#钟铭聊科学#为什么科学家非要统一相对论和量子力学？没统一会带来哪些后果？物理学家的统一大业按照目前主流的科学

物理学家的统一大业
按照目前主流的科学认识，近代科学起源于文艺复兴时期的欧洲，从哥白尼革命开始，伽利略实现的近代实验科学的奠基，第谷和开普勒让天文学和占星术彻底分家，牛顿则是将那个时代的庞杂的知识进行集大成，确定了科学的范式。

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【#钟铭聊科学#为什么科学家非要统一相对论和量子力学？没统一会带来哪些后果？】从这时起，科学开始飞速发展，持续至今大概是300多年的时间。在这300多年的时间里，物理学家这个群体一直都有一个夙愿：大一统理论。无论是牛顿还是爱因斯坦都曾努力做出大一统理论，但他们都失败了。
这个大一统理论指的就是仅仅利用一个理论，就可以解释宇宙中所有的物理学现象。反观我们现在的物理学体系，现代物理学有两大支柱：相对论和量子力学。但是两者之间只有狭义相对论和量子力学进行了很有效的结合，由此得到了量子场论。而广义相对论和量子力学至今还格格不入。

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按照目前的认知，宇宙中一共存在着四种基本作用力，分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。物理学家认为只要统一这四种作用就可以得到大一统理论。

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可是一直到现在，弱相互作用和电磁相互作用得到了统一，强力只能勉强算是和弱相互作用、电磁相互作用统一。但实际上这不是弱相互作用、电磁相互作用那样的统一，更不要说引力相作用了。科学家一直是在试图利用“引力子”理论来把引力相互作用也纳入到其中，结果理论和实际现象相距甚远，以至于科学家放弃了这个想法。
虽然“引力子”理论失败了，但是科学家不可能放弃把四种作用力统一在一起。因为科学每一次跃进都是依靠着“统一” ，这其实从引力的发展也能看出来。
格格不入的“引力”
最早的引力理论是牛顿的万有引力定律。这个理论认为引力是一种超距作用，换句话说，引力是瞬间完成传递的。如果太阳突然消失了，那牵引地球的引力就会瞬间消失，这时候地球就会沿着轨道的切线方向飞出去。
牛顿的万有引力定律让我们知道，地球上的物理学定律和宇宙中的天体运动其实是一回事，这其实也是一次物理学理论的统一。
后来，麦克斯韦提出著名的麦克斯韦方程，这也是一个物理学理论的统一，实现了“电”和“磁”的统一。

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再后来， 1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，在狭义相对论当中他实现了“时间”和“空间”的统一，在同年发表的质能等价理论当中，他又统一了“质量”和“能量” 。

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我们会发现，能够跻身物理学前三的物理学家都实现了物理学理论的统一。到了1915年，爱因斯坦提出了著名的广义相对论，这也是如今解释引力的主流科学理论。在这个理论当中，爱因斯坦提出引力现象的产生，事实上这本质上是时空弯曲的结果。
我们来举个例子，月球会绕着地球转，按照广义相对论，是因为地球压弯了时空，而月球绕着时空的“侧地线”在运动，这里的“测地线”是四维时空的“直线” ，也就是两点之间的最短距离。