近年来，好莱坞科幻大片几乎都涉及人类进入第三类文明，如大片大片“星际迷航”。人类进入第三类文明所面临的两个最大问题是引力和超光速运动。前者涉及引力困扰人类近五个世纪的根本原因，后者涉及相对性的基础，这是当代物理学中两个最大的问题。
虽然当代物理学家已经耗尽了他们所有的智慧来试图解决这两个谜团，但他们仍然没有任何好处，甚至是悲观的，对这两个问题的理解，当代物理学家和近一个世纪以前的爱情在爱因斯坦时代没有任何进步。
当代理论物理学家似乎感到筋疲力尽。
事实上，早在1956年杨振宁和米尔斯建立杨一米的规范场理论时，理论物理学就开始被淹没在粒子物理学的辉煌进展中。然而，量子物理学的进步并没有为引力这两个主要问题和相对性基础提供任何有用的信息。相反，它使问题复杂化并导致了一个新的更深层次的问题。 ，量子理论和相对论，它们更完整。
让我们把注意力转回到一个世纪前创造的狭义相对论。
1905年，伯尔尼专利局的工作人员爱因斯坦在德国物理杂志“物理笔记”上发表了五篇论文。其中一个主题是“运动身体的动力学”，它重写了现代物理学的面貌。 。几年后，爱因斯坦的大学物理教师闵可夫斯基称爱因斯坦的新理论为“相对论”，即运动是相对的。爱因斯坦本人称这一理论为“狭义相对论”，以区别于后来引入的更为笼统的“相对论”，包括广义相对论。
在引入狭义相对论之后，它并未立即引起物理学领域的广泛关注。支持这一理论的物理学家是普朗克。
狭义相对论的基础是基于两个实验事实。第一个是光速恒定的原理，第二个是运动定律的普遍原理，即力学运动定律，可以应用于电动力学。
爱因斯坦的狭义相对论在下个世纪经历了任何理论和实验验证，到目前为止尚未发现。
实质上，狭义相对论在协调运动定律方面是成功的。然而，这种理论限制了人体运动的速度 - 任何宏观物体的运动速度都不超过光速。从那时起，人类试图以超光速到达遥远的星系已成为一个梦想。
为什么物体的运动不超过光速？狭义相对论似乎给出了解释。这是因为当物体的速度增加时，其惯性质量也会增加，直到达到光速时达到无穷大。因此，光速是运动的极限。
为什么光速是运动极限？要达到这个问题的核心，首先必须从狭义相对论出发。正如爱因斯坦所说，这一理论试图将运动定律转化为电动力学。我们知道，在电动力学中，任何物体都不能超越光速，也就是说，仅在动力科学中，运动不会超过光速。进一步说，在量子理论的语言中，所谓的电动力学仅涉及可以耦合电荷的运动过程。如果存在一种不与电荷耦合的运动类型，则这种类型的运动没有任何运动速度限制，并且可能超过光速。
在过去的几十年里，科学家确实观察到了超光速运动。在大规模上，在天文观测中发现了超光速运动的集群。在小范围内，观察到比光速移动得快的粒子。它们甚至被称为“快速”，意味着粒子的移动速度比光速快。
但为什么这些超光速运动存在呢？相对论本身并没有给出答案，而量子理论也无法回答。因为量子理论没有提供关于未与电荷耦合的运动过程是否可以超过光速的信息，量子理论究竟是什么样的理论呢？
量子理论源于普朗克1900年对黑体辐射的研究。
为了合理地解释黑体辐射现象，普朗克引入了最小的能量作用单位 - 能量量子的概念取代了被认为在微观上连续的能量流。世界。就像几年后爱因斯坦的相对论一样，量子理论在当时并没有引起人们的注意，直到后来爱因斯坦在论文中采用量子概念来解释光电效应。因此，建立量子理论，为爱因斯坦做出了巨大的贡献。
20世纪30年代，量子理论与电磁场理论的结合形成了量子场论，极大地推动了量子物理学的进步。
与相对论一样，量子理论的局限性很快就被发现了。如果相对论给人类带来运动不能超过光速，那么量子理论会给人类带来人类无法同时测量粒子的速度和位置。这使得爱因斯坦后来成为量子理论的怀疑论者 - 不确定性原理，也被称为不确定性原理。
对于这个原则，爱因斯坦和波尔在整个欧洲物理学界，在20世纪30年代早期爆发了几次轰动。尽管这些论点并未导致当时的结果，但在20世纪60年代，贝尔提出了着名的贝尔不等式。
根据这种不平等，可以确定波尔和爱因斯坦是正确的。二十年后，随着激光技术和单光子粒子测量技术的发展，人们终于可以在实验室条件下验证贝尔。美国和欧洲的两个实验小组先后获得了数据。该实验支持了玻尔的观点。量子理论对自然的描述是完整的，爱因斯坦所谓的“隐变量”理论是错误的。也就是说，在量子理论的深层意义上，没有隐藏变量可以决定粒子的量子行为。
话虽如此，人们自然会问，既然量子理论对自然现象的描述是完整的，为什么使用量子理论来描述引力是不成功的呢？在20世纪的两种理论中只有一种理论吗？对？这个问题确实是当代物理学家深刻思考的问题。
事实上，相对论只是一种“现象学理论”。从哲学的角度来看，既然现象学理论只是基于对现象的描述，而不是揭示机制，它就不会逃脱命运的取代。通过新理论。
然而，量子理论是不同的。量子理论不是现象学理论，而是揭示本质的理论。虽然它的数学基础需要进一步改进，但它是一种直接反映本质的理论。因此，物理学家将这一理论称为“绝对理论”。例如，还有热力学第一定律，即能量守恒定律，热力学第二定律，即熵增原理。这些理论被称为“绝对理论”。
话虽如此，人们自然会理解为什么量子理论和相对论联合在一起时发生的量子引力理论不会成功。原因在于一个是现象学理论，另一个是“绝对理论”的基本原理是不同的。不会合并在一起。
无论如何，进入第三类文明永远无法绕过引力的本质问题。
自20世纪60年代以来，如超空间理论，弦理论试图开辟一种新的方式来揭示引力的本质，绕过相对论和量子理论，但仍未见到曙光。超空间理论试图增加空间维度来重新解释引力。然而，一个不可避免的问题是，一旦空间维度超过四维，那么重力就会成为其中的短程相互作用。显然，超空间理论被消除了。候选人。
那么弦理论呢？到目前为止，人们无法判断哪种弦理论和经典量子理论是优越的。从实践的角度来看，经典量子理论的数学处理是成熟的，所用的数学方法很简单，弦理论所采用的数学处理过于复杂，没有优势。
弦理论目前仅在引力现象的描述中，并没有深入到引力的本质。从物质中获得的重力的性质仍然是未知的。因此，嘈杂的弦理论现在似乎已成为几乎没有物理内涵的数学游戏。
人类正试图进入第三类文明，即引力的来源，光速运动始终是一个无法避免的问题。 20世纪物理学的进步并未揭示这两个谜团，甚至在一定程度上削弱了人们对两大问题难度的理解。到目前为止，21世纪的物理学家已经面临这两个主要问题，但仍未找到入口。进入第三类文明的人类之路仍然漫长。
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