量子力學(xué)與相對論的矛盾
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量子力學(xué)與相對論的矛盾范文第1篇
1物理學(xué)的發(fā)展過程
1.1 宏觀低速階段
研究宏觀低速的理論是牛頓力學(xué),研究對象為宏觀低速運動的物體。例如:汽車、火車的運動,地球衛(wèi)星的發(fā)射。在牛頓力學(xué)中,牛頓認(rèn)為:質(zhì)量、時間、空間都是絕對的。也就是說,對于時間來講不存在延長和收縮的問題,即時間是在一秒鐘,一秒鐘地或一個小時,一個小時地均勻流失。對于空間和質(zhì)量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學(xué)的三大定律,就是在這樣的基礎(chǔ)上建立的。
1.2 宏觀高速階段
研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對論力學(xué),愛因斯坦在1905年發(fā)表了論文相對論力學(xué)。愛因斯坦認(rèn)為空間、質(zhì)量、時間都是相對的。并且找出了動質(zhì)量和靜質(zhì)量之間的關(guān)系:其中m0為靜質(zhì)量;m為動質(zhì)量。
1.3 微觀低速階段
其理論是薛定諤,海森堡兩個創(chuàng)立的量子力學(xué)。研究對象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質(zhì)。
1.4 微觀高速階段
理論是量子場論,研究對象為宇宙射線,放射性元素。例如:“鐳”。量子場論就是粒子通過相互作用而被產(chǎn)生,湮滅或相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。例如:通過對天外射線射向地球宇宙射線的研究發(fā)現(xiàn)“反粒子”,即電子的反粒子正電子。負(fù)電子與正電子相互作用湮沒—— 轉(zhuǎn)化為二個γ光子,例如“閃電”。
2物理學(xué)與工程技術(shù)的關(guān)系
物理學(xué)與工程技術(shù)有著密切的關(guān)系,他們之間是相互促進(jìn)共同發(fā)展的。我們平時常說科學(xué)技術(shù),實際上科學(xué)和技術(shù)是兩個不同的概念?？茖W(xué)解決理論問題,而技術(shù)解決實際問題。科學(xué)是發(fā)現(xiàn)自然界當(dāng)中確實存在的事實,并且建立理論,把這些理論和現(xiàn)象聯(lián)系起來?？茖W(xué)主要是探索未知,而技術(shù)是把科學(xué)取得的成果和理論應(yīng)用于實際當(dāng)中,從而解決實際問題。所以技術(shù)是在理論相對比較成熟的領(lǐng)域里邊工作?？茖W(xué)與工程技術(shù)相互促進(jìn)的模式主要有以下兩種。
2.1 技術(shù)—— 物理—— 技術(shù)
例如:蒸汽機的發(fā)明和蒸汽機在工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用形成了第一次工業(yè)革命—— 熱力學(xué)統(tǒng)計物理—— 蒸汽機效率的提高,內(nèi)燃機,燃?xì)廨啓C的發(fā)明。這一次主要是這樣:由于蒸汽機的發(fā)明,在當(dāng)初工業(yè)應(yīng)用上,出現(xiàn)了很多應(yīng)用技術(shù)的問題。例如蒸汽機發(fā)明的初期熱效率很低,大概不到5％。這樣,就對物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機的效率最高能達(dá)到多少？熱機的效率有沒有上限？上限是多少？再一個就是通過什么樣的方式來提高熱機的效率？由于這些問題就促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展,正是在這些問題解決的過程當(dāng)中,逐漸形成和建立了熱力學(xué)統(tǒng)計物理。而熱力學(xué)統(tǒng)計物理很好地回答了提高熱機效率的途徑,以及提高熱機效率的限度等等這些理論上的問題。
2.2 物理—— 技術(shù)—— 物理
例如:(1)電磁學(xué)—— 發(fā)電機,電力電器,無線電通信技術(shù)—— 電磁學(xué);電磁學(xué)從庫侖定律的發(fā)現(xiàn),以及法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律,直到1865年麥克斯韋建立電磁學(xué)基本理論,這些都是科學(xué)家在實驗室里邊逐漸形成的,這都是理論建立的過程,而這些理論應(yīng)用于實際就發(fā)明了電動機、發(fā)電機等其它電器以及無線電通信技術(shù),而這些實用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展又給電磁學(xué)提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決,使得電磁學(xué)更加的完善和在理論上進(jìn)一步得到了提高。(2)量子力學(xué),半導(dǎo)體物理—— 晶體管超級大規(guī)模集成電路技術(shù),電子計算機技術(shù),激光技術(shù)—— 量子力學(xué),激光物理;量子力學(xué)是20世紀(jì)初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論,這種理論應(yīng)用于解決晶體的問題就形成了半導(dǎo)體技術(shù),而半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就發(fā)明了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路,而超大規(guī)模集成電路的發(fā)明是產(chǎn)生電子計算機的主要物質(zhì)基礎(chǔ),而正是由于電子計算機技術(shù)的發(fā)展又向量子力學(xué)提出了一些其他更加深刻需要解決的問題,而這些問題的解決就促進(jìn)了量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。