同,其它的不同(或者矛盾),都是派生的。比如引力問題(廣義相對論以引力為最主要的研究對象,而量子力學(至少開始階段)是把引力排除在系統之外的。還有廣義相對論基本上屬於確定性理論,而量子力學以概率為基礎,屬於不確定性理論,所以說兩者的邏輯思維方式是完全不同的,並且推理了出諸多矛盾和不同的兩個理論。

但是,宇宙只有一個,所以只能有一個物理,而不能有兩個。這就意味著,這兩個不一致的理論,要麼一個對,一個錯,堅持對的,拋棄錯的,要麼兩個都有對錯,應該修正使之一致。現在的問題是,兩個都得到大量實驗和觀測的支持,所以沒有理由堅持一個,拋棄另一個,這樣就只能走統一的道路。

這個統一的道路,並不是我們想像的那麼簡單,科學家們走了將近一百年,從愛因斯坦開始就尋求這個統一理論(愛因斯坦是公認的兩個理論的同一個奠基人,比任何人都希望兩個理論統一),霍金,楊振寧,溫伯格,費曼,威騰等人的所有工作和成就,從本質上說,都是為這個統一大業添磚加瓦。那都是些世界上最聰明、最偉大的大腦,他們畢其一生功力,都未能完成的大業,不可能就那麼幾個猜想就能解決的。科學家們近百年的努力也沒有白費,至少他們四個不同的力(引力,電磁力,弱相互作用力和強相互作用力),統一了三個,很可惜統一了的那三個力(電磁力,弱力和強力)基本上隸屬於量子力學這一邊,而惟獨引力才是廣義相對論獨有,所以對兩大理論的統一併沒能給出實質性的貢獻。物理學家們把這個統一問題稱作終極理論,不妨掂量掂量「終極」這樣一個稱呼是什麼概念?如果真有興趣或者志氣參加這個偉大的統一大業,應該徹底了解這兩大物理理論的上上下下,徹底掌握它們的本質、體系、以及各種技術,一句話必須用物理和數學的方法去理解和思想。無論如何,可以完全肯定的唯一一點是,這個統一大業不可能是通過瞎猜就能解決的。

廣義相對論描述的是時間與空間,所以以上猜想等價於說時空其實是量子糾纏的產物。為什麼會有這樣的思想?最近的發展可以從2013年提出ads/cft對偶的馬德西納說你,他與合作者發現,如果兩個黑洞通過某種複雜的方式糾結在一起,那麼在它們之間就可能形成一個蟲洞,所以蟲洞可以看成是黑洞之間的一種量子糾纏——類似於兩個光子在遠距離上的量子糾纏那樣,然後時空結構就可能從這樣的量子糾纏中發展出來(這裡面的邏輯有點跳躍,所以只能算是一個猜想)。

在物理學歷史上,著名的理論物理學家惠勒有一個名言「It from Qubit」——萬物都量子量子比特(量子比特之間的量子糾纏衍生了時空)。

以上的思想,其物理本質在於ads/cft對偶,在某種意義上,量子糾纏把三維空間內的信息編碼成了量子比特,再把這些信息儲存在二維邊界上。

另外一方面,廣義相對論肯定是量子引力的低能近似,什麼意思呢?在宇宙大爆炸的一瞬間,是量子引力在起作用——在這裡的量子引力不完全是你說的量子力學,但與量子力學是有關係的。因此, 在這個意義上,你的說法「也許廣義相對論僅僅是量子力學的宏觀近似推論呢?」也是有一定的道理的。

不過,也有學者認為,引力不是量子的近似,而只是一種統計近似,換句話說,引力是一種熵力。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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