愛因斯坦創(chuàng)建的相對論（狹義相對論、廣義相對論）與20世紀(jì)初興起的描述微觀粒子的量子力學(xué)并稱為20世紀(jì)兩大物理學(xué)支柱，但這兩大支柱相處的卻并不融洽，甚至相對論與量子力學(xué)在一些問題上發(fā)生了根本性的矛盾，準(zhǔn)確的說應(yīng)該是廣義相對論與量子力學(xué)根本無法相融，廣義相對論認(rèn)為時空是連續(xù)的、平滑的，而量子力學(xué)構(gòu)建的時空觀是基于激烈的量子漲落而形成的間斷的、不連續(xù)的時空，除了關(guān)于時空觀點的不同，相對論與量子力學(xué)對于黑洞這種天體也無法達成認(rèn)識上的一致，可能有的讀者會問：廣義相對論是用來描述宇宙天體的，而量子力學(xué)則是用來解釋微觀粒子的，由于宏觀世界與微觀世界的巨大差距，兩者可以說是各司其職，互不來往，為何量子力學(xué)會對作為一種宇宙天體的黑洞上與廣義相對論產(chǎn)生激烈的矛盾呢？

黑洞，這是一個所有天文愛好者都感興趣的話題，但不為人知的是：黑洞其實最早是作為一種數(shù)學(xué)概念被提出來的，在1916年，物理學(xué)家史瓦西通過廣義相對論的引力方程推導(dǎo)出了一個半徑公式，即史瓦西半徑，史瓦西半徑代表著特定的天體在半徑小于史瓦西半徑時，其內(nèi)部無法保持一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)而無限向內(nèi)坍縮，最終變成一個密度趨于無限大的、連光都無法從中逃逸的引力奇點，所以說黑洞原本只是一個數(shù)學(xué)概念，只不過后來隨著天文觀測的不斷開展，尤其是天體引力測量技術(shù)與射電望遠鏡的誕生，使天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了原來宇宙中真的存在這樣一個神奇的、無法被直接觀測的神秘天體：黑洞。

好了，講完了黑洞的出處，接下來就要解釋一下上面的問題：為何研究微觀世界的量子力學(xué)會與相對論發(fā)生矛盾，首先來說：黑洞作為一種引力極大的宇宙天體，這本來是應(yīng)該由廣義相對論研究的對象，我們可以用廣義相對論分析黑洞的引力場、引力周圍的時空扭曲等等問題，但由于黑洞的一個特性，導(dǎo)致量子力學(xué)也有了可乘之機，由于黑洞無限坍縮，所以黑洞的體積趨于無限小，甚至比中子、質(zhì)子這類的微觀粒子都要小，既然黑洞的體積比微觀粒子還要小，那么黑洞的某些微觀特性就要使用量子力學(xué)去解釋，可是黑洞又是一種引力巨大的天體，所以研究黑洞的宏觀問題又少不了相對論，于是相對論與量子力學(xué)在黑洞這個問題上產(chǎn)生了激烈的、無法調(diào)和的矛盾，其問題的本質(zhì)是支撐著物理學(xué)大廈的兩大支柱竟然在其理論基礎(chǔ)上就是根本無法相融的。

物理學(xué)家常說上帝是喜歡簡單的，上帝不會制造很多復(fù)雜的理論去逐個解釋某些領(lǐng)域的問題，相對論與量子力學(xué)無法相融使物理學(xué)家們認(rèn)識到兩個理論體系都是不完備的，所以物理學(xué)家們在20世紀(jì)中后期一直在尋找一種大統(tǒng)一理論去融合宏觀與微觀世界的矛盾，20世紀(jì)80年代的弦理論使物理學(xué)家們看到了希望的曙光，弦理論將宇宙中所有的能量、物質(zhì)都歸結(jié)于弦的震動，弦理論可以很好的解釋宏觀世界與微觀世界，但是由于弦理論描述的十一維空間與弦過于抽象，所以導(dǎo)致目前的科技水平根本無法使用實驗的方法去驗證弦理論的正確性，無法被實驗證明的科學(xué)就變成了哲學(xué)，使用哲學(xué)的手段去解釋具體科學(xué)未免就顯得太蒼白無力了。

不過科學(xué)的發(fā)展永遠是超乎人們想象的，就像100年前的科學(xué)家根本無法理解如今的人們竟然可以使用視頻通話進行交流一樣，相信在不久的將來，科學(xué)家們有能力使用實驗的方法去驗證弦理論，如果真的有那么一天，那將是物理學(xué)界又一次驚天動地的變革。