(3)狹義相對論,質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=mc2—— 原子彈及核能的利用—— 核物理,粒子物理,高能物理;狹義相對論是20世紀(jì)初期愛因斯坦建立的一種理論,他是為了解決電磁學(xué)等其他物理學(xué)科上的一些經(jīng)典物理當(dāng)中理論上的一些不協(xié)調(diào)和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論,這種理論當(dāng)中有一個很重要的理論結(jié)果,那就是質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=mc2。而這種質(zhì)能關(guān)系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙,這一理論結(jié)果的應(yīng)用直接導(dǎo)致了或者指導(dǎo)了核能的應(yīng)用,而對于核能的進(jìn)一步應(yīng)用又提出了許多新的問題,而這些新問題的進(jìn)一步解決使得理論更加完善而得到進(jìn)一步提高,從而形成像核物理,粒子物理,以及高能物理等等,那么實際技術(shù)上問題的解決又進(jìn)一步促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。
3結(jié)語
應(yīng)該說物理和技術(shù)有著密切的聯(lián)系,物理原理及理論的初創(chuàng)式開發(fā)和應(yīng)用都形成了當(dāng)時的高新技術(shù),物理學(xué)仍然是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉。所有新技術(shù)的產(chǎn)生都在物理學(xué)中經(jīng)歷了長期醞釀。例如:1909年盧瑟福的粒子散射實驗—— 40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發(fā)射理論—— 1960年第一臺激光器的誕生等,整個信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展,其硬件部分都是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的。
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量子力學(xué)與相對論的矛盾范文第2篇
黑洞成為大眾文化的一部分已有數(shù)十年了，在電影《星際迷航》中，它還扮演了主要的角色。這一點兒也不奇怪，這些恒星塌縮后的陰暗殘骸，似乎專門用來引發(fā)我們最原始的恐懼：黑洞會將某些秘密隱藏在其簾幕之后(c包就是它的“事件視界”)，任何人或物只要墜落其中，就注定無從逃脫，所有被它吸入的東西，必然被徹底摧毀。
對理論物理學(xué)家來說，黑洞是愛因斯坦場方程式的一個解，而該方程式是廣義相對論的核心。在廣義相對論中，時空就像是由彈性材質(zhì)所建構(gòu)的，而物質(zhì)與能量可將其扭曲，所造成的時空曲率又控制了物質(zhì)與能量的運動，產(chǎn)生了我們所認(rèn)知的重力。這些方程式清楚地預(yù)測，在時空中有些區(qū)域里的訊號無法傳到遙遠(yuǎn)的觀測者所在，這些區(qū)域就是黑洞。在黑洞內(nèi)的“奇異點”，物質(zhì)密度趨近于無限大，環(huán)繞其四周的空曠地帶具有極強大的重力，沒有任何東西(包括光)能夠逃離。物理學(xué)家以事件視界將此重力強大的地帶與其他區(qū)域分隔開來。在最簡單的情況下，事件視界是個球體，若黑洞的質(zhì)量與太陽相當(dāng)，此球的直徑只有6千米。
談過了科幻與理論，那么實際的狀況又是如何呢?各式各樣精密的天文觀測結(jié)果都指出，宇宙中確實存在一些超致密物體，它們完全不散發(fā)任何光芒或輻射。這些幽暗天體的質(zhì)量在數(shù)個到數(shù)百萬個太陽質(zhì)量之間，而依據(jù)最優(yōu)秀的天文物理學(xué)家估算，它們的直徑范圍則在區(qū)區(qū)數(shù)百千米到數(shù)百萬千米之間，符合廣義相對論對此質(zhì)量范圍內(nèi)黑洞的預(yù)測。
但這些被觀測到的、既幽暗又致密的物體，真的就是廣義相對論預(yù)言的黑洞嗎?雖然目前的觀測與理論相當(dāng)吻合，但理論本身對黑洞的描述卻不太令人滿意。尤其是，廣義相對論預(yù)測在每個黑洞里都有顆“奇異點”，顯示廣義相對論在這里失效。廣義相對論會失效，大概是因為它并未計人物質(zhì)與能量在微觀尺度上才會顯現(xiàn)的量子效應(yīng)。合并了量子力學(xué)的修正理論，一般稱為量子重力論，將可帶動理論物理領(lǐng)域的許多新研究。
對量子重力論的需求，引發(fā)了一些迷人的問題：被量子重力論修正過的黑洞會是什么樣子的呢?它們會和古典黑洞大相徑庭嗎?或者古典敘述依然是可行的?研究顯示，某些量子效應(yīng)是可以完全避免形成黑洞的，取而代之的是被我們命名為“黑星”的天體，它的密度不會跳升到無限大，也不會被事件視界包覆。黑星是由空間本身支撐起來的，這種“建材”意外的堅固。
我們運用一種稱為“半古典重力論”的古老方法得出這項結(jié)論，但我們并沒有使用關(guān)于塌縮物質(zhì)的所有假設(shè)，這樣或許能夠避免在那些研究中得出矛盾的結(jié)果。在量子重力論尚未完備的情況下，過去的30多年里，理論物理學(xué)家在分析量子力學(xué)如何改變黑洞時，都訴諸半古典重力論。半古典重力論將量子物理的觀點，特別是量子場論部分納入了古典的愛因斯坦重力理論中。
量子場論以充滿空間的場來描述電子、光子、夸克等任何你想得到的基本粒子，這方式非常類似電磁場。量子場論的方程式通常是建立在平坦空間里的，也就是沒有重力的空間，半古典重力論則使用在彎曲空間里構(gòu)建出來的量子場論。
廣義來說，半古典重力論所使用的策略如下：根據(jù)古典的廣義相對論，當(dāng)一群物質(zhì)聚積成某一狀態(tài)時，將產(chǎn)生某種特定的彎曲時空，但時空的曲率又會修改量子場的能量，受影響的能量再進(jìn)一步改變時空曲率，如此不斷循環(huán)。
這個做法的目標(biāo)是要獲得自我一致的解――一個彎曲時空，它的曲率產(chǎn)生于它所包含的量子場的能量。雖然重力本身還無法以量子理論來描述，但這種自治的解，在涉及量子效應(yīng)與重力的許多情況下，應(yīng)該可以相當(dāng)近似地預(yù)測真實情形。半古典重力論以一種極“輕微”的方式，把量子修正加入到廣義相對論里。因此，半古典重力論雖然仍以古典方法處理重力(也就是時空曲率)，但已考慮到物質(zhì)的量子行為。
