現代物理學的兩大支柱，量子力學和相對論，但是它們在極端的情況下會產生無法調和的矛盾，但是為了解決這個矛盾，就需要一種全新的理論，就是弦理論，也叫老虎弦。
那我們就來看看弦理論是如何誕生的
如果要選出一位全世界最出名的科學家，那答案肯定是愛因斯坦。愛因斯坦的最大貢獻是相對論，它完全推翻了牛頓的物理學體系，徹底重塑了人類對宇宙的認知。相對論是一個天才的創想，也是現代物理學的兩大支柱之一。
現代物理學的另一大支柱叫量子力學，這套理論比相對論更抽象，更違反常識。量子力學的泰斗費曼曾經說過這麼一句話，他說：相對論雖然艱深，你是你只要認真度過相對論，就能看懂，但換成量子力學的話，不好意思，沒人能看懂量子力學。
相對論和量子力學是現代物理學的根基，是物理學大廈的基礎，從宇宙膨脹到組成物質的基本粒子，它兩都能解釋！
這兩套理論都經過無數次嚴格的檢驗，無論實驗的精度有多高，相對論和量子力學都能得到證實，屹立不倒，可以說是人類歷史上最成功的兩大科學成就！
但問題恰恰就出在這裡！作為物理學的基礎，相對論和量子力學在根本上是存在衝突的，在某些條件下，這兩套理論水火不容，所以不可能同時正確，為什麼這麼說？
先來看一看廣義相對論
物理學家惠勒曾經用了一句非常簡潔的話來概括它：“物質告訴空間如何彎曲，空間告訴物質如何運動”。
在我們傳統的認知中，空間是看不見摸不著的，但在廣義相對論看來，空間就是一張非常巨大的平滑的膜。你可以想象一下家裡的保鮮膜，而且這個膜是有彈性的，如果我們把一顆球放到這張巨大的膜上，膜就會凹下去，在這裡膜就相當於空間球，就相當於太陽地球這些星球。
這麼一想你就明白了，物質會讓空間彎曲，而且物質越重膜彎曲得就越厲害。如果物質的質量很小，這個彎曲的幅度也小，這就叫物質告訴空間如何彎曲。
所以當空間這張膜彎曲後，就會影響物質的運動軌跡。你想一下，假如一張膜凹了下去，那麼在上面滾動的小球運動軌跡肯定會受到影響。
在牛頓的物理學中，地球圍著太陽轉，是因為引力的作用，但牛頓無法解釋引力是怎麼來的。而廣義相對論就提出引力的本質就是這種空間的形變，它影響了物質的運動，所以行星繞著太陽轉，就是因為太陽扭曲了周圍的時空，影響了太陽系內所有星體的運動，這就叫空間告訴物質如何運動。
明白了這兩點，大概你就知道了廣義相對論是怎麼回事了。
那再來看一下量子力學。
這裡主要解釋一下不確定性原理，也叫測不準原理。這個原理的核心很簡單，就是一個粒子的位置和速度不可能同時被確定。如果他位置越確定，那他速度的不確定性就越高。如果速度越確定，那位置的不確定性就越高。
舉個例子，假如有一個很大的盒子，這個盒子裡有一個電子，你想把這個電子給抓起來，所以就把這個盒子慢慢往裡擠壓，越擠越小，這個時候這個盒子在位置上的確定性就變高了。
但這時你會發現這個電子變得越來越瘋狂，在盒子裡到處亂撞，速度越來越大，行動軌跡越來越難以預料。也就是說它的速度變得越來越不確定，所有的微觀粒子如果我們把它限定在一個極小的空間區域內，那這些粒子就會變得越來越瘋狂，越來越難以琢磨。
而且不光是位置和速度之間存在著這種關係，能量和時間之間也存在著這種關係。所以如果考察時間足夠短的話，粒子的能量就會在短時間內瘋狂的漲落起伏。
