时间的概念差异如何使量子力学和广义相对论不兼容?
时间上没有概念上的差异,这使量子力学和广义相对论不相容。
恰恰相反,量子场论不仅从一开始就完全是相对论的,而且还可以在广义相对论的弯曲背景下很好地表述。当然,存在技术上的挑战和概念上的困难(缺少全局定义的惯性参考系意味着不存在粒子的独特分解;看到同一场的观察者可能不会同意他们所看到的粒子含量),但是理论效果很好。
当我们尝试将时空的度量标准从惰性背景转换为由物质来源的动态场时,就会出现不兼容的情况。量子场论方法将规定该场只是另一个量子场。但是,这是行不通的:这样一种量化的引力理论变得发散(不可归一化)。
没有明显的方法可以解决这一难题,至少没有一种我们认为令人满意的方法。一种可能的解决方法称为半经典重力,它基本上说不,根本就不需要对重力场进行量化。这是不礼貌的,令人不满意的,但是在我们可以使用的所有观测方案中,它都能产生正确的结果。其中存在一个问题:关于什么可以作为更好的理论,我们从自然界没有观察到暗示。
无论如何,所有这些都与将引力变成动态量子场有关。它不会影响(相对而言)在广义相对论的弯曲背景上简单地进行量子场论的更为简单的练习。
所以从我们在地球上的有利位置来看,如果时空是完全平滑的,由气体云引起的背景光的间隙应该和气体云就在我们旁边一样窄。但是,如果时空是泡沫状的,那么在数十亿光年范围内传播的光就会扩散开来,改变缝隙的宽度。
但是天文学家没有发现任何泡沫的迹象,不过这并不意味着它不存在。这只是意味着,如果时空是泡沫的,我们需要超过180亿光年才能用我们目前的技术看到它。但研究结果排除了一些量子引力模型。如果未来的实验确实发现了泡沫的迹象呢?这将是我们进入量子引力世界的第一个窗口,这是物理学家自20世纪50年代以来一直在寻找的东西,它将颠覆我们的物理学!
量子力学认为力是由粒子的交换而来的,电磁力是由光子交换而来,弱力是由弱规范玻色子交换而来,强力是由胶子交换而来. 而引力无法进行“量子化”.广义相对论认为引力就是空间弯曲而导致的
二是建立基础不同:相对论认为引力是时空扭曲的表现,这是建立在时空可以无限细分的基础上,时空是平滑连续的,而量子力学认为时空是不连续的,是一份一份的,存在最小的不可分单位。