量子引力

为了解释宇宙开端处的极大密度,物理学试图将描述宇宙整体的广义相对论和处理极小尺度的量子力学结合起来。

宇宙的各种现象可用四种基本力(或相互作用)解释。日常生活中最常见的是作用于长程的万有引力和电磁力。电磁力也可以作用于粒子之间,类似于其余两种短程的相互作用:维系原子核的强力、发生放射性衰变时的弱力。

万有引力非常微弱,无法介入微观粒子的世界,只能在拥有极大质量的物体之间表现出来。广义相对论作为最成功的引力理论,很好地描述了行星、恒星、星系这样无限广阔的世界。至于极小尺度,则需要依靠量子力学。量子力学探究另外三种在原子和亚原子尺度上作用的基本力。

目前,借助引力理论和量子力学,物理学家无法描述当极大与极小汇集到一起时的情形。其实,在宇宙开端,能量密度就高到令人难以想象,将相互冲突的广义相对论和量子力学结合起来非常困难。但是人类仍然在不断地尝试!在结合这两种理论的过程中,衍生了一系列理论:超引力、超弦、圈量子引力……不过,要想得到科学界普遍认可的量子引力理论,需要的能量和距离尺度是难以用实验设备实现的,因而可能无法对这项理论进行验证。

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超弦概念的计算机模拟图。此理论希望能将引力和其他三种基本力统一起来,并认为宇宙的基本粒子(夸克、电子)不是点粒子,而是振动的极细的弦。

大爆炸

-138亿年