什么是冲突的广义相对论和量子力学




尽管我们取得的成就在工作说明的内部机制的宇宙中我们的知识,一些大洞。 那里的大一统理论或一般性的理论吗? 为什么广义相对论理论违背了量子力学的? 为什么我们要把它们结合在一起吗?

几乎我们所知道的一切有关物理学,可以把两个盆地。 一个是量子力学的基础上,我们制定标准模型,包括所有基本粒子我们已经发现,以及四分之三的相互作用:电磁学、弱者和强大的核力量。

在另一个盆地的谎言*爱因斯坦广义相对论,其中描述了第四力、重力和为我们提供了黑洞,宇宙的膨胀和潜在可能时间旅行。

这些盆地可以结合成一个? 我们经常说,广义相对论不工作与量子力学。 狭隘的人有没有说"爱因斯坦是错误的",并开始得出结论,"因此,光速的速度不是最大的"。 为什么会这样呢?

我们应该指出,没有人确切地知道如何量子力学和广义相对论走到一起,在一个理论上的"量子引力的"。 虽然有一些有趣的想法,我们尝试描述开始的,为什么我们需要一个理论上的量子引力。

两个王国
量子力学和广义相对论的工作完全不同的尺度。 量子力学,例如,未来的科学对于如此长的重要性,因为只有在原子的尺度。 如果你聪明,你可以想象那里的量子力学的规定的命运的猫,但是这是一个例子的一个延伸。

相对,另一方面,成为重要的,只有在强大的引力的领域。 时间,例如,减慢靠近地球表面的时间相比遥远的空间;光是弯绕星系群。 这些影响在很大程度上被忽视,除非我们说的是表面的中子星,以及类似的东西。 换句话说,在广义相对论理论是,空间及其影响的测量,在适当尺度,从星星的宇宙。

然而,有些非常有趣的角落的时空里的广义相对论和quantech面。

黑洞通常是一个优秀的天体物理学实验室,主要是因为他们都是小和拥有一个强大的引力场。 第一次尝试连接成功的和量子引力的影响表现在边界的黑洞形式的着名的霍金辐射,这将完全汽化的任何黑洞(千万亿年),并将导致不可避免热量死亡的宇宙。

外面的我们都很好。 但是,正如我们移动进入中心的黑洞,我们已经越来越少知识的物理学作品真的。

奇点
一旦你把东西变成黑洞之外的事件的地平线,它不仅无法逃脱,但将不可避免的萨萨诺内。 结果是,在世界与一个单一的国王—重力—一切都进入一个黑洞缩小到无限小和无限的密集点文字,所谓的奇点。 在瞬间的大爆炸,同一问题是令人难以置信的高密度(由于强大重力)包裹在一个非常小的空间。 在第一时刻被假定为无限小的空间。

我们从来没有见过所谓的"赤裸裸的奇异"直接(有很好的理由相信,将永远看不到),这是不是很好的理解这一现象,但足够好的方面不要被打破的影响下潮引力。

从图像的广义相对论意味着核心的黑洞已经从字面上的零半径,但是,量子力学说的东西有很大的不同。 量子力学中的"测不准原理",其中,除其他事项外,各国,你将永远无法确定确切位置的东西。 在实践中,这意味着,即使我们称之为"粒子的"可以不被任意小。 根据量子力学的质量,例如,我们的太阳永远不可能包含一个区域内小于10-73M.

极小,但不为零。

如果这是唯一的冲突之间的量子力学和重(是的,你们许多人已经知道),这将有可能原谅人们的挫折感,从程度的问题。 但最严重的冲突之间的广义相对论和quantom开始深度超过10-73M.

古典和量子理论
广义相对论理论称为经典的场理论,其中描述了宇宙,因为一个连续的分配数量—确切的数字,如果你的工具不够精确测量他们,他们会告诉你所有的曲的空间和时间。 曲,反过来,完全介绍的分发和运动的质量和能量。 我引用一下约翰惠勒:

"大众告诉空间-时间怎么弯曲时间和空间告诉大规模如何移动"。
但是,量子理论,是相当不同。 在量子理论上的粒子进行互动,通过发送之间的颗粒。 电,例如,发出的光子之间的带电粒子,强相互作用涉及胶子和弱W和Z色子。

