半個多世紀過去了,現代科學仍然籠罩著烏云。 問題在于我們對宇宙的理解基于兩種不同的理論。 一是愛因斯坦的廣義相對論,它描述了宇宙中質量最大的物質,例如行星和恒星。 但宇宙中最微小的物質,原子和亞原子粒子,遵循一個非常不同的定律:量子熱。
這兩個定理在各自的領域都是成立的,但是當人們試圖將它們合而為一以發現宇宙的終極奧秘時,就會出現問題。
比如宇宙誕生之初,也就是宇宙大爆燃,那一刻,一個微小的點劇烈爆炸。 經過140億年的宇宙不斷膨脹和冷卻,產生了我們今天看到的恒星、恒星和行星。
然而,如果我們逆轉宇宙的誕生膠片,讓所有分裂的物質重新組合,宇宙仍然會更小、更熱、更致密,我們將回到時間的起點,回到宇宙大爆炸的那一刻。宇宙,宇宙的質量無窮大,體積無窮小,時間也停在那里。
而一旦上述兩套理論在那一刻相遇,它們就會分崩離析。 如果我們結合量子熱力學和廣義相對論來看待整個宇宙的誕生呢?
在宏觀尺度上描述宇宙時,我們使用愛因斯坦的廣義相對論,它描述了引力的工作原理。 廣義相對論將宇宙描述為一個蹦床,這是一種光滑的結構,其中恒星等重物體和恒星等行星可以扭曲和擴展周圍的時空。 根據這個理論,空間的扭曲可以讓我們感受到所謂的重力。
也就是說,月球繞太陽公轉的引力只是月球在太陽造成的扭曲和漣漪所產生的特殊空間結構上的運動。 而廣義相對論預言的光滑起伏的空間并不是整個宇宙。
要從極其微觀的角度來理解宇宙經典物理學與量子物理學,我們必須使用另一組定理,量子熱。 量子熱力學所描繪的宇宙圖景與廣義相對論截然不同,甚至兩者描繪了兩個完全不同的宇宙。
為了理解廣義相對論和量子熱之間的矛盾,我們必須把目光看得非常小。 當我們離開龐然大物的世界,來到微觀粒子領域時,熟悉的一切都可預測的宇宙形象將逐漸被結構極其不確定的世界所取代。
如果繼續縮小,就會顯得比最小物質核中的微觀粒子還要小數十億倍,描述微觀世界的量子熱力學表明,那時的空間結構會顯得波動、混亂,混亂而常識的世界!
在那里,時間和空間都扭曲變形了,傳統的上下左右甚至前后時間的概念都不復存在。 在哪個世界里,很難確定你是在A點還是B點,還是同時在AB點,或者在你到達之前你已經在哪里了!
無法證明的是,量子熱和廣義相對論都在當今社會發揮著它們的魔力。 相對而言,大多數人對量子力學還比較陌生。 就連愛因斯坦也將他的后半生奉獻給了量子熱的研究,但他未能將其與廣義相對論結合起來。 而量子熱已經成功應用于我們生活的各個領域經典物理學與量子物理學,從最常見的燈泡、電子產品到量子通信。 事實上,人類歷史上的下一次重大技術變革就是基于量子熱!