科普:为何时间让物理学家头痛
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为什么时间让物理学家头痛
[玫瑰] 多年来,物理学家一直梦想能够找到一种完美的终极理论,可以解释宇宙间的一切奥秘,从自然界中各种形式的作用力,到宏观世界中行星和恒星的运行,再到微观世界中粒子的行为方式,等等。
2014年12月06日 10点12分 1
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要实现这一点,他们首先需要做的就是将广义相对论和量子力学这两大物理学理论统一起来。
2014年12月06日 10点12分 2
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作为现代物理学的两大基石,广义相对论适用于大尺寸的宏观世界,量子力学针对的则是微观世界。 阻碍这两者完美结合的最大绊脚石就是时间问题,因为这两种理论对于时间的描述存在很大的分歧。 近一个世纪前,爱因斯坦提出,时间并非如人们原本以为的那样,是构成现实世界的基本要素之一。 在他创立的广义相对论里,时间和空间不是互不相干的,而是一个统一的整体,称之为时空。 时空会因物质和能量的存在而发生扭曲并形成引力。 根据广义相对论,时空是一个不可分割的整体,并不存在单独的时间系统。
2014年12月06日 10点12分 3
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现实生活中之所以会感觉到时间的存在,只是因为人们通过各自不同的角度观察事物,造成时空被人为割裂成时间和空间,从而产生一种错觉。 在量子力学中,情况则变得迥然不同。对于量子力学来说,一套独立的时间系统的存在似乎是必不可少的。因为量子力学中为了定量地描述微观粒子的状态,引入了与时间密切相关的波函数概念。 这一函数可体现出某一时刻微观粒子在空间中出现的概率的波动情况。 显然,从现有情况看,广义相对论和量子力学在时间问题上的确存在不可调和的冲突。那么,这两大理论究竟谁对谁错,谁该在此问题上做出让步呢?很遗憾,在物理学界,这至今仍是悬案一桩,各种观点众说纷纭,尚未有权威性的结论问世。 有人坚信,爱因斯坦的广义相对论是
正确的
,必须对量子力学做出修正。一些持这种观点的物理学家曾对量子力学定律重新进行改写,试图撇清其与时间的关系。 他们强调,世上其实本没有时间,它只不过是人们头脑中臆想出来的一种概念,因此量子力学应该摒弃以时间作为参照物,而选择其他更为可靠的参照体系。 也有人不赞同这样的观点。在一些物理学家看来,时间不仅真实存在,而且是构成现实世界的最基本要素。
2014年12月06日 10点12分 4
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他们提出了一种称为量子引力图论的新设想,认为在宇宙形成之初先有了时间,之后才出现空间、引力等。 此外,还有一些学者对时间问题持举棋不定的态度。他们认为,无论是爱因斯坦的广义相对论还是量子力学都存在瑕疵,不够完美。也许时至今日,我们还尚未搞清楚时间究竟是怎么回事儿。
2014年12月06日 11点12分 5
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