量子力学和相对论格格不入,是因为我们的宇宙有两套物理法则吗?

卢炳盛


看来题主还不是很了解现代物理学。量子力学和相对论曾经很好的共处,而且相对论帮助量子力学建立起来一些新的方程。比如狄拉克公式,这就是根据相对论的时间膨胀效应,精确计算了电子高速运动的时间。

相对论分为狭义相对论和广义相对论,前者是1905年完成的,后者是1915年发表的。

狭义相对论是关于时间膨胀的理论,广义相对论是关于时空弯曲的引力理论。

到目前为止,量子力学和狭义相对论没有任何矛盾,并且相容得很好。

我们知道量子力学研究的粒子处于次原子级别,它们的运动速度往往都很大。这就导致它们的时间膨胀效应明显,比如科学家曾经用相对论的时间膨胀效应精确预测出μ介子在高速运动时候的寿命。


核外电子,中微子等高能粒子的运动速度都很大,中微子甚至接近光速,如果要计算中微子的寿命,不考虑狭义相对论的时间膨胀效应,那误差简直就是天壤之别。

而在广义相对论中,把引力的本质看成是时空弯曲的表现,引力通过引力场传播。但是在量子力学中,强相互力,弱力,电磁力都是有传播子的,比如胶子,光子等,但唯独引力子还没有发现。科学家试图把引力统一到其他三种作用力中,这样自然界的四大相互作用力就可以用标准模型糅合在一起了。


但引力实在是太特殊了,它是人类最早发现的力,也是最难以琢磨的力,它的作用力程最长,也最弱,没有引力子也让它变得最神奇。

爱因斯坦在晚年一直试图把引力和电磁力统一起来,但未成功。

爱因斯坦是1955年去世的,在他那个年代科学家仅仅知道引力和电磁力不兼容。那时候弱力和强力还没有发现。

可最后,谁知道引力除了与电磁力不融合,还和后来的强弱相互力不融合。而其他三种力都是量子力学的范畴。科学家提出引力子之后,就把引力也纳入到量子力学的范畴。可引力子导致了量子力学出现了不自洽的一面。



而引力就是广义相对论的主要内容。所以量子力学和相对论格格不入只体现在广义相对论上,与狭义相对论很和谐。

有的科学家认为量子力学和广义相对论的不兼容是由于研究的尺度不够小。如果从更小的弦尺度重构两大理论,那么大一统理论就可以解决这些矛盾!


科学认识论


没有,量子力学的另一种说法叫神学。

历史上有很多科学家研究到后来都信神了,这样的传说相信大家都听过。其实应该是他们发现了关于量子领域的一些东西,这个跟神学实在是太相似了。

现在人类的科学对于很多东西都无法解释,特别是灵魂,还有对于创造。

以相对论为代表的现代科学,可以解释很多我们可以看得见摸得着的事情,但是却无法解释灵魂和意识 层面的事情,而量子力学可以。

就像薛定谔的猫,从量子学上来说,猫可能是死的也可能是活的,但是从现代物理学上来讲,这个猫要么死了要么活着。对于我们绝大多数普通人而严,后者更容易理解,也更容易被我们的习惯接受。虽然结果上一样,但是实际上,一个是唯心,一个是唯物。


是不是觉得量子力学更像神学了?

量子纠缠,脱离空间和时间的相互影响,这个跟神学的因果律很像,也跟幸运和霉运有关。

但是量子领域目前对于人类而言,还是很神秘的,别看现在很多电视机什么的都打着量子计算机、电视的口号,实际上跟量子科学半毛钱关系都没有。


人类无法穿越时间,这个是肯定的,虽然没有办法证明,但是我们从来没见过未来而来的人就知道,人类是无法穿越时间的。要么是时间是不可能穿越的,要么就是人类没有坚持到科学发展到那一步就灭绝了。不管是哪种,人类都不可能解开量子领域的秘密的。


装就不用修


量子力学和相对论虽然有矛盾,但是这两个理论目前看来都是正确的,这就说明我们人类目前还没有办法把相对论和量子论统一到一起,人类科学之路还很长。


量子力学和相对论最显著的矛盾就在引力上,广义相对论认为引力是空间弯曲的一种几何现象,也就是说引力只是因为大质量天体扭曲空间所产生的,但是量子力学认为宇宙的四种基本作用力都是粒子的交换产生的,所以引力也一定存在“引力子”