但是，這個方法立即遭遇到一個尷尬的問題：如果直接以它計算量子場的最低可能能量，也就是沒有任何粒子出現(xiàn)時的能量(稱為“零點能量”或“真空能量”)，會產(chǎn)生無限大的結(jié)果。事實上，這個問題老早就出現(xiàn)在一般的量子場論里(也就是在乎坦空間、沒有重力的狀況)。幸運的是，理論物理學(xué)家在預(yù)測不牽涉重力的粒子物理現(xiàn)象時，粒子的行為只取決于狀態(tài)間的能量差，因此量子真空能量的值并沒有任何影響；我們可以使用稱為“重整化”的一種謹(jǐn)慎的減法技巧，以極高的精確度來計算能量差。
然而，當(dāng)必須考慮重力時，真空能量就變得重要了。無限大的能量密度會產(chǎn)生極大的時空曲率，也就是說，
鏈接
2004年7月21日，在愛爾蘭都柏林舉行的“第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會”上。英國傳奇科學(xué)家斯蒂芬?霍金教授宣布了他對宇宙黑洞的最新研究結(jié)果：黑洞并非如他和其他大多數(shù)物理學(xué)家以前認(rèn)為的那樣，對其周遭的一切“完全吞食”，事實上被吸入黑洞深處的物質(zhì)的某些信息實際上可能會在某個時候被釋放出來。
宇宙學(xué)家相信，太空中有許多類型的黑洞，從質(zhì)量相當(dāng)于一座山的小黑洞，到位于星系中央的超級黑洞。不一而足?？茖W(xué)家過去認(rèn)為，從巨大的星體到星際塵埃等。一旦掉進(jìn)去，就再不能逃出，就連光也不能“幸免于難”。而霍金教授關(guān)于黑洞的最新研究有可能打破這一結(jié)論。經(jīng)過長時間的研究，他發(fā)現(xiàn)，一些被黑洞吞沒的物質(zhì)隨著時間的推移，慢慢地從黑洞中“流淌”出來。
霍金關(guān)于黑洞的這一新理論解決了關(guān)于黑洞信息的一個似是而非的觀點，他的劍橋大學(xué)的同行都為此興奮不已。過去，黑洞一直被認(rèn)為是一種純粹的破壞力量。而現(xiàn)在的最新研究表明，黑洞在星系形成過程中可能扮演了重要角色。
1976年，霍金稱自己通過計算得出結(jié)論，他認(rèn)為黑洞在形成過程中，其質(zhì)量減少的同時還不斷在以能量的形式向外界發(fā)出輻射。這就是著名的“霍金輻射”理論。但是，理論中提到的黑洞輻射中并不包括黑洞內(nèi)部物質(zhì)的任何信息，一旦這個黑洞濃縮并蒸發(fā)消失后，其中的所有信息就都隨之消失了。這便是所謂的“黑洞悖論”。
這種說法與量子力學(xué)的相關(guān)理論出現(xiàn)相互矛盾之處。因為現(xiàn)代量子物理學(xué)認(rèn)定這種物質(zhì)信息是永遠(yuǎn)不會完全消失的。如今，霍金終于給了這個當(dāng)年自相矛盾觀點一個更具有說服力的答案。霍金稱，黑洞從來都不會完全關(guān)閉自身，它們在一段漫長的時間里逐步向外界輻射出越來越多的熱量，隨后黑洞將最終開放自己并釋放出其中包含的物質(zhì)信息。
即使是空間都能蘊藏極強大的重力，這與我們實際觀測到的宇宙完全不符；過去10年來的天文觀測指出，零點能量對宇宙總能量密度的貢獻(xiàn)非常微小。半古典重力論并沒有嘗試去解決這個問題，但不論解決的方案為何，我們通常假設(shè)在平坦時空中，零點能量對能量密度的貢獻(xiàn)一定會被抵消掉。這項假設(shè)與半古典真空一致：在每個地方的能量密度都是零，廣義相對論因而預(yù)測出平坦的時空。
如果有某些物質(zhì)出現(xiàn)，時空彎曲了，那必然改變量子場的零點能量密度，零點能量因而不再被精準(zhǔn)抵消。較之于電荷會將介質(zhì)極化的效應(yīng)，我們說這多出來的能量是來自真空極化。
我們已利用質(zhì)量與能量密度來描述半古典重力論的這些特性，但在廣義相對論中，能夠產(chǎn)生空間曲率的，并不只有這些東西，凡是重力物質(zhì)所產(chǎn)生的動量密度、壓力和應(yīng)力，都會影響空間的曲率。在物理的研究上，有一項稱為“應(yīng)力能量張量”
(sET)的研究，可用來描述所有這些產(chǎn)生曲率的量。半古典重力論假設(shè)在平坦時空里，量子場的零點對sET的貢獻(xiàn)剛好被完全抵消，在sET上應(yīng)用這種相減法得到的結(jié)果，就稱為“重整的應(yīng)力能量張量”
(RSET)。
量子力學(xué)與相對論的矛盾范文第3篇
我們對物理這門學(xué)科并不陌生，早在17世紀(jì)，偉大的物理學(xué)家伽利略就曾想出用理想斜面來研究力和運動的關(guān)系。他開創(chuàng)了“觀察實驗、科學(xué)思維、與數(shù)學(xué)相結(jié)合的研究方法”，發(fā)現(xiàn)了慣性定律、自由落體規(guī)律、力學(xué)相對性原理，從此奠定了動力學(xué)的基礎(chǔ)。而天才的物理學(xué)家牛頓將研究方法發(fā)揮到極至他在前人研究的基礎(chǔ)上，采用歸納演繹、綜合分析的方法，總結(jié)出牛頓運動定律和萬有引力定律，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)。同時也確立了他在物理學(xué)界至高無上的地位,并被稱為經(jīng)典力學(xué)之父。但是人創(chuàng)造了歷史必然也會受到歷史的制約，因此經(jīng)典力學(xué)有其巨大的成就性，但其也存在著局限性。
一、經(jīng)典力學(xué)的成就
