量子引力

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“企鹅科普（第一辑）（.shg.tw）”

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量子引力

当今科学领域的最大挑战之一是如何统一20世纪物理学的两大支柱：广义相对论和量子力学。

广义相对论所描述的时空是连续且无限可分的，而量子力学则通过基本粒子及其相互作用来描述物质，其特性就是分离和随机。

它们虽然都成功地勾勒出了真实的世界，但却互不相容。

将二者统一为包罗万象的“量子引力理论”

是许多物理学家努力追求的目标。

目前有两个主要的理论可望成为量子引力理论，从而将广义相对论与量子力学整合到一起，弦理论就是其中之一。

该理论主要研究时空中物质的量子力学性质，其基本观点认为所有的基本粒子实际上都是微小的振动弦，而且宇宙中存在若干紧密弯曲的高维时空，但它们目前都无法被探测到。

尽管科学家们在近半个世纪的时间里耗费了大量的心血进行理论研究，但是弦理论仍未能完成。

另一种理论称为圈量子引力论。

它从广义相对论出发，认为时空本身——而不是时空中的物质——才是更为基本的概念。

把时空量子化意味着宇宙中存在无法再分的最小长度和最短时间，而圈量子引力论中的“圈”

则指的是封闭的几何路径，这种路径可以关联空间中相邻的量子。

正是这些圈的特性决定了时空的形状。

时间会证明弦理论和圈量子引力理论孰是孰非，也可能二者都被推翻，届时就需要有一个全新的理论来统一爱因斯坦的广义相对论与量子力学。

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