粒波虛實相生

愛因斯坦廣義相對論制約了宇宙的大尺度結構，它僅能稱為經典理論，因其中並沒有考慮量子力學的不確定性原理，而為了和其他理論一致這是必須考慮的。這個理論並沒導致和觀測的偏離是因為我們通常經驗到的引力場非常弱。然而，前面討論的奇點定理指出，至少在兩種情形下引力場會變得非常強——黑洞和大爆炸。在這樣強的場裡，量子力學效應應該是非常重要的。因此，在某種意義上，經典廣義相對論由於預言無限大密度的點而預示了自身的垮台，正如同經典（也就是非量子）力學由於隱含著原子必須坍縮成無限的密度，而預言自身的垮台一樣。我們還沒有一個完整、協調的統一廣義相對論和量子力學的理論，但我們已知這理論所應有的一系列特徵。

●霍金---時間簡史


雖然光是由波組成的，普郎克的量子假設告訴我們，在某些方面，它的行為似乎顯現出它是由粒子組成的——它只能以量子的形式被發射或吸收。同樣地，海森堡的不確定性原理意味著，粒子在某些方面的行為像波一樣：它們沒有確定的位置，而是被“抹平”成一定的幾率分布。量子力學的理論是基於一個全新的數學基礎之上，不再按照粒子和波動來描述實際的世界；而只不過利用這些術語，來描述對世界的觀測而已。所以，在量子力學中存在著波動和粒子的二重性：為了某些目的將波動想像成為粒子是有助的，反之亦然。這導致一個很重要的後果，人們可以觀察到兩組波或粒子的所謂的干涉，也就是一束波的波峰可以和另一束波的波谷相重合。