近年來，好萊塢科幻大片幾乎都涉及人類進入第三類文明，如大片大片“星際迷航”。人類進入第三類文明所面臨的兩個最大問題是引力和超光速運動。前者涉及引力困擾人類近五個世紀的根本原因，後者涉及相對性的基礎，這是當代物理學中兩個最大的問題。
雖然當代物理學家已經耗盡了他們所有的智慧來試圖解決這兩個謎團，但他們仍然沒有任何好處，甚至是悲觀的，對這兩個問題的理解，當代物理學家和近一個世紀以前的愛情在愛因斯坦時代沒有任何進步。
當代理論物理學家似乎感到筋疲力盡。
事實上，早在1956年楊振寧和米爾斯建立楊一米的規範場理論時，理論物理學就開始被淹沒在粒子物理學的輝煌進展中。然而，量子物理學的進步並沒有為引力這兩個主要問題和相對性基礎提供任何有用的資訊。相反，它使問題複雜化並導致了一個新的更深層次的問題。 ，量子理論和相對論，它們更完整。
讓我們把注意力轉回到一個世紀前創造的狹義相對論。
狹義相對論的基礎1905年，伯爾尼專利局的工作人員愛因斯坦在德國物理雜誌“物理筆記”上發表了五篇論文。其中一個主題是“運動身體的動力學”，它重寫了現代物理學的面貌。 。幾年後，愛因斯坦的大學物理教師閔可夫斯基稱愛因斯坦的新理論為“相對論”，即運動是相對的。愛因斯坦本人稱這一理論為“狹義相對論”，以區別於後來引入的更為籠統的“相對論”，包括廣義相對論。
在引入狹義相對論之後，它並未立即引起物理學領域的廣泛關注。支援這一理論的物理學家是普朗克。
狹義相對論的基礎是基於兩個實驗事實。第一個是光速恆定的原理，第二個是運動定律的普遍原理，即力學運動定律，可以應用於電動力學。
愛因斯坦的狹義相對論在下個世紀經歷了任何理論和實驗驗證，到目前為止尚未發現。
實質上，狹義相對論在協調運動定律方面是成功的。然而，這種理論限制了人體運動的速度 - 任何巨集觀物體的運動速度都不超過光速。從那時起，人類試圖以超光速到達遙遠的星系已成為一個夢想。
為什麼物體的運動不超過光速？狹義相對論似乎給出了解釋。這是因為當物體的速度增加時，其慣性品質也會增加，直到達到光速時達到無窮大。因此，光速是運動的極限。
為什麼光速是運動極限？要達到這個問題的核心，首先必須從狹義相對論出發。正如愛因斯坦所說，這一理論試圖將運動定律轉化為電動力學。我們知道，在電動力學中，任何物體都不能超越光速，也就是說，僅在動力科學中，運動不會超過光速。進一步說，在量子理論的語言中，所謂的電動力學僅涉及可以耦合電荷的運動過程。如果存在一種不與電荷耦合的運動型別，則這種型別的運動沒有任何運動速度限制，並且可能超過光速。
在過去的幾十年裡，科學家確實觀察到了超光速運動。在大規模上，在天文觀測中發現了超光速運動的叢集。在小範圍內，觀察到比光速移動得快的粒子。它們甚至被稱為“快速”，意味著粒子的移動速度比光速快。
但為什麼這些超光速運動存在呢？相對論本身並沒有給出答案，而量子理論也無法回答。因為量子理論沒有提供關於未與電荷耦合的運動過程是否可以超過光速的資訊，量子理論究竟是什麼樣的理論呢？
量子理論量子理論源於普朗克1900年對黑體輻射的研究。
為了合理地解釋黑體輻射現象，普朗克引入了最小的能量作用單位 - 能量量子的概念取代了被認為在微觀上連續的能量流。世界。就像幾年後愛因斯坦的相對論一樣，量子理論在當時並沒有引起人們的注意，直到後來愛因斯坦在論文中採用量子概念來解釋光電效應。因此，建立量子理論，為愛因斯坦做出了巨大的貢獻。
20世紀30年代，量子理論與電磁場理論的結合形成了量子場論，極大地推動了量子物理學的進步。
與相對論一樣，量子理論的侷限性很快就被發現了。如果相對論給人類帶來運動不能超過光速，那麼量子理論會給人類帶來人類無法同時測量粒子的速度和位置。這使得愛因斯坦後來成為量子理論的懷疑論者 - 不確定性原理，也被稱為不確定性原理。
對於這個原則，愛因斯坦和波爾在整個歐洲物理學界，在20世紀30年代早期爆發了幾次轟動。儘管這些論點並未導致當時的結果，但在20世紀60年代，貝爾提出了著名的貝爾不等式。
根據這種不平等，可以確定波爾和愛因斯坦是正確的。二十年後，隨著鐳射技術和單光子粒子測量技術的發展，人們終於可以在實驗室條件下驗證貝爾。美國和歐洲的兩個實驗小組先後獲得了資料。該實驗支援了玻爾的觀點。量子理論對自然的描述是完整的，愛因斯坦所謂的“隱變數”理論是錯誤的。也就是說，在量子理論的深層意義上，沒有隱藏變數可以決定粒子的量子行為。
話雖如此，人們自然會問，既然量子理論對自然現象的描述是完整的，為什麼使用量子理論來描述引力是不成功的呢？在20世紀的兩種理論中只有一種理論嗎？對？這個問題確實是當代物理學家深刻思考的問題。
事實上，相對論只是一種“現象學理論”。從哲學的角度來看，既然現象學理論只是基於對現象的描述，而不是揭示機制，它就不會逃脫命運的取代。通過新理論。
然而，量子理論是不同的。量子理論不是現象學理論，而是揭示本質的理論。雖然它的數學基礎需要進一步改進，但它是一種直接反映本質的理論。因此，物理學家將這一理論稱為“絕對理論”。例如，還有熱力學第一定律，即能量守恆定律，熱力學第二定律，即熵增原理。這些理論被稱為“絕對理論”。
話雖如此，人們自然會理解為什麼量子理論和相對論聯合在一起時發生的量子引力理論不會成功。原因在於一個是現象學理論，另一個是“絕對理論”的基本原理是不同的。不會合並在一起。
引力理論的未來無論如何，進入第三類文明永遠無法繞過引力的本質問題。
自20世紀60年代以來，如超空間理論，弦理論試圖開闢一種新的方式來揭示引力的本質，繞過相對論和量子理論，但仍未見到曙光。超空間理論試圖增加空間維度來重新解釋引力。然而，一個不可避免的問題是，一旦空間維度超過四維，那麼重力就會成為其中的短程相互作用。顯然，超空間理論被消除了。候選人。
那麼弦理論呢？到目前為止，人們無法判斷哪種弦理論和經典量子理論是優越的。從實踐的角度來看，經典量子理論的數學處理是成熟的，所用的數學方法很簡單，弦理論所採用的數學處理過於複雜，沒有優勢。
弦理論目前僅在引力現象的描述中，並沒有深入到引力的本質。從物質中獲得的重力的性質仍然是未知的。因此，嘈雜的弦理論現在似乎已成為幾乎沒有物理內涵的數學遊戲。
人類正試圖進入第三類文明，即引力的來源，光速運動始終是一個無法避免的問題。 20世紀物理學的進步並未揭示這兩個謎團，甚至在一定程度上削弱了人們對兩大問題難度的理解。到目前為止，21世紀的物理學家已經面臨這兩個主要問題，但仍未找到入口。進入第三類文明的人類之路仍然漫長。