說起科學(xué)家，相信很多人首先想到的是愛因斯坦和牛頓，還會(huì)有人想到索爾維第五次會(huì)議的照片，一群20世紀(jì)最強(qiáng)大腦的合影。

可是如今的科學(xué)大廈，地基并不牢固，甚至可以說是搖搖欲墜。話說在2000多年前，古希臘羅馬時(shí)代，科學(xué)開始萌芽，當(dāng)時(shí)的最大成就是：地心說，當(dāng)時(shí)的人們認(rèn)為地球是宇宙的中心。后來，哥白尼又提出了日心說。不過，無論是地心說還是日心說都沒有一錘定音，最終是牛頓提出的萬有引力定律解釋了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，經(jīng)典物理學(xué)也開始發(fā)展起來。

到了20世紀(jì)，愛因斯坦的相對(duì)論革了經(jīng)典物理學(xué)的命，但幾乎同時(shí)，量子力學(xué)也發(fā)展了起來。這也就是現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩個(gè)地基。這原本是個(gè)好事，萬萬沒想到的是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)理論完全沒辦法調(diào)和。那這具體是咋回事呢？

相對(duì)論VS量子力學(xué)

在愛因斯坦的廣義相對(duì)論中，引力并不存在，天體之間并不存在相互拖拽的力，引力現(xiàn)象的本質(zhì)是時(shí)空的扭曲。舉個(gè)例子，月球繞著地球轉(zhuǎn)，是因?yàn)?strong>地球的質(zhì)量使得空間發(fā)生了扭曲，而月球是貼著時(shí)空的測(cè)地線在運(yùn)動(dòng)，這里的測(cè)地線就如同二維平面上的直線，你可以理解成是貼著時(shí)空的“地面”在運(yùn)動(dòng)，在我們的三維空間中來看，就是月球在繞著地球轉(zhuǎn)。這里的時(shí)空指的是光滑的四維結(jié)構(gòu)。

愛因斯坦的相對(duì)論在歷經(jīng)了100余年后，已經(jīng)被主流科學(xué)界所接受，這個(gè)理論預(yù)言黑洞的存在，引力波的存在，以及引力紅移現(xiàn)象等等，這后來都被驗(yàn)證了，這使得愛因斯坦擊敗了牛頓，坐上了物理學(xué)的王座。

不過，量子力學(xué)試圖把相對(duì)論挑落下來。在量子力學(xué)當(dāng)中，有一個(gè)非常奇葩的理論，那就是：不確定性原理。這個(gè)理論告訴我們，粒子同時(shí)存在于任何位置，只有當(dāng)它被觀測(cè)到時(shí)，它才會(huì)有固定的位置。在相對(duì)論中，時(shí)空指的是光滑和連續(xù)的四維結(jié)構(gòu)，這和量子力學(xué)的不確定性原理是相違背的。

不僅如此，如果把量子力學(xué)和相對(duì)論結(jié)合到一起，矛盾就會(huì)自然顯現(xiàn)。根據(jù)相對(duì)論，質(zhì)量會(huì)扭曲時(shí)空，而按照量子力學(xué)物質(zhì)又可以呈現(xiàn)各種狀態(tài)，那么問題來了，到底哪里的時(shí)空會(huì)被扭曲？是存在多個(gè)被扭曲的時(shí)空，還是只存在一個(gè)扭曲的時(shí)空？

弦論和圈量子引力論

科學(xué)家想盡了各種辦法讓量子力學(xué)和相對(duì)論進(jìn)行結(jié)合到一起，但都宣告失敗了。于是，有人甚至提出了更加艱深的理論：弦論。試圖用弦論來解決相對(duì)論和量子力學(xué)的矛盾，不過以我們現(xiàn)在的技術(shù)，根本無法驗(yàn)證弦論的正確性。這是因?yàn)橄艺摰睦碚撜J(rèn)為：宇宙中的基本粒子其實(shí)也是由更小的，可以振動(dòng)的弦構(gòu)成，弦的振動(dòng)是在11維度上，而弦實(shí)在太小，超出了目前觀測(cè)設(shè)備的觀測(cè)極限，而且在可預(yù)見的未來，我們也難真的造出可以觀測(cè)到弦的設(shè)備。那還有其他方案嗎？

既然弦論未必走得通，一部分科學(xué)家就開始另辟蹊徑，提出了圈量子引力論。這些科學(xué)家認(rèn)為，時(shí)空并不是像相對(duì)論所說的那樣是光滑和連續(xù)的，時(shí)空應(yīng)該是由一系列非常小的圈圈組成，這些圈圈相互交織在一起，所以看起來好像是光滑的，而這些圈圈的尺度大概是普朗克尺度，也就是只有萬億億億億分之一米。

不過，同樣的道理，如果我們要用設(shè)備來觀測(cè)圈量子引力論描述的時(shí)空，也是幾乎不可能的事情。天文學(xué)家正在試圖通過觀測(cè)超遠(yuǎn)距離的伽瑪射線暴來間接證明圈量子引力論的正確性，不過目前由于觀測(cè)的誤差實(shí)在太大，還無法真的做到。

然而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，除了修正相對(duì)論中的“時(shí)空”定義，人類似乎還沒有其他辦法可以調(diào)和量子力學(xué)和相對(duì)論之間的矛盾。從目前來看，弦論和圈量子引力論都有機(jī)會(huì)。而它們的共同特點(diǎn)就是否定了相對(duì)論的“時(shí)空觀”。

因此，如今的主流物理學(xué)理論正在試圖動(dòng)搖愛因斯坦的時(shí)空觀。相信在未來，這個(gè)坐在物理學(xué)王座上的理論將會(huì)被取代。