再根據不確定性原理，即使是看似什麼都沒有的一片空間，如果我們把視野縮小到電子的尺度，就會發現這裡有非常活躍。所以在量子世界裡是一個混沌而瘋狂的世界。引力場在微觀尺度上也會因為量子漲落而波盪起伏，而且我們關注的空間越小，這種起伏就越大。
看到這，相對論和量子力學的矛盾就顯露出來了。
在廣義相對論看來，宇宙空間就像一張巨大的膜，雖然物質可以使它彎曲，但空間還是很平滑的。但在量子力學看來，宇宙空間在微觀尺度上是劇烈漲落的，根本就不是平滑的。
所以在超微尺度上，相對論和量子力學衝突了。這個衝突就是弦理論誕生的背景，是弦理論需要解決的問題。但是在一般人看來，這兩套理論基本上都不會衝突。因為這兩套理論各管一塊領域一般不會發生交叉。
廣義相對論關注的是宏觀的問題，在分析地球太陽星系這些大質量物體大尺度範圍時非常管用。量子力學關注的是微觀的問題，在研究粒子的運動這些小尺度的問題時特別管用。
一般情況下他們是相安無事的，但問題是如果我們在一個很小很小的尺度上來進行計算的話，那兩套理論就會發生衝突了。這個尺度叫普朗克，長度是1.6乘以10的-33次方釐米，這個尺度有多小呢？
假如我們把一個原子放大到向整個宇宙那麼大，那普朗克長度也就只相當於地球上的一棵樹那麼高。那你可能會問，這麼小的尺度到底有沒有研究意義？
還真有！比如說黑洞的中心，質量極大，尺度極小，或者宇宙大爆炸那一瞬間的宇宙也是質量極大，尺度極小，如果我們要研究這些問題，那相對論和量子力學的衝突就必須得解決。
物理學一路發展到相對論和量子力學這裡，終於出現了不能不解決的矛盾，為了解決這個矛盾，就需要一套能夠調和他們的理論，在這個背景之下弦理論就誕生了。
如果您覺得相對論和量子力學已經夠奇怪了，那等我們到了弦理論的時候再看。
現代物理學的兩大支柱，量子力學和相對論，但是它們在極端的情況下會產生無法調和的矛盾，但是為了解決這個矛盾，就需要一種全新的理論，就是弦理論，也叫老虎弦。
那我們就來看看弦理論是如何誕生的
如果要選出一位全世界最出名的科學家，那答案肯定是愛因斯坦。愛因斯坦的最大貢獻是相對論，它完全推翻了牛頓的物理學體系，徹底重塑了人類對宇宙的認知。相對論是一個天才的創想，也是現代物理學的兩大支柱之一。
現代物理學的另一大支柱叫量子力學，這套理論比相對論更抽象，更違反常識。量子力學的泰斗費曼曾經說過這麼一句話，他說：相對論雖然艱深，你是你只要認真度過相對論，就能看懂，但換成量子力學的話，不好意思，沒人能看懂量子力學。
相對論和量子力學是現代物理學的根基，是物理學大廈的基礎，從宇宙膨脹到組成物質的基本粒子，它兩都能解釋！
這兩套理論都經過無數次嚴格的檢驗，無論實驗的精度有多高，相對論和量子力學都能得到證實，屹立不倒，可以說是人類歷史上最成功的兩大科學成就！
但問題恰恰就出在這裡！作為物理學的基礎，相對論和量子力學在根本上是存在衝突的，在某些條件下，這兩套理論水火不容，所以不可能同時正確，為什麼這麼說？
先來看一看廣義相對論
物理學家惠勒曾經用了一句非常簡潔的話來概括它：“物質告訴空間如何彎曲，空間告訴物質如何運動”。
在我們傳統的認知中，空間是看不見摸不著的，但在廣義相對論看來，空間就是一張非常巨大的平滑的膜。你可以想象一下家裡的保鮮膜，而且這個膜是有彈性的，如果我們把一顆球放到這張巨大的膜上，膜就會凹下去，在這裡膜就相當於空間球，就相當於太陽地球這些星球。
