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超弦理论是如何解决相对论和量子力学之间的冲突?

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超弦理论是如何解决相对论和量子力学之间的冲突?

雪花又一年 2018-05-03 14:59:00 浏览151 评论0

摘要:  在弦理论看来宇宙的基本组成不是点状的粒子,而是不停振动的弦,通过弦理论我们可以知道粒子是由弦的不同震动模式产生的,能够把四大基本力囊括到一个框架里,还可以缓解量子力学和广义相对论之间的冲突。         因为在广义相对论中,空间和时间是光滑弯曲的,但在量子力学中,空间在微观上是剧烈涨落的,那弦理论是怎么解决这个矛盾的呢? 我们先来看一个形象的例子:         假如你面前放着一块精心加工过的花岗岩,你用手去摸,他会感觉他特别光滑顺手,一点瑕疵都没有。

 在弦理论看来宇宙的基本组成不是点状的粒子,而是不停振动的弦,通过弦理论我们可以知道粒子是由弦的不同震动模式产生的,能够把四大基本力囊括到一个框架里,还可以缓解量子力学和广义相对论之间的冲突。


        因为在广义相对论中,空间和时间是光滑弯曲的,但在量子力学中,空间在微观上是剧烈涨落的,那弦理论是怎么解决这个矛盾的呢?



我们先来看一个形象的例子:


        假如你面前放着一块精心加工过的花岗岩,你用手去摸,他会感觉他特别光滑顺手,一点瑕疵都没有。那如果你用放大镜或者显微镜来观察它的表面,就会发现花岗岩的表面是凹凸不平的,有许多颗粒和坑洞,只是这些颗粒太小,用手根本感觉不到!


        在这个例子中,花岗岩表面的小颗粒手感觉不到,因为它已经超出了手的感知范围,对于手来说它是没有意义的。


        同样的道理,如果我们把手换成弦的话,那就意味着如果一个东西比弦还小,对弦都产生不了影响,那它对于弦来说也是没有意义的。



        在弦理论中组成物质的最小单位就是弦,弦的平均长度,就是普朗克长度。如果一块空间比普朗克长度还小,那不管里面发生些什么都不会影响到弦,对弦来说没有意义。


        量子力学和相对论的冲突在普朗克尺度以下才会发生,但实际上在这么小的尺度下,无论发生怎样的量子涨落,空间里有怎样的滔天巨浪,都影响不到弦。那既然影响不到整个宇宙中最小的基本单位,就更影响不到其他的各种事物了,所以我们根本就不用管在普朗克尺度以下才会出现的量子力学和相对论的冲突。


        那这样问题就这么解决了,你肯定在想这是在耍花招,这不是解决问题,而是在逃避问题,还真不是!


        因为我们想象的普朗克长度以下的冲突,本来就是在标准模型理论的基础上才会产生的,别忘了在标准模型理论中构成各种物质的是粒子,但如果我们换一套理论,把粒子换成弦,那这个问题压根就不会产生。



为什么这么说呢?


        在标准模型理论中,空间是可以无限分割的,要多少有多少,没有极限。但在弦理论的世界中,这种空间概念并不适用空间,只能小到弦的尺度不能再小了,这就相当于整个的游戏规则已经改变,原先出现的问题也不会存在了。


        这样的话,广义相对论和量子力学在弦理论的规则下就可以和谐共处了。



        所以目前看来弦理论可以提供一个大统一的框架,有可能成为解释万物的终极理论,这是它最特别的地方。


原文发布时间为:2017-12-11
本文作者:量子君
本文来源:量子科学,如需转载请联系原作者。

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