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量子力學,相對論都會在奇點這裡失效!

我們都知道,經典力學由於解決不了黑體輻射和光速不變等問題,由此被迫終極了統治物理學的地位。由此引申出來的理論有相對論和量子力學,相對論解決了牛頓力學面臨光速的詰難。而量子力學解決了牛頓力學面對黑體輻射的詰難。

可以說,量子力學適用於微觀世界,相對論適用於宏觀高速的世界。而牛頓力學就尷尬了,只能適用於低速宏觀的世界。

量子力學描述的微觀粒子的運動規律,而我們知道,中子星的密度很大。其實中子星是由於恆星引力坍縮導致的,宏觀上體現在中子星密度很大,微觀上看,中子星內部原子的核外電子坍縮到原子核內部了,電子和原子核內部的質子電性中和了,導致原子只存在不帶電的中子了,所以這種天體叫中子星。

那我們又知道,中子星如果再坍縮,就有可能成為黑洞。反正黑洞奇點的密度要比中子星大的多,中子星這樣的密度都把原子結構壓垮了,那麼原子結構在黑洞奇點處早已崩潰。而量子力學不正是描述的是亞原子,原子,電子級別的粒子運動的規律的理論嗎?既然在黑洞內部都不存在原子結構了,那麼量子力學自然會失效,這就要求新的理論誕生來闡述黑洞內部的奇點。

相對論主要是描述達到光速10%以上的高速運動的世界。而至於奇點內部究竟是怎樣的世界,我們全然不知,可以預判,相對論也將失效,畢竟黑洞內部的物質不是我們現在感受到的這樣的。相對論和量子力學都是基於黑洞視界以外的物質世界歸納出的理論。如果再把這些理論演繹到黑洞上,那勢必是不行的!

我們知道,量子力學是描述微觀世界的理論,它描述的微觀世界是離散的,對於微觀粒子組成的宏觀物質,就不適用了,至少存在局限性。

而相對論是宏觀理論,它描述的宏觀世界是連續的,對於微觀世界也不適用,也存在局限性。而黑洞奇點,在目前的理論看來,具有極小的直徑,還擁有巨大的質量,目前描述為密度無窮大。

可是極小尺度是量子力學的使用範疇,而巨大質量是相對論的描述範疇,兩者各據一詞,相對論和量子力學各自的適用範圍,同時出現在了一起!

導致兩個理論在描述奇點的時候,存在分歧,兩者的矛盾非常突出,尤其是一個理論描述離散,一個理論描述連續,所以說兩者在奇點處都失效了,兩者都不能準確描述奇點的性質。

或許兩者在奇點處統一成了一個理論,只是目前這個理論還未被人類知道;又或許在奇點處,所有物理學理論都失效,黑洞就是一個純粹的破壞機器,能粉碎一切的機器。

物理學上的奇點指的是空間和時間被無限壓縮,密度和引力無限大的一點,在天文學上特指1946年伽莫夫的宇宙大爆炸模型的起點和廣義相對論的一個解——黑洞的終點。

廣義相對論是關於時空曲率的當代最準確的引力理論,但只適用於宏觀宇宙,量子力學是關於微觀粒子世界的物理理論,但並沒有包含引力,這兩大理論是不協調的,物理學家費盡心思想融合兩大理論,但至今未成功。所謂的尋找大統一理論就是想統一廣義相對論和量子力學,其中,超弦理論是最有希望的備選理論,但超弦理論太超前,以現在的科學技術還無法驗證這個理論,想了解的可以看格林的《宇宙的琴弦》。

奇點,由於無限小(至少現在是這麼認為),必定需要微觀層面的量子力學描述,但奇點的超強引力,量子力學無能為力。廣義相對論可以描述奇點的引力(時空曲率),但對量子層面無能為力,這就造成現在沒有一種理論工具可以準確描述奇點,這是當代理論物理學的尷尬之處。

失效指的就是這個意思。同時,由於在奇點處失效,也反應了廣義相對論和量子力學的缺陷,是不完整的理論,但統一兩者看來好遙遙無期,也許在不遠的將來,來一場20世紀初的物理學革命,那時候,可能對奇點會有更深入的了解。

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