這麼一想你就明白了，物質會讓空間彎曲，而且物質越重膜彎曲得就越厲害。如果物質的質量很小，這個彎曲的幅度也小，這就叫物質告訴空間如何彎曲。
所以當空間這張膜彎曲後，就會影響物質的運動軌跡。你想一下，假如一張膜凹了下去，那麼在上面滾動的小球運動軌跡肯定會受到影響。
在牛頓的物理學中，地球圍著太陽轉，是因為引力的作用，但牛頓無法解釋引力是怎麼來的。而廣義相對論就提出引力的本質就是這種空間的形變，它影響了物質的運動，所以行星繞著太陽轉，就是因為太陽扭曲了周圍的時空，影響了太陽系內所有星體的運動，這就叫空間告訴物質如何運動。
明白了這兩點，大概你就知道了廣義相對論是怎麼回事了。
那再來看一下量子力學。
這裡主要解釋一下不確定性原理，也叫測不準原理。這個原理的核心很簡單，就是一個粒子的位置和速度不可能同時被確定。如果他位置越確定，那他速度的不確定性就越高。如果速度越確定，那位置的不確定性就越高。
舉個例子，假如有一個很大的盒子，這個盒子裡有一個電子，你想把這個電子給抓起來，所以就把這個盒子慢慢往裡擠壓，越擠越小，這個時候這個盒子在位置上的確定性就變高了。
但這時你會發現這個電子變得越來越瘋狂，在盒子裡到處亂撞，速度越來越大，行動軌跡越來越難以預料。也就是說它的速度變得越來越不確定，所有的微觀粒子如果我們把它限定在一個極小的空間區域內，那這些粒子就會變得越來越瘋狂，越來越難以琢磨。
而且不光是位置和速度之間存在著這種關係，能量和時間之間也存在著這種關係。所以如果考察時間足夠短的話，粒子的能量就會在短時間內瘋狂的漲落起伏。
再根據不確定性原理，即使是看似什麼都沒有的一片空間，如果我們把視野縮小到電子的尺度，就會發現這裡有非常活躍。所以在量子世界裡是一個混沌而瘋狂的世界。引力場在微觀尺度上也會因為量子漲落而波盪起伏，而且我們關注的空間越小，這種起伏就越大。
看到這，相對論和量子力學的矛盾就顯露出來了。
在廣義相對論看來，宇宙空間就像一張巨大的膜，雖然物質可以使它彎曲，但空間還是很平滑的。但在量子力學看來，宇宙空間在微觀尺度上是劇烈漲落的，根本就不是平滑的。
所以在超微尺度上，相對論和量子力學衝突了。這個衝突就是弦理論誕生的背景，是弦理論需要解決的問題。但是在一般人看來，這兩套理論基本上都不會衝突。因為這兩套理論各管一塊領域一般不會發生交叉。
廣義相對論關注的是宏觀的問題，在分析地球太陽星系這些大質量物體大尺度範圍時非常管用。量子力學關注的是微觀的問題，在研究粒子的運動這些小尺度的問題時特別管用。
一般情況下他們是相安無事的，但問題是如果我們在一個很小很小的尺度上來進行計算的話，那兩套理論就會發生衝突了。這個尺度叫普朗克，長度是1.6乘以10的-33次方釐米，這個尺度有多小呢？
假如我們把一個原子放大到向整個宇宙那麼大，那普朗克長度也就只相當於地球上的一棵樹那麼高。那你可能會問，這麼小的尺度到底有沒有研究意義？
還真有！比如說黑洞的中心，質量極大，尺度極小，或者宇宙大爆炸那一瞬間的宇宙也是質量極大，尺度極小，如果我們要研究這些問題，那相對論和量子力學的衝突就必須得解決。
物理學一路發展到相對論和量子力學這裡，終於出現了不能不解決的矛盾，為了解決這個矛盾，就需要一套能夠調和他們的理論，在這個背景之下弦理論就誕生了。
如果您覺得相對論和量子力學已經夠奇怪了，那等我們到了弦理論的時候再看。