經(jīng)典力學(xué)理論體系的完美和實用威力的強大使物理學(xué)家相信,天地四方,古往今來發(fā)生的一切現(xiàn)象都能夠用力學(xué)來描述.許多科學(xué)家宣稱物理學(xué)的大廈已基本建成，留給后人的只是補充與完善。經(jīng)過三次革命，第一次,是一位年輕的物理學(xué)家?guī)缀鮾H靠單槍匹馬之力引發(fā)的。他就是偉大的理論物理學(xué)家，阿爾伯特•愛因斯坦。19世紀(jì)末科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),當(dāng)研究有關(guān)光的問題時,用經(jīng)典物理的理論解釋一些相關(guān)現(xiàn)象,就會產(chǎn)生尖銳的矛盾.為了解決這一矛盾,愛因斯坦于1905年提出了狹義相對論；第的導(dǎo)火索是物理學(xué)史上的三大發(fā)現(xiàn)：倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、湯姆生發(fā)現(xiàn)電子、貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線 ,使物理學(xué)的研究從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入了微觀世界,人們發(fā)現(xiàn),微觀粒子所表現(xiàn)出的現(xiàn)象用經(jīng)典物理理論根本無法解釋，為了克服這一困難,德國物理學(xué)家普朗克大膽提出了量子的觀點,愛因斯坦等物理學(xué)家又將量子論進(jìn)一步豐富、發(fā)展，形成了現(xiàn)代量子力學(xué)理論.因此對其做出闡述是：經(jīng)典物理對物理學(xué)思想和科學(xué)方法作了重點總結(jié)，它只適用于宏觀低速的物體，相對論和量子論則適用于微觀高速粒子的運動。因此，相對論和量子力學(xué)的建立,并不是對經(jīng)典力學(xué)的否定。
二、經(jīng)典力學(xué)的局限性
（一）絕對時間、絕對空間等基本概念引入。按照偉大的物理學(xué)家牛頓所闡述的是，絕對的、真正的和數(shù)學(xué)的時間自身在流逝著，而且由于其本性而均勻地、與任何其他外界事物無關(guān)地流逝著。絕對空間就其本性而言，是與任何外界事物無關(guān)而永遠(yuǎn)是相同的和不動的。絕對運動是一個物體從某一絕對的處所向另一絕對的處所的移動。但是萊布尼茲、貝克萊、馬赫等先后都對絕對空間、時間觀念提出過有價值的異議，指出過，沒有證據(jù)能表明牛頓絕對空間的存在。愛因斯坦推廣了上述的相對性原理，提出狹義相對論。在狹義相對論中，長度和時間間隔也變成相對量，運動的尺相對于靜止的尺變短，運動的鐘相對于靜止的鐘變慢。在廣義相對論中，時空的性質(zhì)不是與物體運動無關(guān)的：一方面，物體運動的性質(zhì)要決定于用怎樣的空間時間參照系來描寫它另一方面時空的性質(zhì)也決定于物體及其運動本身。另一方面量子論的發(fā)展，對時間概念提出了更根本的問題。量子論的結(jié)論之一就是：對于一個體系在過去可能存在于什么狀態(tài)的判斷結(jié)果，要決定于在現(xiàn)今的測量中做怎樣的選擇。這種現(xiàn)在與過去之間的相互關(guān)系，是與因果順序概念十分不同的，暗含于時間概念中的因果序列要求過去的存在應(yīng)是不依賴現(xiàn)在的。因此，用時間來描述事件發(fā)生的順序，可能并不總是合用的。空間與時間是事物之間的一種次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一種近似。
（二）牛頓雖然對引力作了抽象的、純粹數(shù)學(xué)形式的概括，把它實際看作是一種直接的、即時傳遞的超距作用力。愛因斯坦的廣義相對論對萬有引力做出一種解釋，就是時空本身是有彈性的，可以彎曲、伸展。當(dāng)一個有質(zhì)量的物體置于某一空間時，空間就會彎曲變形，質(zhì)量越大，空間彎曲變形就越嚴(yán)重。那么，空間為什么會在有質(zhì)量的物體周圍彎曲呢？愛因斯坦也沒能給出答案。所以，愛因斯坦的彎曲空間理論也沒有說明引力的本質(zhì)是什么。量子力學(xué)關(guān)于電荷間的電磁力和強子間的強相互作用力的傳遞原理的解釋也沒有說明引力的本質(zhì)是什么。認(rèn)為引力是通過引力場或引力子來傳遞的觀點也未得到肯定，因而至今科學(xué)家也沒有找到傳遞萬有引力作用的引力子。
（三）在經(jīng)典力學(xué)中物體的質(zhì)量是恒定不變的，它與物體的速度或能量無關(guān)。在相對論中質(zhì)量這一概念的外延就被大大地擴展了。.愛因斯坦著名的質(zhì)能方程E=mc2使到原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來，成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”，它充分反映了物質(zhì)和運動的統(tǒng)一性。質(zhì)能方程說明，質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的.一方面，任何物質(zhì)系統(tǒng)既可用質(zhì)量m來標(biāo)志它的數(shù)量，也可用能量E來標(biāo)志它的數(shù)量；另一方面，一個系統(tǒng)的能量減少時，其質(zhì)量也相應(yīng)減少，另一個系統(tǒng)接受而增加了能量時，其質(zhì)量也相應(yīng)地增加。愛因斯坦從力學(xué)的觀點出發(fā)，考慮兩個球體的彈性碰撞，利用動量守恒定理和相對論速度相加定理能夠?qū)С鲋馁|(zhì)速度公式 ，該式說明，物體的質(zhì)量不再是與其運動狀態(tài)無關(guān)的量，它依賴于物體的運動速度。當(dāng)物體的速度趨于光速時，物體的質(zhì)量趨于無窮大。
（四）經(jīng)典力學(xué)定律只適用于宏觀低速世界，對于可與光速相比的高速情況和微觀世界的適用問題，當(dāng)時沒有涉及也不可能涉及。
（五）在經(jīng)典物理學(xué)中，最難使人滿意之處恐怕莫過于對光的描述了。如果微粒說是正確的，那么人們不禁要問，當(dāng)光被吸收的時候，組成光的粒子變成了什么呢？而且為了既表示可稱量物質(zhì)又表示光，必須在討論中引入不同的實體，這無論如何也不能使人心安理得。
同樣，納入力學(xué)框架中的光的波動論也難以自圓其說。按照波動論，光被解釋為充滿宇宙空間的以太的振動。由于光是橫波，因此以太必須具有承受切應(yīng)力而不承受壓應(yīng)力的能力，又由于以太對可稱量物質(zhì)并不產(chǎn)生可觀察到的阻力，它又必須具有極小的密度。為此，人們絞盡腦汁，臆想出種種以太模型。這種無所不能、無奇不有的以太反倒使人如墮五里霧中。在1865年，克勞修斯確立了熱力學(xué)第二定律，該定律揭示出與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程具有不可逆性。在經(jīng)典力學(xué)中，從來也未發(fā)現(xiàn)類似的情況，力學(xué)過程的可逆性是由普遍的力學(xué)原理作保證的?？墒菬崃W(xué)第二定律也是普遍成立的，因此，這個矛盾是無法用力學(xué)的基本觀念予以解釋的。