我们甚至不需要潜入黑洞见到的冲突之间的经典和量子理论。 考虑着名的实验"双缝的"。 一束电子(或光子或其他微粒)解雇通过屏幕有两个薄的缝隙。 由于量子的不确定它是无法预测,通过它的缝隙的电子会通过。 和他飞过两个缝隙。 它就像是欺骗,但是在上下文中的比重,也就更巧妙。 如果电子通过一个缝隙,它肯定会创造一个重力领域不同,它的发生时通过其他的缝隙。

一切都变得甚至更奇怪的是当你意识到,根据实验惠勒的延迟了选择,这成为可能,以配置一个实验,这样,当你发动它,你可以追溯观察系统,并使电子通过一个缝隙或其他的(虽然你不能选择通过这些条)。

重力的世界应该是完全确定,但是,量子力学—恰恰相反。

还有另外一个深层的问题。 不同于电力,这不仅影响的带电粒子,重影响的一切。 所有形式的质量和能量交互作用重力和创造力领域。 并不像电,没有负面的质量,这会否定的积极的。

我们可以想象一个量子理论的重力的原则。 作为与其他部队、颗粒称为中介引力,这孔的信号。

我们可以提供规模较小,看看如何使更多的和更多的虚拟引力乱窜之间的颗粒。 问题是,在较小的比例增加能源。 核心的原子需要更多的能源来打破除了拆除的一个电子从轨道,例如。

一个小规模的群的高能量的虚拟引力将会产生一个令人难以置信的密集的能源,这是问题的开始。 重心应该遵守所有形式的能源,但在这里我们要产生一个无限数量的高能粒子,这将建立一个强大的引力场。 您可能会看到什么困难。 通过这一天结束,所有的计算已经来到一大堆的无限飞来飞去。

在电磁学以及其他的相互作用的量子计算开始偶然在一个非常小的比例,称为"马克斯*普朗克长",约10-35米远小于一个原子。 赞扬的传统,注意到物理学家们不知道的物理尺度小于马克斯*普朗克的长度。 在这些尺度,量子力学说,你可以体验到黑洞,有一个事故和空间-时间是凹陷的,当你看看他如此接近。 有一个勇敢的新世界。

我们尽量避免这些冲突的理论过这个过程称为"重整"的。 重归一化仅仅是一个有趣的表达方式,我们进行计算达到一定规模和随后停止。 这可以让你摆脱无限在大多数理论和只是呼吸。 由于大多数部队仅包括这两者之间的差异能量不要紧,您计算出的总数或没有。

然而,不是每个人都如此乐观的看着它。 伟大的理查德*费曼注意到:

"游戏,我们玩的,在技术上被称为"重整"的。 但无论如何聪明的话,它不叫,我认为这是一个疯狂的过程。 采取这样的焦点法,我们无法证明甚至对自己的理论的量子电动力学的数学上的自给自足。 令人惊讶的是,这个自给自足是不证明的日期,我怀疑这一重整不是数学上合法的。"

放弃这些反对意见。 事情变得更糟糕的是,当我们谈论的严重性。 事实上,因为(不同于电磁)重力影响的所有粒子、无限的能量将意味着不同的曲线。 重整,即使在最好的情况下,不会的工作。 我们摆脱无限的。

我们怎么知道的?
我们没有理论的量子引力,但也有一些想法什么应该是一个成功的理论。 例如,应该引力,因为重力似乎是扩展到整个空间,引力(如光子)必须无质量上。 运载重量(如W和Z色子)只有很短的距离。

但是那不是全部。 事实证明,没有一个独特之间的连接古典和量子理论。 例如,电磁导致的电费和电流。 来源是数学上描述为矢量,事实证明,矢量产生粒子的介质旋1. 事实证明,调解人与奇旋转,将产生的力量,这将推动走同样的颗粒。 事实上,两个电子互相排斥的。

广义相对论,另一方面,被称为"张的理论",因为它拥有各种来源有关的压力、流量和密度分布。 量子版本的张的理论将有颗粒调解人与转2. 你可以想象,引力是旋2. 和你猜对了,这些微粒会被吸引住了。 奇怪的是,颗粒的吸引彼此的引力的。

我们知道点什么需要引力的。 但是做什么用的所有这些无限的,没有人知道。

资料来源:brainswork.ru

标签

另请参见

新&值得注意