量子理论
如果说广义相对论是现代物理学的两大支柱之一,那么量子理论作为我们借此了解基本粒子以及凝聚态物理的基础理论就是现代物理的另一支柱。然而,如何将量子理论中的概念应用到广义相对论的框架中仍然是一个未能解决的问题。
量子场论
作为现代物理中粒子物理学的基础,通常意义上的量子场论是建立在平直的闵可夫斯基时空中的,这对于处在像地球这样的弱引力场中的微观粒子的描述而言是一个非常好的近似。而在某些情形中,引力场的强度足以影响到其中的量子化的物质但不足以要求引力场本身也被量子化,为此物理学家发展了弯曲时空中的量子场论。这些理论借助于经典的广义相对论来描述弯曲的背景时空,并定义了广义化的弯曲时空中的量子场理论。通过这种理论,可以证明黑洞也在通过黑体辐射释放出粒子,这即是霍金辐射,并有可能通过这种机制导致黑洞最终蒸发。如前文所述,霍金辐射在黑洞热力学的研究中起到了关键作用。
量子引力
物质的量子化描述和时空的几何化描述之间彼此不具有相容性,以及广义相对论中时空曲率无限大(意味着其结构成为微观尺度)的奇点的出现,这些都要求着一个完整的量子引力理论的建立。这个理论需要能够对黑洞内部以及极早期宇宙的情形做出充分的描述,而其中的引力和相关的时空几何需要用量子化的语言来叙述。尽管物理学家为此做出了很多努力,并有多个有潜质的候选理论已经发展起来,至今人类还没能得到一个称得上完整并自洽的量子引力理论。
一个卡拉比-丘流形的投影,由弦理论所提出的紧化额外维度的一种方法量子场论作为粒子物理的基础已经能够描述除引力外的其余三种基本相互作用,但试图将引力概括到量子场论的框架中的尝试却遇到了严重的问题。在低能区域这种尝试取得了成功,其结果是一个可被接受的引力的有效(量子)场理论,但在高能区域得到的模型是发散的(不可重整化)。
圈量子引力中的一个简单自旋网络
试图克服这些限制的尝试性理论之一是弦论,在这种量子理论中研究的最基本单位不再是点状粒子,而是一维的弦。弦论有可能成为能够描述所有粒子和包括引力在内的基本相互作用的大统一理论,其代价是导致了在三维空间的基础上生成六维的额外维度等反常特性。在所谓第二次超弦理论革新中,人们猜测超弦理论,以及广义相对论与超对称的统一即所谓超引力,能够构成一个猜想的十一维模型的一部分,这种模型叫做M理论,它被认为能够建立一个具有唯一性定义且自洽的量子引力理论。
另外一种尝试来自于量子理论中的正则量子化方法。应用广义相对论的初值形式(参见上文演化方程一节),其结果是惠勒-得卫特方程(其作用类似于薛定谔方程)。虽然这个方程在一般情形下定义并不完备,但在所谓阿西特卡变量的引入下,从这个方程能够得到一个很有前途的模型:圈量子引力。在这个理论中空间是一种被称作自旋网络的网状结构,并在离散的时间中演化。
当前进展
在引力和宇宙学的研究中,广义相对论已经成为了一个高度成功的模型,至今为止已经通过了每一次意义明确的观测和实验的检验。然而即便如此,仍然有证据显示这个理论并不是那么完善的:对量子引力的寻求以及时空奇点的现实性问题依然有待解决;实验观测得到的支持暗物质和暗能量存在的数据结果也在暗暗呼唤着一种新物理学的建立;而从先驱者号观测到的反常效应也许可以用已知的理论来解释,也许则真的是一种新物理学来临的预告。不过,广义相对论之中仍然充满了值得探索的可能性:数学相对论学家正在寻求理解奇点的本性,以及爱因斯坦场方程的基本属性;不断更新的计算机正在进行黑洞合并等更多的数值模拟;广义相对论最后一个预言(引力波)已被证实,人类探测到了引力波,对宇宙的认识将会到达一个新的领域。在爱因斯坦发表他的理论九十多年之后,广义相对论依然是一个高度活跃的研究领域。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。
