2019-08-29 由 雲團科技 發表于科學

量子引力理論

引力是人類認識的第一個基本力量，但它仍然是最不為人所知的。物理學家可以精確地預測重力對保齡球、恆星和行星的影響，但是沒有人知道力是如何與微小粒子相互作用的。 對量子引力理論的長達近一個世紀的探索，描述了宇宙最小的部分的力是如何工作的，即引力規則書應該支配所有的星系。 量子引力試圖解釋重力如何作用於宇宙中最小的粒子 如果沒有量子引力的理論，那麼宇宙就是混沌，甚至能說它將是混亂的或隨機的，因為這些實際上是正常的物理過程。 廣義相對論的邊緣 在理論物理學中最棘手的問題的核心是這一領域的兩者之間的衝突。 愛因斯坦的廣義相對論取代了艾薩克牛頓關於物體之間簡單的吸引力的概念，這些物體描述了物體周圍的物質或能量彎曲的空間和時間，以及沿著這些彎曲路徑的附近物體，它們的作用就像彼此被吸引一樣。 在愛因斯坦的方程式中，重力是空間本身的形狀。他的理論保留了對經典宇宙的傳統描述，在這個宇宙中，你總是可以放大到更小的空間。

廣義相對論-引力來自時空彎曲

廣義相對論繼續超越天體物理學家對它的所有測試，包括愛因斯坦從未想像過的情況。 大多數專家認為愛因斯坦的理論總有一天會失敗，因為宇宙最終會顯得顛簸，而不是平滑。行星和恆星實際上是原子的集合，而原子又由電子和夸克組成，這些粒子通過交換其他類型的粒子而連接在一起或分裂，從而產生吸引力和斥力。 例如，將磁鐵粘在冰箱上的力可以描述為光滑的經典磁場，但是磁場的細節取決於產生磁場的量子粒子。

在宇宙的四種基本力（重力、電磁力和強、弱核力）中，只有重力缺乏「量子」描述。因此，沒有人確切地知道（儘管有很多想法）引力場是從哪裡來的，或者它們內部的單個粒子是如何作用的。 奇怪的力量 即使引力使我們停留在地面上，並且通常作為一種力，廣義相對論認為它是更多的東西--空間本身的形狀。 其他量子理論將空間視為測量粒子飛行距離和速度的平面背景。忽略空間的曲率對粒子起作用，因為重力比其他力弱得多，當空間被放大到電子這樣小的物體上時，它看起來是扁平的。 引力和空間曲率的影響在更放大的層面上是比較明顯的，比如行星和恆星。

空間

但是，當物理學家試圖計算出電子周圍空間的曲率，儘管它可能是輕微的，但在數學中變得不可能。 二十世紀四十年代末，物理學家發明了一種稱為重整化的技術，用來處理量子力學的變幻莫測。例如，它可以發射一個光子。光子可以分裂成一個電子和它的反物質雙胞胎，正電子。然後，這些對可以發射更多的光子，從而分裂成更多的雙胞胎，等等。 而一個完美的計算將需要計算無限種類的電子活動軌跡，重整化讓物理學家收集到一些難以駕馭的可能性到幾個可測量的數字，像電子電荷和質量。他們無法預測這些數值，但他們可以插入實驗的結果，並利用它們做出其他的預測，比如電子的走向。