本系列文章預計會有20個章節(jié)，這套文獻將系統(tǒng)講述物理學本身，這里是第六季第16篇

--本文較長，預計閱讀6min--

我們前面幾個章節(jié)闡述了決定論和隨即論，實際這本質(zhì)就是一場量子力學與相對論的斗爭！誰輸誰贏在我看來各有所理。

我們在前幾季物理學專門講過相對論和量子力學，相對論的基本思想和量子力學思想，以及它們之間的恩恩怨怨，感興趣的朋友可以翻看以前的文章。

今天我們從另外幾個角度來看看二大派系爭論的結果是什么？

【正文】

物理學，一直都有一個偉大的夢想，那就是“大統(tǒng)一”。就像牛頓當時發(fā)現(xiàn)了萬有引力一樣，當時世人覺得牛頓理論簡單而又能夠囊括萬物。

簡言之，世界就是這么的簡單，一個公式而已！

可當時人們所了解的只是這個世界的冰山一角，所謂，夏蟲不可語冰也！

你看，從萬有引力到相對論、再到量子力學、以及混沌學...等等，世間的理論層次不齊，而且誰也解釋不了誰...，但是好在遠方的朋友”黑洞“倒是給了我們一些啟發(fā)，請往下看...

黑洞有個奇特的性質(zhì)，那就是其內(nèi)部很難去推算。

它中心的那個無限小、無限致密的奇點，導致了現(xiàn)有物理學定理全部失效。

強行求解愛因斯坦引力場方程，就會在奇點處產(chǎn)生無限多種可能，例如白洞、蟲洞、時空坐標互換，各種妖魔鬼怪全都跳了出來，連愛因斯坦自己都心驚膽戰(zhàn)。這真是：天生一個大黑洞，無限風光很驚悚。

從數(shù)學角度講，就是有太多解，每個解都蘊含了一個物理意義。

那么，黑洞為什么會使現(xiàn)有物理定理全都“歇菜”了？我們?nèi)碎g不是有相對論和量子力學兩大神器嗎，為何不去降伏這個“黑魔頭”？

這是因為，廣義相對論用來對付宏觀大尺度天體，而量子力學是解決微觀粒子之間關系的。一個宏觀，一個微觀，一山不容二虎，這就導致兩大理論無法聯(lián)合去攻克黑洞這個難題。

黑洞一方面極度彎曲了時空，影響宏大；另一方面極度坍縮，化為奇點，甚是微觀。

也就是說，黑洞橫跨宏觀和微觀兩大世界，令眾位物理大俠一籌莫展。

我們解釋下，兩個理論都是科學，怎么能對客觀世界的基本概念都不一樣呢？

量子力學認為粒子與粒子之間是通過交換更小的粒子而相互作用的，比如兩個人滑冰時，互相傳遞一個皮球就會交換作用力；而廣義相對論認為是彎曲的時空在影響物質(zhì)的運動。一個是傳遞力的系統(tǒng)，一個是彎曲時空的幾何，這怎么調(diào)和？

霍金也不過是把量子力學硬摻進了廣義相對論，那不是調(diào)和，是混雜。

將兩大理論統(tǒng)一就存在這樣一個問題，是把量子力學往廣義相對論上結合，還是把廣義相對論往量子力學上結合呢？

兩條路都有人走，但后者的成果較為顯著。其實也不難理解，微觀可以解釋宏觀，但宏觀顯然是無法解釋微觀的，所以應該以量子力學為基礎。

追求統(tǒng)一，追求對宇宙解釋的一致，這是科學家最大的夢想。

牛頓的偉大貢獻是將蘋果落地與地球繞太陽轉統(tǒng)一于萬有引力；

麥克斯韋的偉大是將電與磁統(tǒng)一，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場；

愛因斯坦的偉大之一是把質(zhì)量和能量統(tǒng)一了，E＝mc2。質(zhì)量和能量，就是一種東西的不同形態(tài)，就好比冰和水的關系，其實都是H2O。

科學家在統(tǒng)一的路上，雖然充滿艱難險阻，但從未停止過他們的腳步，因為那是一種信念，是要將一切“定于一”的信仰。

我們再來看看粒子與粒子之間的作用力有多少種，有沒有可能實現(xiàn)統(tǒng)一。

目前，人們發(fā)現(xiàn)微觀粒子之間僅存在四種相互作用力，即：引力、電磁力、強力、弱力。

如何把這四種力統(tǒng)一起來，建立一個大一統(tǒng)的理論，是物理學家的最高夢想。愛因斯坦臨終前，在床榻上還在向這個方向努力，但毫無進展。

有心的讀者可能會問：你怎么又開始說引力了，不是都改成彎曲時空了嗎？是這樣，我們現(xiàn)在準備以量子力學為基礎來建立萬物理論，量子力學中是沒有彎曲時空這個概念的，所以現(xiàn)在又回歸到萬有引力了。

我們先看看這四種力的運作方式。

電磁力，我們熟悉，就是帶電荷的粒子之間通過電磁場來傳遞的相互作用力，或者干脆說，是通過交換光子而產(chǎn)生的作用力，光就是電磁波嘛；

強力，就是像質(zhì)子、中子這類強子之間發(fā)生的作用力，是通過交換膠子來實現(xiàn)的；

弱力是通過傳遞W及Z玻色子來實現(xiàn)的。

說到這里，讀者肯定十分想知道萬有引力是通過交換什么子來實現(xiàn)的。抱歉，截至目前，還真不知道。

如果它不是通過交換什么子來實現(xiàn)，這就意味著用交換粒子來統(tǒng)一四種力的這條路走不通。如果不通的話，就要走愛因斯坦彎曲時空的道路了。

僅僅把引力改成彎曲時空就讓我們痛苦不堪了，如果再把電磁力、強力、弱力都視作時空彎曲，還不“彎”死我們？

所以交換粒子的道路必須走通，引力必須是靠一個子來傳遞的，物理學家雖然沒有發(fā)現(xiàn)這個子，但名字都起好了，就叫引力子。如果真有引力子，這四大力就可以統(tǒng)一用交換各種粒子來解釋了。

你別說，引力和其他三種力確實很不一樣。僅就強度來說，強力最大，電磁力次之，弱力就很小了，引力是極微小極微小的，以至于微觀粒子之間的引力都可以不考慮，只有天體，因為質(zhì)量大、粒子多，形成了“團購效應”，才會表現(xiàn)出強勁的引力。

比如高樓上拋擲一個鐵球，為何會向下落？那是因為地球對它的引力。

但鐵球砸到地面上，為何不能鉆進去？那是因為地面的電磁力太大了，鐵球根本就對付不了。這引力雖然極小極小，但是它的作用范圍卻是無限的。這確實有點兒奇怪。

更奇怪的是，我們一直不能發(fā)現(xiàn)引力子，這使得統(tǒng)一四種力的進程很渺茫。我們發(fā)現(xiàn)不了引力子，至少要從理論上推導出引力子吧；就像我們看不到黑洞，但我們能推導出來啊。可拿什么去構建引力子呢？

好，今天就先這樣，下一講再談~

Masir 2022/08/07

祝 愉快~

參考文獻 

[1]《時空簡史》

[2] 《決定論or隨機論》