量子力學和相對論的百年矛盾！超弦理論能否使其化干戈為玉帛？
長久以來，超弦理論被視為萬有理論，很多人把自然規律的大一統寄托在超弦理論上。愛因斯坦在完成廣義相對論之後才36歲，可是愛因斯坦一共活了76歲，可以說愛因斯坦在中年以後的40餘年內一直致力於大統一理論。可他至死都沒有完成大一統理論。愛因斯坦的遺憾後人能否彌補？看來最有希望的還是弦理論了。
我們都知道古希臘時期的自然哲學是近代物理的前身，但那時候我們對自然的勾畫還無法擺脫感性經驗的桎梏。最典型的例子就是亞里士多德的認識：物體運動的原因在於力的作用。這樣的描述在那時候看起來多麼的合乎常識啊！
直到伽利略時期，我們才真正用理性事實認知自然，這時候的方法論是實驗而不是臆測。伽利略用比薩斜塔實驗證明了自由落體的加速度和質量無關，用大量實驗否定了亞里士多德的觀點。
近代物理起源於開普勒、伽利略等人，奠基於牛頓、胡克等人。牛頓之後，經典力學牢牢統治物理學直到20世紀初，神壇地位維持了兩百年之久。在現代物理學之前，人們往往認為牛頓力學是萬能的，可以解釋上到恆星的運動規律，下到孩童手中的拋物沙包。
直到1900年標誌的量子力學和1905標誌的相對論興起，牛頓力學的神壇地位才有所動搖。嚴格來說牛頓力學已經被這兩大理論遠遠超越了。 牛頓力學不能解釋的微觀世界託付給了量子力學，牛頓力學不能解釋的高速世界託付給了相對論。牛頓力學雖還能解釋的低速世界，但相對論可以的更詳細。只不過考慮到學習的難易程度，我們在低速宏觀領域依舊選擇了牛頓力學。
可以說，量子力學和相對論聯手把牛頓力學的「帝位」給篡了。可是這兩家理論並不是完全兼容的。
相對論又分為狹義相對論與廣義相對論。簡單來說，狹義相對論沒有解釋牛頓力學中的萬有引力現象，而廣義相對論彌補了狹義相對論的缺失。
量子力學描述了原子級別和次原子級別粒子的運動規律，其實微觀領域的粒子們運動速度大多數情況都處於高速狀態下。比如中微子，核外電子，高能粒子流等。
而量子力學對這些高速運動的粒子規律描述，就必須需要測量他們的位置，動量，時間信息。高速運動的粒子時間肯定是膨脹的，量子科學家們這時候就必須引入狹義相對論來解釋這樣的現象。比如宇宙射向地球的μ介子在高速運動下的壽命就增加了。可以說，量子力學中的高速運動粒子的時間膨脹值可以引入狹義相對論加以修正。
其實量子力學和狹義相對論是沒有矛盾的，其矛盾體現在廣義相對論
廣義相對論由於用更本質的思維勾畫了引力而使相對論的名聲鵲起。其認為引力的本質是時空彎曲的體現，引力通過場作用於物質。
在量子科學家的眼裡，自然界的作用力無非就是四種：強相互作用，電磁作用，弱相互作用，還有引力。而量子力學和相對論的矛盾就在引力上，因為引力用量子框架很難解釋。
我可以發問：原子核中的質子和中子憑什麼可以被牢牢束縛在一起而組成原子核？肯定有一種很強大的力拉著它們，這個力被科學家稱為強相互作用。那麼誰來充當強相互作用的中介粒子呢？ 這種粒子就是膠子。而弱相互作用力也有一個中介粒子，這種粒子就是Z和W玻色子，用來傳遞弱相互力。
在量子力學中，科學家總有一種思維慣性，那就是不管是哪一種力，力的作用就需要一種特定對應的中介粒子，這種粒子說白了就是幹活的小兵。一種力要作用於另一個物質，不能憑空想像我作用到了你，而是需要一個具體幹活的粒子來執行這種力的傳遞。這種傳遞力的粒子可以稱為玻色子。
我們現在知道了，強相互作用靠膠子，弱相互靠Z玻色子(還有W玻色子...)，電磁作用靠光子。那麼引力靠什麼？我們可以異口同聲的回答：「靠引力子啊」。
可現在的問題是：引力子在哪？我們一直找不到它。量子力學的一個分支粒子物理或者高能物理看起來已經很「高端」了。
粒子物理甚至已經知道了某些粒子的質量來源於上帝粒子，也就是希格斯玻色子。粒子物理認為，某些粒子的質量得益於希格斯場導致的對稱性破缺。舉個例子，原子之所以不帶電，在於原子核的正電和核外電子的負電抵消了，這是一種對稱平衡。原子之所以表現出了電性，是因為這種對稱性被破壞了，例如核外電子逃逸了幾個，這時候原子的電性就體現出來了。
粒子物理認為宇宙中充滿了希格斯場，希格斯場靠希格斯玻色子作用於其他粒子，而某些粒子在希格斯場中會把未知的對稱性打破，之後才呈現出質量的屬性，比如傳遞弱相互作用的玻色子就是依靠希格斯場獲得的質量。如果沒有上帝粒子將導致一些玻色子失去質量，繼而引起蝴蝶效應。萬物可以是如今生機的樣子也得益於希格斯玻色子，就好像上帝的恩惠一樣，所以希格斯玻色子被稱為「上帝粒子」也不為過了。
但也有粒子不屈服於上帝粒子的鞭撻，那麼這種粒子就沒有質量，現在我們知道靜止的光子是沒有質量的，還有膠子。
即便粒子物理那麼熱鬧，但都和引力子顯得沒有關係，我們不知道引力子會被希格斯場影響嗎？我們甚至都不知道引力子是否一定存在？
量子力學和廣義相對論的矛盾本質也就是量子力學無法解釋引力，引力子無法被納入到標準粒子模型中。其實這些問題在超弦理論那裡並沒有多少大礙，因為超弦理論認為量子力學之所以無法納入引力是因為量子的尺度還不夠小。弦論認為在更小的領域萬物都是一樣的，粒子種類的千變萬化在弦尺度只是弦的不同形式的振動而已。如果我們可以了解弦的振動規律那麼我們就可以從更微觀更本質的領域解釋量子力學和廣義相對論的矛盾！
弦理論發源於1968年，經過40年的進化出來和超弦理論和M理論。弦理論由於缺乏實驗驗證一直被詬病，甚至有人認為弦論只是無用的數學伎倆。
弦理論可以很好的預測黑洞輻射行為，但最近在解釋暗能量的穩態上失算了。甚至有人已經開始將超弦理論裝入棺材，超弦理論再一次受到了質疑。但不管怎樣，弦論一直在發展。無論弦論的命運如何，我們都不應該鄙視它，因為這是人類在探索大一統理論路上的積極力量！
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