量子力學(xué)與相對論的矛盾范文第4篇
二十世紀(jì)即將結(jié)，二十一世紀(jì)即將來臨，二十世紀(jì)是光輝燦爛的一個世紀(jì)，是個類社會發(fā)展最迅速的一個世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅速的一個世紀(jì)，也是物理學(xué)發(fā)展最迅速的一個世紀(jì)。在這一百年中發(fā)生了物理學(xué)革命，建立了相對信紙和量子力學(xué)，完成了從經(jīng)典物理學(xué)到現(xiàn)代物理學(xué)的轉(zhuǎn)變。在二十世紀(jì)二、三十年代以后，現(xiàn)代物理學(xué)在深度和廣度上有了進(jìn)一步的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了一系列的新學(xué)科的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科，人類對物質(zhì)世界的規(guī)律有了更深刻的認(rèn)識，物理學(xué)理論達(dá)到了一個新高度，現(xiàn)代物理學(xué)達(dá)到了成熟的階段。
在此世紀(jì)之交的時候，人們自然想展望一下二十一世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展前景，探索今后物理學(xué)發(fā)展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先，我們來回顧一下上一個世紀(jì)之交物理學(xué)發(fā)展的情況，把當(dāng)前的情況與一百年前的情況作比較對于探索二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向是很有幫助的。
一、歷史的回顧
十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學(xué)的巨大成就，當(dāng)時不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對物理世界的解釋已經(jīng)達(dá)到了終點。物理學(xué)的一些基本的、原則的問題都已經(jīng)解決，剩下來的只是進(jìn)一步精確化的問題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補充和修正，使已知公式中的各個常數(shù)測得更精確一些。
然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的事實。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。[1]這些實驗結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機”。由此引起了物理學(xué)的一場偉大的革命。愛因斯坦創(chuàng)立了相對論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)?，F(xiàn)代物理學(xué)誕生了！
把物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個世紀(jì)之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。
在相對論和量子力學(xué)建立起來以后，現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)過七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了成熟的階段。人類對物質(zhì)世界規(guī)律的認(rèn)識達(dá)到了空前的高度，用現(xiàn)有的理論幾乎能夠很好地解釋現(xiàn)在已知的一切物理現(xiàn)象?？梢哉f，現(xiàn)代物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成。在這一點上，目前有情況與上一個世紀(jì)之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為今后物理學(xué)不會有革命性的進(jìn)展了，物理學(xué)的根本性的問題、原則問題都已經(jīng)解決了，今后能做到的只是在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學(xué)，對現(xiàn)有的理論作一些補充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗，多數(shù)物理學(xué)家并不贊成這種觀點，他們相信物理學(xué)遲早會有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀(jì)之交的情況不同。在上一個世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無“危機”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。
雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀(jì)之交的情況不同。在上一個世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無“危機”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。客觀物質(zhì)世界是分層次的。一般說來，每個層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個層次）構(gòu)成。從一定意義上說，宏觀與微觀是相對的，宏觀體系由大量的微觀系統(tǒng)構(gòu)成。物質(zhì)世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學(xué)研究的目的包括：探索各層次的運動規(guī)律和探索各層次間的聯(lián)系。
回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個方向上繼續(xù)向前發(fā)展。
