提到相对论和量子力学，可谓无人不知无人不晓，因为这两个理论是现代物理学大厦的两大基石。相对论统治着宏观世界，而量子力学统治着微观世界。
但我们都知道，直到今天，相对论和量子力学也并没有完全融合在一起，两者并不协调。那么相对论和量子力学到底存在着什么矛盾呢？
简单讲，相对论属于经典理论，而量子力学属于量子理论，两者有什么区别呢？
经典理论认为宇宙万物都是可描述的，可预测的，也都是连续的。简单的例子就是，我们每天都能收到天气预报，而天气预报就是对未来天气的描述。
而量子理论恰恰相反，认为我们所在的时空是不连续的，万物都是不可预测的，是不确定的，只能用概率（波函数）来描述。
下面来具体讲一讲相对论和量子力学的“前世今生”。
相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是基于“光速不变原理”和“相对性原理”两大前提的基础上提出来的。
爱因斯坦在研究伟大的麦克斯韦方程组时发现，光速只与真空的介电常数和磁导率有关，与参照系无关。也就是说，光速是绝对的，在任何参照系下都是光速，光速与任何速度叠加之后仍旧是光速。
显然这与伽利略变换（简单说就是速度的叠加）发生了矛盾，也与牛顿的经典物理发生了矛盾。
这说明麦克斯韦方程组与牛顿经典力学（伽利略变换）之间必然有一个是错误的。
经过深入思考（过程是比较复杂的，这里略去），爱因斯坦提出了自己的时空观，认为时间和空间并不是绝对的，而且两者是有机的整体，是不可分割的。
这种思想完全颠覆了统治几百年的牛顿经典时空观，因为牛顿认为时间和空间是绝对的，同时两者是分开的，时间和空间没有任何关系。
这里需要强调一下，狭义相对论认为时间和空间是相对的，但并不是时空是相对的。其实在狭义相对论里，时空并不是相对的，而是绝对的，说白了，“事件”本身是绝对的。何为“事件”？举个例子，你花了5分钟时间看完了这篇文章，这就是一个“事件”，这个事件就是绝对的。
而广义相对论是建立在狭义相对论基础上，加入了引力的概念，从惯性系推广到所有参照系。广义相对论表明，时空并不是平坦的，而是弯曲的。
因此爱因斯坦认为所谓的引力并不存在，它只是时空弯曲的外在表象而已。可以这样简单诠释：时空告诉物体如何运动，而物体告诉时空如何弯曲。
下面说说量子力学。
随着量子力学的发展，出现了不同的分支，比如说量子色动力学，量子电动力学，前者统一了弱力和电磁力，而后者能够很好地描述强力。这两个力学目前来说非常成功。
但唯独遗憾的是，这两个理论中都没有涉及引力，理论中的任何描述都以“引力不存在”为前提。
所以，如何把引力理论加入量子力学，成为摆在科学家们面前的难题。
广义相对论虽然很好地诠释了引力的本质，但由于广义相对论只是在宏观上进行了描述，并没有在微观世界诠释引力的本质，这并不是量子力学下的完美理论。
比如说，根据广义相对论的预测，黑洞中心存在奇点，广义相对论并不能诠释奇点。这也说明，广义相对论对于引力的诠释，在微观世界是不正确的，虽然它在宏观领域如此成功。
于是，量子引力理论成为科学家们追求的目标，也就是将广义相对论量子化，力求在微观世界也让广义相对论很成功。按照这个思路，科学家们相继提出了圈引力理论和量子场论，同时还引申出了更前沿的（超）弦理论。
但科学家们发现，无论哪种理论，距离他们心目中的完美理论还很远，寻找更加完美的量子引力理论也成为了科学家们奋斗的目标。
联系客服
