爱因斯坦对弯曲时空的描述并不容易与由量子波函数组成的宇宙相吻合。理论物理学家 Sean Carroll 与主持人 Steven Strogatz 讨论了对量子引力的探索。
广义相对论和量子力学是现代物理学最成功的两个概念突破，但爱因斯坦将引力描述为时空曲率并不容易与由量子波函数组成的宇宙相吻合。最近试图将这些理论结合在一起的工作揭示了一些令人费解的事实。在这一集中，物理学家兼作家肖恩·卡罗尔与主持人史蒂文·斯特罗加茨讨论了空间和时间如何可能是量子现实的涌现属性，而不是它的基本部分。
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成绩单
Steven Strogatz (00:03)：我是 Steve Strogatz，这是来自 Quanta 杂志的播客，带您了解当今科学和数学中一些最大的未解决问题。在这一集中，我们将讨论空间和时间的奥秘，以及引力。他们有什么神秘之处？
好吧，事实证明，当我们在超亚原子尺度上观察它们的最深层次时，它们变得非常奇怪，引力的量子性质开始发挥作用并变得至关重要。当然，在这个令人难以置信的小尺度上，我们没有人对空间、时间和重力有任何直接的经验。在这里，在日常生活的尺度上，空间和时间似乎完全平滑和连续。艾萨克牛顿的经典理论很好地描述了引力，这个理论已经存在了 300 多年。
(00:53) 但是，大约 100 年前，事情开始变得奇怪。阿尔伯特爱因斯坦告诉我们，空间和时间可以像一块织物一样弯曲和弯曲。这种时空连续体的扭曲就是我们所体验的引力。但爱因斯坦的理论主要关注自然界的最大尺度，恒星、星系和整个宇宙的尺度。关于最小尺度的空间和时间，它并没有太多可说的。
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这就是麻烦真正开始的地方。在那里，自然受量子力学支配。这个惊人的强大理论已被证明可以解释除重力之外的所有自然力。当物理学家试图将量子理论应用于引力时，他们发现空间和时间变得几乎无法识别。它们似乎开始剧烈波动。这几乎就像空间和时间分崩离析。它们的平滑度完全崩溃了，这与爱因斯坦理论中的画面完全不符。
(01:54) 当物理学家试图弄清这一切时，他们中的一些人得出的结论是，空间和时间可能并不像我们一直想象的那样基本。它们开始看起来更像是更深层次、不熟悉的量子力学的副产品。但那会是什么？现在和我一起讨论这一切的是肖恩卡罗尔，他是一位主持自己的播客 Mindscape 的理论物理学家。肖恩曾在加州理工学院 [加利福尼亚理工学院] 担任物理学研究教授多年，但现在他正在约翰霍普金斯大学担任自然哲学霍姆伍德教授。他也是圣达菲研究所的外部教授。但无论身在何处，肖恩都会研究有关量子力学、引力、时间和宇宙学的深层问题。他是几本书的作者，包括他最近出版的《深藏不露的东西：量子世界和时空的出现》。肖恩，非常感谢你今天加入我们。