1）在微觀方向上深入下去。在這個方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識到強子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個方向上難以有突破性的進(jìn)展。
2）在宏觀方向上拓展開去。1948年美國的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時并未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測結(jié)果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以后，英國的霍金[2,3]等人開始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無”誕生，今后在這個方向上將會繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來說，現(xiàn)代宇宙學(xué)的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠(yuǎn)處觀測的新結(jié)果，這需要人類制造出比哈勃望遠(yuǎn)鏡性能更優(yōu)越得多的、各個波段的太空天文望遠(yuǎn)鏡，這是很艱巨的任務(wù)。
我個人對于近年來提出的宇宙創(chuàng)生學(xué)說是不太信的，并且認(rèn)為“大爆炸”理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為現(xiàn)在的宇宙學(xué)研究的只是我們能觀測到的范圍以內(nèi)的“宇宙”，而我相信宇宙是無限的，在我們這個“宇宙”以外還有無數(shù)個“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的?，F(xiàn)代宇宙學(xué)只研究我們這個“宇宙”，當(dāng)然只能得到近似的結(jié)果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠(yuǎn)的未來，則失誤更大。
3）深入探索各層次間的聯(lián)系。
這正是統(tǒng)計物理學(xué)研究的主要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來了。近年來把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。
上述的物理學(xué)的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)有的基本理論的框架內(nèi)。在下個世紀(jì)，物理學(xué)的基本理論應(yīng)該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學(xué)家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學(xué)家努力探索“統(tǒng)一場論”；直到1967、1968年，美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統(tǒng)一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學(xué)家正在探索加上強力的“大統(tǒng)一理論”以及再加上引力把四種力都統(tǒng)一起來的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。
愛因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒有成功。我對此有不同的觀點，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學(xué)發(fā)展的終點。因為“在絕對的總的宇宙發(fā)展過程中，各個具體過程的發(fā)展都是相對的，因而在絕對真理的長河中，人們對于在各個一定發(fā)展階段上的具體過程的認(rèn)識只具有相對的真理性。無數(shù)相對的真理之總和，就是絕對的真理?！薄叭藗冊趯嵺`中對于真理的認(rèn)識也就永遠(yuǎn)沒有完結(jié)?！盵5]
現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個方面值得考試：
1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺是：將來最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運動和變化實在太奧妙了，我們沒有認(rèn)識的問題實在太多了，我們今天對于生命科學(xué)的認(rèn)識猶如亞里斯多德時代的人們對于物理學(xué)的認(rèn)識，因此在這方面取得突破性的進(jìn)展是很可能的。我認(rèn)為，物理學(xué)業(yè)與生命科學(xué)的交叉點是二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向之一，與此有關(guān)的最關(guān)于復(fù)雜性研究的非線性科學(xué)的發(fā)展。
2）現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對真理，而不是絕對真理。應(yīng)該通過審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點。
三、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎？
相對論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎(chǔ)是否十全十美的
呢？我們來審思一下這個問題。
1）對相對論的審思
當(dāng)年愛因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時間要領(lǐng)的思考開始，創(chuàng)立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時空的概念入手。愛因勞動保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個“事件”的同時性開始的[4]，他規(guī)定用光信號校正不同地點的兩個時鐘來定義“同時”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個四維時空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛因勞動保護(hù)擔(dān)提出用光信號來校正時鐘，而不用別的信號呢？在他的論文中沒有說明這個問題，其實這是有深刻含意的。
