作业帮相对论和量子理论的冲突及解答?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/07 12:44:00
相对论和量子理论的冲突及解答?
空间本身是有形状的,当没有任何物质或能量存在时,空间应该是平直光滑的,而当一个大质量物体进入空间后,平直的空间就发生了弯曲凹陷,这就像一条拉得很平很直的床单,当放上一个保龄球时,床单就凹陷下去,所谓引力就是因为这样的空间弯曲而导致的.地球在绕着太阳的轨道上运行,是因为地球滚入了太阳周边弯曲空间的一道“沟谷”,这就是我们通常所说的太阳对地球的引力作用.两个人、两块大石头之间的引力几乎不存在的原因就是,这么小的质量使空间的弯曲几乎为零.因此,普通物体之间的引力作用是可以忽略不计的.,在这里,引力变成了漂亮的几何图景,引力本身并不存在,它只是空间的几何形变所引起的明显结果.引力的本质就这样被广义相对论圆满地解释了.但空间的几何形变却解释不了其它三种力,电磁力、强力和弱力似乎都无法通过空间的褶皱来实现.爱因斯坦曾设想,所有的物质都是空间扭结和振动而形成,换句话说,我们看到的周围的一切,从树和云到天上的星星,都可能是一个幻觉,是某种形式的空间褶皱.若这种思想是正确的,另外三种力也必定与引力一样,是空间的几何形变所引起的必然结果,这样,四种力就统一到空间弯曲的几何学中了,空间弯曲的不同方式会造就不同的力.然而,在微观世界里,空间根本就不是平滑的,而是有无数的粒子在剧烈且永不停息地喧嚣,广义相对论的核心原理——光滑的空间几何概念,在这里被破坏殆尽.,对另外三种力的解释需要量子理论来完成.量子理论研究微观世界里基本粒子的行为,在这个理论体系中,宇宙中所有的物质最终由数百种不同的基本粒子组成,由于质量小到几近于零,这些粒子的运动轨迹变化莫测,毫无规律可循.在这里,力是由粒子的交换而来的,电磁力是由光子交换而来,弱力是由弱规范玻色子交换而来,强力是由胶子交换而来.例如,两个带电粒子间的相互作用实际上是光子在两个粒子间往来“出没”的结果,两个带电粒子通过交换小小的光子而相互影响,这个过程有点儿像两个溜冰的人在传球,通过传球,两个人的运动状态都在受到影响.其它两种力的相互作用也是如此,但是,因空间弯曲所导致的引力是无法通过粒子交换而来的,而且,在微观世界里,粒子的自身质量不仅小到几乎没有,还总是在杂乱无章地运动,它们之间的引力从何谈起?因此,量子理论无法涵盖引力,广义相对论与量子理论不能统一,成为现代物理学最核心的灾难.人们很难相信,在宇宙的微观层面和宏观层面,居然不是一个统一连贯的整体,我们对宇宙最深处的认识居然是由两个分裂的理论拼接起来的.为了能让两个理论协调起来,物理学家做过大量的尝试,他们以这样那样的方法,要么修正广义相对论,要么修正量子理论.虽然一次次的努力都胆识惊人,但结果却一个跟着一个失败.