在中国历史上,诸葛亮是一个家喻户晓的名字。作为三国时期蜀汉的丞相,他以卓越的详情
“乐不思蜀”是一个广为人知的成语,它源自三国时期蜀汉后主刘禅的故事。这个成语详情
在中国历史上,刘邦作为西汉的开国皇帝,他的统治过程中充满了权力斗争和复杂的人详情
在明朝晚期的抗清斗争中,袁崇焕与毛文龙两位将领的名字常常被提及。袁崇焕因杀毛详情
在北宋末年发生的“靖康之耻”是中国历史上的一大悲剧,国家遭受了前所未有的屈辱详情
在三国历史的关键时刻,荆州的守护者选择对于蜀汉来说至关重要。虽然历史上由关羽详情
在三国历史的转折点中,关羽失守荆州是一个具有标志性的事件。作为蜀汉的重要将领详情
在中国历史上,有许多杰出的发明家为科技进步做出了巨大贡献。其中,马钧是东汉时详情
在中国古代历史上,李承乾是唐太宗李世民的长子,因其才华出众和特殊的身份备受关详情
在中国古代历史上,李承乾是唐太宗李世民的长子,因其才华出众和特殊的身份备受关详情
在中国古代历史上,有许多人物因其卓越的才能和权力而闻名于世。其中,霍光便是一详情
元朝作为中国历史上的一个统一大一统王朝,不仅在政治、经济上有着重要的地位,而详情
北宋时期,中国历史上的一个繁荣时代,不仅在文化、经济上有着显著的成就,其国土详情
在中国古代历史上,“靖康之耻”是一个令人痛心疾首的事件。这一事件发生在北宋末详情
三国时期,诸葛亮的名字如同璀璨的星辰,其智慧与忠诚成为了后世传颂的佳话。然而详情
在中国古代封建社会中,皇位的继承有着严格的规定。其中最为人熟知的便是“嫡长子详情
在中国古代历史上,女性往往被排除在政治舞台之外,但赵姬却是个例外。她不仅是秦详情
唐朝中后期,藩镇割据成为朝廷的一大痼疾,节度使这一职位逐渐演变成了威胁中央集详情
杨玉环,即杨贵妃,是中国唐朝历史上著名的女性人物,以其美貌和才艺深得唐玄宗宠详情
在明朝历史上,宦官这一特殊群体多次成为影响朝政走向的重要力量。其中,冯保便是详情
1258年,蒙古帝国在其扩张的过程中发生了一件重大事件,即蒙古大军攻克并洗劫详情
在中国古代历史上,有一位皇帝的崛起之路尤为引人瞩目,他就是南朝宋的开国皇帝刘详情
在历史的长河中,有一场战争以惨烈著称,却在最绝望的时刻上演了逆转的奇迹——那详情
在中国古代历史上,长平之战是一场影响深远的军事冲突,它不仅改变了战国时期的国详情
在历史长河中,蒙古铁骑和八旗都是以勇猛善战而著称的军队。然而,谁才是更厉害的详情
野狼坡之战,是唐朝历史上一场具有重要意义的战役。这场战役不仅对唐朝的边疆安全详情
在历史的长河中,战争往往是国家之间力量对比、文化碰撞和利益争夺的直接体现。公详情
在中国的历史长河中,有一场战役以其激烈的战斗和深远的影响而闻名于世,那就是明详情
在中国的历史长河中,有许多重要的战役都以其独特的战术和深远的影响而被人们铭记详情
好水川之战是一场发生在1038年北宋与辽国之间的战役。这场战役发生在今天的四详情
浅水原之战是中国历史上著名的战役之一,发生在公元755年。这场战争是唐朝与安详情