時間、空間是物質(zhì)運動的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質(zhì)運動談?wù)摃r間、空間，在定義時空時應(yīng)該說明是關(guān)于什么運動的時空。現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為超距作用是不存在的，A處發(fā)生的“事件”影響B(tài)處的“事件”必須通過一定的場傳遞過去，傳遞需要一定的時間，時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關(guān)的。如果這種場是電磁場，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛因斯坦定義的時空實際上是關(guān)于由電磁相互作用引起的物質(zhì)運動的時空，適用于描述這種運動。
愛因斯坦把他定義的時間應(yīng)用于所有的物質(zhì)運動，實際上就暗含了這樣的假設(shè)：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無實驗事實證明c＇等于c。愛因斯坦因他的“物質(zhì)世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實際上假定了c=c＇。我持有“物質(zhì)世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點，再加之電磁力和引力的強度在數(shù)量級上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關(guān)于由電磁力引起的物質(zhì)運動的四維時空（x，y，z，ict）和關(guān)于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來的運動方程的形式不變。例如，愛因斯坦引力場方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過，首要的事情是由實驗事實來判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導(dǎo)出c＇的數(shù)值。
我在二十多年前開始形成上述觀點，當(dāng)時測量引力波是眾所矚目的一個熱點，我曾對那些實驗寄予厚望，希望能從實驗結(jié)果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結(jié)果，隨后這項工作冷下去了。根據(jù)愛國斯坦理論預(yù)言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實驗技術(shù)能夠達(dá)到的測量靈敏度和準(zhǔn)確度之下，這樣弱的引力波應(yīng)該能夠探測到的話，長期的實驗得不到肯定的結(jié)果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應(yīng)該從c＇可能不等于c這個角度來考慮問題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導(dǎo)出引力波的強度比根據(jù)愛因勞動保護(hù)坦理論預(yù)言的強度弱得多的結(jié)果。
弱力、強力與引力、電磁力有本質(zhì)的不同，前兩者是短程力，后兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現(xiàn)的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規(guī)范粒子（光子除外）；強相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質(zhì)量為零，按照愛因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質(zhì)量和能量有關(guān)，因而其傳遞速度是多種多樣的。
在研究由弱或強相互作用引起的物質(zhì)運動時，定義慣性系中不同的地點的兩個“事件”的“同時”，是否應(yīng)該用弱力或強力信號取代光信號呢？我對核物理學(xué)和粒子物理學(xué)是外行，不想貿(mào)然回答這個問題。如果應(yīng)該用弱力或強力信號取代光信號，那么關(guān)于由弱力或強力引起的物質(zhì)運動的時空和關(guān)于由電磁力引起的運動的時空（x，y，z，ict）及關(guān)于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）
有很大的不同。設(shè)弱或強相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關(guān)于由弱或強力引起的運動的時空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應(yīng)該這樣來考慮問題：關(guān)于由弱力引起的運動的時空，在定義中應(yīng)該以規(guī)范粒子的靜質(zhì)量取作零時的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統(tǒng)一起來了，因此有可能c1=c，則關(guān)于由弱力引起的運動的時空和關(guān)于由電磁力引起的運動的時空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關(guān)于由強力引起的運動的時空，在定義中應(yīng)該以介子的靜質(zhì)量取作零（在理論上取作零，在實際上沒有靜質(zhì)量為零的介子）時的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關(guān)于由強力引起的運動的時空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無論上述兩種考慮中哪一種是對的，整個物質(zhì)世界的時空將是高于四維的多維時空。對于由短程力（或只是強力）引起的物質(zhì)運動，如果時空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學(xué)和新的粒子物理學(xué)等。如果研究的問題既清及長程力，又涉及短程力（尤其是強力），則更需要建立新的理論。
