量子力学跟相对论有何异同点?

量子力学跟相对论有何异同点?
我又要从wikipedia上拿出这张百用不厌的图了:这个图是物理学的四大基础理论。左上是经典力学,以牛顿力学和分析力学为主,宏观低速世界遵守的物理规律。这个领域发展到麦克斯韦的电动力学的时候,出现了一些不可调和的矛盾:第一个矛盾是面对微观世界,仅靠电磁波(光)的波动性无法解释黑体辐射能量的发散、光电效应、以及原子的稳定性,这就导致了普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意建立了早期的量子理论,后来经过海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利、玻恩的努力建立了量子力学。所以左下方的量子力学是经典力学在微观方向的升级,或者说经典力学是量子力学在宏观方向的近似。第二个矛盾是电磁波(光)的速度不变原理显示了它和欧几里得时空中的伽利略变换存在矛盾,这就导致爱因斯坦摒弃了伽利略变化,用相对性原理了光速不变原理建立了狭义相对论。所以右上方的相对论是经典力学在高速(接近光速)方向的升级,或者说经典力学是相对论在低速方向的近似。这样就非常清楚了,量子力学和相对论是经典力学在两个不同方向的升级,除了共用时间空间、质量、能量、动量、电荷等基本物理学概念之外,它们可以说是完全不同的两个基础理论,或者说是物理学向完全不同的两个方向的深入发展。它们唯一的共同点是都可以近似到经典力学。当它们结合的时候,就是一个能够同时描述微观和高速的基础理论——量子场论。

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  • 李婧玥用户

    我又要从wikipedia上拿出这张百用不厌的图了:

    这个图是物理学的四大基础理论。左上是经典力学,以牛顿力学和分析力学为主,宏观低速世界遵守的物理规律。这个领域发展到麦克斯韦的电动力学的时候,出现了一些不可调和的矛盾:

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    第一个矛盾是面对微观世界,仅靠电磁波(光)的波动性无法解释黑体辐射能量的发散、光电效应、以及原子的稳定性,这就导致了普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意建立了早期的量子理论,后来经过海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利、玻恩的努力建立了量子力学。所以左下方的量子力学是经典力学在微观方向的升级,或者说经典力学是量子力学在宏观方向的近似。

    第二个矛盾是电磁波(光)的速度不变原理显示了它和欧几里得时空中的伽利略变换存在矛盾,这就导致爱因斯坦摒弃了伽利略变化,用相对性原理了光速不变原理建立了狭义相对论。所以右上方的相对论是经典力学在高速(接近光速)方向的升级,或者说经典力学是相对论在低速方向的近似。

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    这样就非常清楚了,量子力学和相对论是经典力学在两个不同方向的升级,除了共用时间空间、质量、能量、动量、电荷等基本物理学概念之外,它们可以说是完全不同的两个基础理论,或者说是物理学向完全不同的两个方向的深入发展。它们唯一的共同点是都可以近似到经典力学。当它们结合的时候,就是一个能够同时描述微观和高速的基础理论——量子场论。

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    2024-05-04
    1楼
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  • 小达用户

    相对论和量子力学是两个不同的理论。量子力学主要是研究物质内部的物理属性。而相对论研究的是这些物质存在的环境的属性。 实际上这两个理论的结合,是物质阴阳属性的结合。如果不承认万物负阴而抱阳就不可能完成这个课题。就好比一个男人和一个女人。

    如果要统一那就得组建一个家庭。 世界万物都是具有阴阳两种属性的。其中的阳的部分是以黎曼代数的形式存在。全部的物质的阳结合到一起就形成了万物存在的空间。而每个物质在黎曼空间的存在形式就是广义相对论, 其能量形式是拉格朗日量。而每个基本物质阴的存在形式是在复结构下的辛代数,其能量表现形式是哈密顿量。

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    而拉格朗日量和哈密顿量也是可以相互转换的。也就是每个物质的阴阳能量相等是一个物质存在的根本属性。

    这个问题要从两个物理理论的数学工具说起。 在物理上两个主要学科一个是广义相对论,在数学上是洛伦兹群的集合。另一个是量子力学,在数学上是SU(n)群的集合。那么这两个群的不是同一种代数结构就说明了两个学科的不兼容原理。

    定都形气意带万才素候格。

    实际上更深层的原因是因为两个数学群都不是物质结构的全部结构。而只是物质结构的两个重要分支。而一个完整的物质结构恰恰是这两个结构的更完整形式。既物质函数的埃尔米特形式。 在以多重复数为物质形式的数学群中,一个完整的物质群体可以由其自身的阴阳关系表现为两个群的合成形式。

    既由一个怡洛伦兹形式和一个怡酉与一个怡辛形式的组合。所以要想完整的描述物质结构就要将量子力学的酉结构与该物质的哈密顿“辛结构”复合。

    所以广义相对论和量子力学是两个不同的理论。量子力学主要是研究物质内部的物理属性。而相对论研究的是这些物质存在的环境的属性。两者相同的就是都可以满足能量和时间守恒定律,既诺特定理。

