普朗克尺度和量子泡沫

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普朗克尺度和量子泡沫之间的区别

普朗克尺度 vs. 量子泡沫

在粒子物理與物理宇宙學等領域中，普朗克尺度（紀念馬克斯·普朗克）是指約1.22 × 1019GeV量級的能量尺度；依照質能等價原理，其相當於普朗克質量2.17645 × 10−8公斤。在這樣的尺度重力的量子效應變得重要，而目前描述次原子粒子的量子場論變得不適用，而重力的不可重整化成了問題。透過自然單位制的連結，普朗克尺度也可指長度或時間尺度。 在普朗克尺度，重力的強度變得與其他基本作用力相當，理論物理學家也認為所有的基本作用力在此統合，雖然詳細的機制仍不清楚。普朗克尺度因此是量子重力效應不可忽略的尺度。待發展的量子重力理論則變得必要，目前的研究方案包括弦論、M理論、迴圈量子重力、非交換幾何、因果集以及p-adic數學物理。. 量子泡沫（Quantum foam），又稱時空泡沫（space time foam），是一種物理概念，最早在1955年由約翰·惠勒所提出量子力學中的一個概念。量子泡沫即為誕生前宇宙的概念化。 在量子泡沫的普朗克尺度(10-35公尺)裡，時空不再是平滑的，許多不同的形狀會像泡沫一樣隨機浮出，又隨機消失，這樣在微小世界的能量起伏，就是所謂的「量子漲落」。在量子漲落中形成的小通道，就是所謂的蟲洞，而這些量子蟲洞則又可以連接到周遭眾多的起伏泡沫，那些量子泡沫就是幼宇宙。 量子泡沫可用於極小尺度（普朗克長度量級）下量子振蕩的定性描述。在這麼小的尺度下海森堡的不確定性原理允許能量暫時產生並瞬間產生粒子和反粒子，然後在不違反物理守恆定律下互相湮滅，由於此處討論的時間和空間規模極小，且加上虛擬粒子增加的能量，根據愛因斯坦的廣義相對論，表明，在足夠小的範圍內，這些波動的能量將是大到足以使在較大的尺度上可觀測到相對平滑時空的顯著偏離，有如泡沫一般，因此，在量子泡沫裡，空間沒有一定的結構，對於各種不同的形狀和曲度都有不同的機率。.

廣義相對論

广义相对论是現代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展，最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律與狭义相对论加以推廣。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率），而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量與动量联系在一起。 从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论，但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量恒星终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，黑洞。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外，广义相对论还是现代宇宙学中的的理论基础。.

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量子力学

量子力学（quantum mechanics）是物理學的分支，主要描写微观的事物，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学，如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科，都是以其为基础。 19世紀末，人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统，於是經由物理學家的努力，在20世紀初創立量子力学，解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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