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細思極恐的事實:愛因斯坦的廣義相對論,和目前的宇宙存在矛盾

引力是人類最熟悉的一種力,它最先由牛頓系統(tǒng)歸納總結,變成了牛頓萬有引力定律,從星球運行到細胞分裂都受到了牛頓萬有引力的影響。

然而牛頓的引力理論并不是完美的,19世紀末到20世紀初,以愛因斯坦為首的新派物理學家門發(fā)現(xiàn):在強引力和近光速運動過程中,牛頓的萬有引力定律是失效的,哪怕是預測水星近動問題,牛頓萬有引力的計算結果和實際觀測結果也存在無法容忍的誤差。

基于這種情況,愛因斯坦以光速不變且不可被超越為基礎,創(chuàng)立了廣義相對論這一新的引力理論,在廣義相對論中,宇宙時空變成了充滿彈性的薄膜,質(zhì)量不同的天體在薄膜上壓出了凹陷,而這種凹陷會偏轉(zhuǎn)光前進的角度,如果凹陷過于深的話,還會產(chǎn)生黑洞。

在廣義相對論的指引下,物理學家用日全食時太陽背后星光的位置,與夜晚同一方位恒星的位置進行對比后,確定了太陽引力確實會偏轉(zhuǎn)后方恒星發(fā)出的光。

同樣是靠著相對論,天文學家在宇宙中發(fā)現(xiàn)了黑洞,發(fā)現(xiàn)了引力波,發(fā)現(xiàn)了引力透鏡,但這就能證明廣義相對論是正確的嗎?

要知道從愛因斯坦提出廣義相對論開始,物理學界就有了不同的聲音,因為這個理論太過顛覆性,所以諾獎委員會也沒給愛因斯坦的廣義相對論頒獎,在這種情況下,今天的物理學界仍在尋找廣義相對論的破綻,而且他們似乎真的找到了。

目前最新的有關廣義相對論的破綻,位于百億光年外的宇宙深處,是宇宙學家們在研究可觀測宇宙的大尺度結構時發(fā)現(xiàn)的。

簡而言之就是

宇宙學家們發(fā)現(xiàn)我們的宇宙正在加速膨脹,絕大部分星系都在遠離地球和銀河系,且距離地球越遠的星系遠離的速度越快,但根據(jù)廣義相對論的引力場方程,我們的宇宙應該是穩(wěn)恒態(tài)才對,廣義相對論并不允許一個動態(tài)的宇宙出現(xiàn)!

但目前所有的觀測結果卻都表明,宇宙確實是在加速膨脹,這種與廣義相對論相違背的情況出現(xiàn)后,物理學家們只能設想宇宙中還存在暗物質(zhì)和暗能量,這兩個廣義相對論中沒能預言的因素,導致了目前宇宙加速膨脹的發(fā)生。

在這種情況下,愛因斯坦廣義相對論這個有關于引力的理論就必須得到修正了,因為暗物質(zhì)和暗能量加起來占了宇宙質(zhì)能總量的95%,而廣義相對論描述的普通物質(zhì)之間的引力作用,只占了全宇宙質(zhì)能總量的5%,有高達95%的范圍是廣義相對論沒有概括的!

種種跡象都表明,廣義相對論需要像當年的牛頓萬有引力定律一樣被修正,即加入有關暗物質(zhì)和暗能量的內(nèi)容,那么人類文明的下一個引力理論會是什么呢?

霍金生前研究的量子引力論也許是一條出路

所謂量子引力論,就是把解釋微觀世界的量子力學和解釋宏觀宇宙的廣義相對論相結合的新引力理論,雖然物理學界早在20世紀下半葉就開始為這個理論而努力,但包括費曼在內(nèi)的老一輩物理學家,以及包括霍金和基普索恩在內(nèi)的21世紀物理學家,都還沒能完成量子引力論的構建,因為兩個理論太難自洽了。

比如量子力學認為萬物是由基本粒子構成的,因此也該有引力子存在,但廣義相對論認為引力是時空彎曲引起的,而不是什么引力子的交換。

再比如廣義相對論坦言自己會在黑洞奇點處失效,但奇點附近的量子效應又是真實存在的,又無法與相對論兼容了。

以上種種矛盾,都決定了新理論是很難在短時間內(nèi)被創(chuàng)造出來的,而下一位比肩愛因斯坦的天才物理學家又不知道什么時候才能出現(xiàn),所以在可以預見的未來,廣義相對論的缺陷將長期存在。

不過好在目前的應用科學還很落后,完全沒涉及到廣義相對論中關于大尺度宇宙的部分,所以缺陷暫時不會影響到人類文明。

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