    2024-05-04
    2楼
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  • 杨启航用户

    相对论是描写物质间引力相互作用的理论。包括狭义相对论和广义相对论。广义相对论是爱因斯坦于1915年完成,1916年正式发表。这爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用:它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。广义相对论还预言了引力波的存在(爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》),现已被直接观测所证实。此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。狭义相对论提出两条基本原理。(1)光速不变原理:即在任何惯性系中,真空中光速c都相同,为299,792,458m/s,与光源及观察者的运动状况无关。(2)狭义相对性原理:是指物理学的基本定律乃至自然规律,对所有惯性参考系来说都相同。爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架,几经失败后,他终于认识到,狭义相对论容纳不了万有引力定律。于是,他将狭义相对性原理推广到广义相对性,又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理,建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。因此,狭义相对论只适用于惯性系,它的时空背景是平直的四维时空,而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系。按照广义相对论,在引力场中的时钟要变慢,因此从恒星表面射到地球上来的光线,其光谱线会发生红移,这也在很高精度上得到了证实。从此,广义相对论理论的正确性被得到了广泛地承认。简而言之,广义相对论包括两个原理:一,等效原理:惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的;二,广义相对性原理:所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。 广义相对性原理:物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。

    而量子力学是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论,是近代物理的基础理论之一。20世纪前的经典物理学只适于描述一般宏观条件下物质的运动,而对于微观世界(原子和亚原子世界)和一定条件下的某些宏观现象则只有在量子力学的基础上才能说明。所有涉及物质属性和微观结构的问题,无不以量子力学作为理论基础。

    物理学家,不仅发现物质有最小的单位,而且发现能量也有最小的单位,这最小单位的能量就是量子。在此基础上,人们提出了量子干涉,量子通信,量子意识(如薛定谔的猫实验)以及量子纠缠等理论,并做了相应的实验。其中,量子通信已经进入应用实践领域,如量子卫星的发展。在这里,值得一提的是,薛定谔的猫实验以及量子纠缠实验,前者证明了,宇宙的演变和某些事件的结果离不开人的意识的参与,后者似乎可以说明宇宙中还有比光速还要快的存在,这为未来远距离通信和太空运输旅行等都提供了可能和希望。更有一些探索微观世界的理论,如超弦理论,似乎在向探索宇宙的意识和物质的本源问题迈进了一步。总之,相对论主要是探索宇宙时空关系的,而量子力学主要是探索微观世界的理论。当然,它们之间也存在着一些交集和共同探索的领域。

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    2024-05-04
    3楼
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  • 双方一土用户

    看问题看本质,揭开本质才能说清问题。

    量子力学与相对论本身不矛盾。

    首先排除一个误区,爱因斯坦是量子力学大师。

    最先坐实光是量子的是爱因斯坦,爱因斯坦的光电效应量子化解释,得了诺贝尔奖。

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    其次再排除一个误区,量子力学与狭义相对论结合得非常好。量子力学离不开狄拉克方程,而狄拉克方程是结合狭义相对论的基础方程,没有之一。量子力学包含狭义相对论。

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    再次还再排除一个误区,己实验验证了的量子力学方程与广义相对论描述的都与实际观测相符,目前都无反例。只不过,量子力学尚不完备,而广义相对论相对完备,量子力学集成了众多大师理论,广义相对论只此一家。

    最后还得排除一个误区,量子力学与相对论本身不矛盾。量子力学与相对论的基本矛盾在于观念,广义相对论讲究定域性、客观性,而量子力学的解释,目前主流上否定了定域性、客观性,罪魁祸首在于量子纠缠、惠勒延迟观测实验、几率波的解释。量子力学研究的是微观现象,相对论宏观上统揽大局。

    2024-05-04
    4楼
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  • 蔡宇华用户

    共同点都是研究世界之存在的。

    不同点是各有立场,各有前提,各有结论,各自侧重了一种现象或几种现象。

    如果二者要达到相互统一融合的目的,就要对我们面临的这个世界作出一个让双方认可的存在前提。从这个前提作出步步相吻合的研究。这个存在前提需要高度的实用的综合概括。

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    2024-05-04
    5楼
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  • 孔海冬用户

    二者描述的规律的层次不同。量子力学更基本,相对论是以更基本的规律生成的,其底层原因可能还是量子力学。这种层次上的差异也许就是当前量子力学相对论之间不协调的原因。要使二者兼容,需要找到如何从量子力学推导出相对论,这样才能调和二者。

    2024-05-04
    6楼
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  • 罗圣仪用户

    应该说二者都企图完整描述整个世界,只不过二者的出发点不同,一个是从宏观世界出发,一个是从微观世界出发,两者对世界的解释都还不够完善,相对论不能完全解释微观世界物质运行规律,量子力学也在宏观世界部分失效,所以自爱因斯坦一来人类一直在尝试建立一种更全面的理论来解释微观和宏观的运动规律,即统一场论,目前形成了很多假说,比如弦理论,膜理论等多个版本,但还不够成熟

    2024-05-04
    7楼
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