1）對量子力學(xué)的審思
從量子力學(xué)發(fā)展到量子場論的時候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發(fā)散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒有徹底克服這一困難?！鞍l(fā)散困難”的一個基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6]，這與德布羅意波在υ=0時的異性。
現(xiàn)在我陷入一個兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關(guān)系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關(guān)系，就必須面對使新的理論滿足相對論協(xié)變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢？我認(rèn)為這個問題或許還與時間、空間的定義有關(guān)?，F(xiàn)在的量子力學(xué)理論中時寬人的定義實質(zhì)上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規(guī)律，所以時間、空間都不是嚴(yán)格確定的，決定論的時空要領(lǐng)不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候，描寫事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時空時還應(yīng)考慮相關(guān)的物質(zhì)運動的類別。模糊數(shù)學(xué)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，把這個數(shù)學(xué)工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。
1）在二十一世紀(jì)物理學(xué)將在三個方向上繼續(xù)向前發(fā)展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進(jìn)一步發(fā)展非線性科學(xué)。
2）可能應(yīng)該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口。（1）發(fā)現(xiàn)客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過審思相對論和量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，重新定義時間、空間，建立新的理論
量子力學(xué)與相對論的矛盾范文第5篇
20世紀(jì)70年代，霍金是堅持黑洞奇點假說的。但根據(jù)量子力學(xué)“信息不會消失”這一基本原則，他的假設(shè)與量子力學(xué)相矛盾，并且始終無法化解這一矛盾。后來，霍金終于公開表態(tài)放棄自己關(guān)于信息消失的假設(shè)，向黑洞奇點的熱議潑了一盆冷水。
美國的幾位研究人員在對量子引力做深入研究時，通過復(fù)雜的計算證實：黑洞奇點的存在是不被量子引力所允許的，因此黑洞奇點是不可能存在的。這意味著，盡管黑洞中心可能非常致密，但還不足以永遠(yuǎn)俘獲住所有信息。專家對此評論說：“這項研究成果為許多新的解釋敞開了一扇大門，它或許將引領(lǐng)物理學(xué)研究超越愛因斯坦。”這項研究雖然否定了奇點之說，但卻沒有直接否定黑洞的存在。與此不同的是，另有一些科學(xué)家則干脆提出，所謂的黑洞純屬子虛烏有，根本就不存在。
無獨有偶，中國的天文學(xué)研究者也公開了一項研究成果，得出了一個與前人完全不同，甚至?xí)尙F(xiàn)今所有人都感到驚奇的結(jié)論：宇宙大爆炸發(fā)生時，假如我們能夠聽到它爆發(fā)的聲音，那么我們聽到的將不是一聲巨響，而是兩聲巨響。他們通過嚴(yán)密的論證證明，“天體坍縮定律”所形成的“自然法則”，恰好讓“黑洞奇點”無法出現(xiàn)。
這一研究成果的大意是：在宇宙之始，一個自轉(zhuǎn)著的“原始火球”發(fā)生爆發(fā)（坍縮），會導(dǎo)致三種不同的情況：
1.“原始火球”極地區(qū)域的自轉(zhuǎn)線速度接近零，因此這一區(qū)域基本上是靜止的。天體爆發(fā)時，被拋射出去的物質(zhì)均做直線運動，快速遠(yuǎn)離中心區(qū)。天體坍縮時，向內(nèi)坍縮的物質(zhì)也均做直線運動，快速沖向中心點。當(dāng)兩極坍縮達(dá)到一定的力度時，就會在中心點上相撞。必然使該天體從內(nèi)部爆炸。如果該天體的質(zhì)量小便導(dǎo)致它坍縮的力度小，向內(nèi)坍縮的物質(zhì)就到不了中心點，該天體坍縮的結(jié)果就會形成中子星。
2.“原始火球”赤道區(qū)域的自轉(zhuǎn)線速度是最快的，因此這一區(qū)域一直是運動的。天體爆發(fā)時，被拋射出去的物質(zhì)不是以直線運動的方式快速遠(yuǎn)離中心區(qū)，而是以曲線運行逐漸遠(yuǎn)離中心區(qū)并形成旋渦狀，它們最容易保留在爆發(fā)前“火球”的赤道延長線上。天體坍縮時。向內(nèi)坍縮的物質(zhì)也不是以直線運動的方式直接指向中心區(qū)，而是以曲線運行逐漸接近中心區(qū)。這一坍縮方式必然導(dǎo)致中心區(qū)在物質(zhì)密度加大的同時自轉(zhuǎn)加速，這就是中子星密度大而自轉(zhuǎn)特別快的原因。
3.在“原始火球”的其他區(qū)域，自轉(zhuǎn)線速度快于極地區(qū)域而慢于赤道區(qū)域，并隨緯度的高低而不同。天體爆發(fā)時，被拋射出去的物質(zhì)分別同時以螺旋的軌道逐漸遠(yuǎn)離中心。天體坍縮時也是如此，只不過方向是向內(nèi)收攏。
