Hoewel de theorie van Einstein over relativiteitstheorie en kwantumfysica beide ongelooflijk succesvol zijn in hun respectieve domeinen, staan ​​ze inderdaad op gespannen voet met elkaar in sommige belangrijke gebieden. Dit is waarom:

1. Zwaartekracht en kwantummechanica:

* Relativiteit: Einstein's theorie van algemene relativiteitstheorie beschrijft de zwaartekracht als een kromming van ruimtetijd veroorzaakt door massa en energie. Het is een soepele, continue theorie die uitzonderlijk goed werkt op grote schalen (planeten, sterren, sterrenstelsels).

* kwantummechanica: Kwantummechanica daarentegen beschrijft het gedrag van deeltjes op de kleinste schalen. Het is inherent probabilistisch en gaat over concepten zoals golfdeeltjesdualiteit, superpositie en verstrengeling.

Het probleem ontstaat omdat we geen consistente manier hebben om de zwaartekracht op kwantumniveau te beschrijven. We hebben een theorie van kwantumzwaartekracht nodig die deze twee schijnbaar onverenigbare kaders kan verzoenen.

2. De rol van de waarnemer:

* Relativiteit: In de theorieën van Einstein zijn de natuurwetten hetzelfde voor alle waarnemers in uniforme beweging. Dit relativiteitsprincipe suggereert een objectieve, waarnemer-onafhankelijke realiteit.

* kwantummechanica: In de kwantummechanica speelt de observatie een cruciale rol. De golffunctie, die de toestand van een kwantumsysteem beschrijft, stort in bij meting, schijnbaar beïnvloed door de waarnemer. Dit suggereert een subjectieve, waarnemer-afhankelijke realiteit.

De vraag of de realiteit objectief of subjectief is, is een fundamenteel filosofisch debat als gevolg van deze botsing tussen relativiteitstheorie en kwantummechanica.

3. Zwarte gaten en singulariteiten:

* Relativiteit: Algemene relativiteit voorspelt het bestaan ​​van zwarte gaten, gebieden van ruimtetijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, zelfs niet licht, kan ontsnappen. In het midden van een zwart gat ligt volgens algemene relativiteitstheorie een singulariteit - een punt van oneindige dichtheid en kromming.

* kwantummechanica: Kwantummechanica verwerken singulariteiten niet goed. De singulariteit in het hart van een zwart gat creëert een situatie waarin de wetten van de kwantummechanica afbreken.

Deze inconsistentie wijst op de noodzaak van een dieper begrip van hoe de zwaartekracht zich gedraagt ​​bij de extreme omstandigheden die aanwezig zijn in zwarte gaten.

4. Het "meetprobleem":

* Relativiteit: Relativiteit heeft geen probleem met het concept van meting.

* kwantummechanica: Het "meetprobleem" is een van de meest diepgaande mysteries in de kwantummechanica. Het is onduidelijk precies hoe de golffunctie instort tijdens het meten en hoe dit verband houdt met de klassieke wereld die we ervaren.

Dit probleem benadrukt het fundamentele verschil in hoe relativiteit en kwantummechanica informatie behandelen en de rol van observatie.

De zoektocht naar een uniforme theorie:

Natuurkundigen werken onvermoeibaar om een ​​uniforme theorie te ontwikkelen die relativiteitstheorie en kwantummechanica kan verzoenen. Sommige veelbelovende kandidaten zijn:

* String -theorie: Deze theorie stelt voor dat de fundamentele bouwstenen van het universum geen puntachtige deeltjes zijn, maar eerder kleine trillende snaren.

* Loop kwantumzwaartekracht: Deze theorie suggereert dat de ruimtetijd zelf is gekwantiseerd, wat betekent dat het bestaat uit discrete eenheden.

Het vinden van een succesvolle uniforme theorie zou een van de grootste wetenschappelijke prestaties aller tijden zijn, omdat het op alle schalen een volledig begrip van het universum zou bieden, van de kleinste deeltjes tot de grootste sterrenstelsels.