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量子力学■现代物理学的困境——量子力学和相对论之间的矛盾( 二 )


然而 ， 当把所有这些可能的碰撞加起来时 ， 就又会遇到麻烦 。 这些粒子的相互作用有无数种可能的组合 。 而在自然界中 ， 无论何时出现无穷大 ， 都无法取得进步；没有进步 ， 就无法做出预测；没有预测 ， 就没有科学 。
幸运的是 ， 几十年前 ， 一些杰出的物理学家发现了一些窍门 。 通过巧妙的操作 ， 他们成功地把所有的数学术语都集中到有限的几个地方 。 无穷大仍然存在 ， 但由于方程的存在 ， 可以将无穷排除在外 。 所以 ， 即使我们的理论不能预测所有的事情 ， 但通过将无穷排除在外 ， 我们可以取得一些进展 ， 并预测一些事情 。
这就是量子场论的世界 ， 正是由于它 ， 粒子领域取得了令人难以置信的进步 ， 以及它们与四种基本力的相互作用的方式 。 但是哪一种力是难以被吸收的呢？
这就引力！
那么 ， 我们该如何应对呢？
其中一个问题是重力并不像其他力一样 。 时空是所有粒子炫耀自己的舞台 。 广义相对论告诉我们 ， “舞台”也是有生命的 。 它在粒子的影响下发生弯曲和翘曲 ， 这种弯曲和翘曲改变了它们的运动方向 。 所以当物理学家从量子场的角度研究基本的电子-光子相互作用时 ， 我们就会有遇到麻烦 。 因为 ， 我们不仅要考虑光子和电子相互作用的每一种可能的组合和排列 ， 还要考虑它们所有可能的时空配置！
无穷大是无法处理的 。 但我们又不能假装他们不存在 。 我们无法用已知的测量数据来弥补 。 数学太复杂了 ， 我们无法使它简单到足以解决这个难题 。
但还是有希望的 。 一些聪明的想法 ， 如弦理论 ， 正试图解决这些问题 。 但必须指出的是 ， 在过去几十年里 ， 这种理论都没有取得多大的进展 。
这就是为什么像黑洞和早期宇宙这样的地方对理论物理学家如此有吸引力 。 它们是引力强大的地方 ， 通过研究它们 ， 我们希望能对如何正确对待引力有一个大致的了解 。
但与此同时 ， 我们希望能够找到物理学圣杯 ， 它能一劳永逸地解决现代物理学最大的问题 。
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