雅克萨之战是中俄两国之间的一场重要战役,发生在1858年。在这场战役中,清朝详情
雅克萨之战是中俄两国之间的一场重要战役,发生在1858年。在这场战役中,清朝详情
在中国古代的神话传说中,姜子牙和鬼谷子都是极具智慧和能力的传奇人物。他们分别详情
一、背景介绍 秦始皇陵兵马俑是中国历史上最著名的考古发现之一,被誉为“世界详情
标题:秦始皇10大诡异事件 一、陵墓之谜 1. 兵马俑:秦始皇陵的兵马俑详情
虞姬,中国历史上著名的女性人物,她与项羽的爱情故事被后人传颂不衰。而刘邦,作详情
胤祥没有遭到雍正的清洗,但他在年轻时去世,这一点对于一些历史学家来说存在着一详情
满清十二帝内没有溥仪的画像,只有照片,是什么原因呢? 在满清十二帝中,没有详情
溥仪的文化水平不仅仅是初中程度,尽管他的户口本上写着“初中”,但这并不是他真详情
古人常说“不孝有三,无后为大”,而在皇权社会,皇帝不具备生育能力,可不仅仅是详情
息肌丸是什么东西?真的有这种药存在吗?息肌丸是一种有催情作用的美容香精,塞到详情
赵飞燕服用息肌丸保持美貌,息肌丸是什么东西呢?感兴趣的读者可以跟着趣历史小编详情
历史上绵亿是荣亲王永琪与侧福晋索绰罗氏所生育的王府中的第五子,但其他的孩子都详情
彼岸花,又称曼珠沙华,是一种充满神秘色彩的花卉。这种花通常盛开在秋季,其鲜红详情
在现代社会,我们依赖于各种产品来完成日常生活的各个方面。从智能手机到笔记本电详情
在我们的日常生活中,我们常常会忽视地球上的一些奇妙之处。然而,当我们从太空中详情
在生物多样性的广阔领域中,每一次新的物种发现都像是打开了一扇通向未知世界的窗详情
在这个世界上,有些物品的价值超越了我们的想象。它们不仅仅是物质的存在,更是艺详情
在世界的每一个角落,无论是热血沸腾的球场,还是电视机前的粉丝,都被一位女性棒详情
位于中国云南的九龙河瀑布群,被誉为“中国的尼亚加拉”,是中国最大的瀑布群。这详情
北仑河口,位于中国浙江省宁波市北仑区,是中国大陆海岸线的最南点。这里既有美丽详情
鸭绿江口,位于中国东北地区,是中国大陆海岸线的最北点。这里既有壮丽的山川河流详情
湖北省,位于中国中部,素有“千湖之省”的美誉。全省湖泊众多,水域面积占总面积详情
京九铁路,这条连接北京、上海、香港、澳门等9个省市的铁路干线,被誉为“中国跨详情
在中国古代,丹书铁券被视为一种至高无上的免死金牌,它代表着持有者可以免受一切详情
皮影戏,一种古老而独特的戏剧形式,它以精致的皮革制作人物和动物形象,借由幕后详情
《蔡文姬求情》是一段流传千古的动人故事,其原文充满了深情与哀婉,讲述了东汉末详情
在中国古代,护送重要物品的途中,防盗措施至关重要。以《水浒传》中的故事为例,详情
在中国古典文学中,武侠小说以其独特的文化韵味和丰富的想象力深受读者喜爱。在众详情
在中国的神话传说中,菩提祖师和如来都是佛教的重要人物。他们的身份和地位在佛教详情
在《西游记》这部古典名著中,沙僧是唐僧取经团队的重要成员之一。他曾在天庭担任详情
在金庸先生的武侠小说《天龙八部》中,人物众多,各有各的特色和能力。然而,如果详情
在中国古典小说《水浒传》中,梁山好汉们以其独特的个性和武艺闻名于世。其中,张详情
在中国古代文化中,“九天”与“九泉”是两个充满神秘色彩的概念,它们经常出现在详情
《红楼梦》作为中国古代四大名著之一,以其丰富的人物形象、错综复杂的故事情节和详情