物理书《变化》中认为引力量子化是可行的,你怎么看引力量子化这个问题?
我赞同网友《追风112358》的关点,就不再重复了!
谢邀。
引力量子化的学术名词是“量子引力”,下面就简单介绍一下这个概念。
简介量子引力(Quantum gravity)是一个理论物理学领域的概念,它试图根据量子力学的原理描述引力,并且量子效应不可忽视,例如近似紧凑的天体物理对象,其中重力的影响很强。
目前了解的重力是根据爱因斯坦的广义相对论,它的框架内制定了经典物理学。另一方面,物理学的其他三个基本力量是在量子力学和量子场论的框架内描述的,用于描述物理现象的形式完全不同。有时人们认为,重力的量子力学描述是必要的,理由是人们不能将经典系统与量子系统一致。
虽然可能需要量子引力理论来将广义相对论与量子力学原理相协调,但是当通过引力子玻色子将量子场理论的通常方式方法应用于引力时,会出现困难。这一困难或者问题主要在于,以这种方式获得的理论不可重新规范化,因此不能用于进行有意义的物理预测。因此,理论家对量子引力问题采取了更为激进的方法,最流行的方法是弦理论和环量子引力。虽然有一些量子引力理论,如弦理论,试图将引力与其他基本力量统一起来,其他的,如环量子引力,没有做出这样的尝试; 相反,他们努力量化引力场,同时保持与其他力量分开。
严格来说,量子引力的目的只是描述引力场的量子行为,不应该与将所有基本相互作用统一到一个数学框架中的目标相混淆。量子引力理论也是所有已知相互作用的大统一,有时被称为万物理论(TOE)。虽然对目前对引力的理解的任何实质性改进将有助于进一步努力实现统一,但量子引力的研究本身就是一个领域,各种分支都有不同的统一方法。
制定量子引力理论的困难之一是,量子引力效应仅出现在普朗克尺度附近的长度尺度上,并且能量相当于远远高于目前可通过高能量获得的尺度。
因此,物理学家缺乏可以区分已经提出的竞争理论的实验数据
图 该图表示量子引力(Quantum gravity)在物理理论层次结构中的位置
引力量子化难度重重在所有能量尺度上将这些理论联系起来的许多困难来自于这些理论对宇宙如何运作的不同假设。
广义相对论将引力模型作为时空曲率:在John Archibald Wheeler的口中,“Spacetime告诉物质如何移动;物质告诉时空如何弯曲”。另一方面,量子场论通常是在狭义相对论中使用的平坦时空中制定的。目前还没有任何理论成功地描述了以量子力学为模型的物质动力学影响时空曲率的一般情况。如果人们试图将引力视为另一个量子场,那么所得到的理论就不是重新规范化。即使在时空曲率是先验固定的更简单的情况下,发展中的量子场理论在数学上也变得更具挑战性,物理学家在平面时空中使用量子场理论的许多观点已不再适用。
图 引力量子化概念图
结论总之,引力量子化还是困难重重,希望大家客观对待,勿信谣言。
欢迎关注。
量子力学和经典力学有什么不同?
个人理解量子力学在于这个“量”上,就是说微观粒子的存在方式都是一份一份的,而不是无限可分割的,当一个基本粒子再“分割”时(这种分割是客观的分割,而不可能是人为的),分割后的粒子已经是一种性质的别的物质了。比如当光子从电子中“分割”出来(即跃迁出来)时,光子已经不具备电子的性质了,成为新的物质(有人直接把它当做能量,而严格地说光子是物质)。从量子力学角度上讲,超弦理论是对的,即超弦是最小的量子,再也不能分割,它有自身的结构与功能。量子性与宏观世界的系统性很相似,可以说量子性就是微观世界的系统性。从量子的“分割”特性上可知,我们现在发现的六十几种基本粒子,只是从人类认识、发现的角度上讲的,它们并不是客观的最基本的粒子,超弦或者以其它方式客观存在的最小粒子才是最基本的粒子。
经典力学就像实实在在的金銮宝殿,量子力学就像这些宝殿下虚无缥缈的祥云。确定的宝殿,构建在不确定的云雾之上,就像神话故事中的琼楼玉宇。事实上,现实可能比任何神话都更让人难以理解。
经典力学和量子力学就是看似对立,实则同源的两套物理规则。
经典力学经典力学现在一般分为相对论经典力学和非相对论经典力学两大类。
非相对论经典力学是以牛顿运动定律为基础,描述宏观低速状态下的物体运动,同时包括拉格朗日力学与哈密尔顿力学,他们彼此等价,只是表述方式不同。
相对论经典力学就是狭义相对论,用于描述宏观高速状态下的平直空间中物体运动。同时包容描述宏观低速的非相对论经典力学的计算结果。而广义相对论则是描述宏观高速且有引力状态下的物体运动。
经典力学建立在物体的运动能与时间和空间之间建立起确定的函数关系。
量子力学量子力学的一个基本观点是微观粒子的行为不能与空间和时间建立确定的函数表达。也就是说,我们无法同时知道亚原子粒子准确的位置与速度,故量子力学是非经典的。
量子力学描述的是微观粒子的运动,更准确的说是微观低速的状态描述,但后来人们发现微观世界的粒子都是在高速运动,所以发展出了解决微观高速问题的量子场论。
另外量子力学对“力”的物理图景,与经典力学也完全不一样。在量子力学中,力被看成是由一个一个能量包相互交换造成的,这个能量包就是“量子”,而不同的力由不同的能量包,即不同的“量子”交换造成。
量子学家们成功找到了对应电磁力、强力、弱力的不同微粒子,而属于宏观效应的引力却不在此列。
区别与思考如果说,以牛顿运动定律为基础的经典力学,从宏观的角度构建了我们对世界的常识,那量子力学就如同异端一般,从微观角度彻底粉碎了这些常识。
确定与不确定,连续与不连续,是在经典力学与量子力学解释下的世界,给人们带来的最矛盾的认知冲突。
同样的科学体系下,不同的着眼点让物理学家得出了两种不同的答案。似乎世界在极大与极小两个尺度,遵循着完全不同的物理规则,看似矛盾对立。但从根源上说,世上所有相反的东西都可能是相同的。像光和暗,混沌未明时,两者相安无事。
而在宗教中,人们往往把堕落的神称为恶魔,但其本质实际是一样的,正是这样的联系,让量子力学极易被各种世俗智慧所利用,成为科学解释各种神秘现象的终极厉器。
因为世俗没有科学领域的那种清晰的概念认知,相对科学的较真,世俗更喜欢模棱两可。所以人人都爱量子力学,纵情地演绎它的不确定描述,而忽略它的研究对象与研究领域,以及数学语言。人类语言的艺术在科普领域变成了“语言的诅咒”。
总结在牛顿时代,人类还洋洋得意地认为可以预言万事万物的运动轨迹,而进入量子时代,大自然似乎变得固执己见,令人摸不着头脑,而且完全不在意人类是否理解。
即便有这些不同,甚至矛盾冲突,但各种物理理论之间却是相通的。如果稍微有点数学思维就会发现,描述宏观高速有引力的广义相对论除去高阶项,就变成了描述宏观低速有引力的万有引力;狭义相对论除去高阶项,就变成了牛顿力学;微观低速的量子力学除去高阶项,就变成了宏观低速的经典力学。
虽然如今物理学界有如此多的理论,却没有一个能把另一个完全推翻,无非是适用于不同的领域,而现在物理学家追求的则是能否用同一理论来描述更大范围的现象而已。
欢迎欢迎@想法捕手,读科学,聊宇宙。