人类迄今为止从来没有找到过引力子,而其他的三种基本作用力都找到了用于交换的粒子,唯独引力找不到,但是这并不是说我们的宇宙有两种规则,而是说明人类对宇宙规律的认识还不够深刻。


牛顿当年归纳出牛顿力学的时候,人们都以为掌握了宇宙的秘密,但是几百年后人类就发现了牛顿力学的局限性,这才有了后来的爱因斯坦相对论,爱因斯坦本人解释的光电效应更是间接促进了量子力学的诞生。

现代物理学的两大支柱相对论和量子论,一个描述宏观世界一个描述微观世界,可是宏观和微观并没有一个明确的分界线,所以量子力学和相对论才显得格格不入。

未来一定会有比相对论和量子论更进一步的科学理论,总有一天人类会得到宇宙的大统一理论,到时候用一个理论就能描述从微观到宏观的所有运动。


宇宙探索未解之迷


答:肯定不会,宇宙中万物的发展,只要我们观察了就只有一个结果,宇宙中的物理法则也只有一套。


科学家永远相信,同一初始条件下进行的科学实验,得到的结果肯定是遵循同一套物理规律的,就算量子力学中存在不确定性原理,这种不确定都可以用同一个波函数描述。

量子力学和相对论,作为当今物理学的两大基础理论,两者确实存在本质的差异,比如量子力学的世界是离散的,而相对论的世界是连续的;但也绝非题目说的“格格不入”,其实两者在绝大部分场合中,都是相辅相成的。

只有在一些极端的情况下,比如宇宙奇点、黑洞等等,才体现出两者的矛盾所在;但是我们相信,大自然不可能在同一个宇宙中采用两套物理法则,我们不可能同时看到一个事物发展的两种结果。


那么最大的可能,就是量子力学和相对论中至少有一个,不是我们宇宙的最根本法则,肯定还存在一个更深的理论,可以在更高层面上统一相对论和量子力学,然后让两者实现相容。

就如经典力学中的热力学和天文学,一个微观一个宏观,两者看起来遵循着不同的运动规律;但本质上,经典力学中的热力学和天文学,归根到底都是牛顿三大运动定律和万有引力定律的结果。


我们假设一个文明,单独发现了热力学规律和天体运动规律,但是没有发现牛顿力学的根本定律,那么这个文明就会认为,微观和宏观遵循的规律不一样,就如我们现在看到的量子力学和相对论一样。

所以,目前我们下结论还太早,相对论和量子力学的统一是早晚的事,据说超弦理论有可能统一相对论和量子力学,或许就在这个世纪里我们能看到结果吧!


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艾伯史密斯


现在由我来回答这个问题,给出这个问题的最后答案。

我在我的新宇宙学里指出,我们宇宙分为绝对世界和相对世界。因为这两个世界所处的领域和条件的不同,所以它们的物理定律也就有所不同。在这里,爱因斯坦相对论所遵循的相对性原理以及量子力学遵循的超对称理论都是不成立和错误的。所以假如我们把现在的相对论理论和量子力学理论看成是正确的(事实上,按照我的新宇宙学,它们都是存在有不足甚至是错误的。作者注),那么相对论就可以算做是绝对世界的规律,量子力学则可以算做是相对世界的规律。因为相对论理论和量子力学理论它们是分属于绝对世界和相对世界的两个世界的规律,所以它们当然就不可统一了。这就是相对论和量子力学格格不入和不能统一在一起的原因。

按照我的新宇宙学,世界虽然分有绝对世界和相对世界,好像它们彼此分立和不相统一,但是它们实际上是处于一个宇宙中并且是统一的,而这个统一不是现代科学家寻找的试图将相对论理论和量子力学理论统一起来的世界用同一个物理定律来表示的统一,而是在相对论和量子力学体现出的世界有不同物理定律基础上的统一。在我的世界的统一——也是世界真正的统一——中,世界的物理定律是不同的,和变化的。关于这一点,请参看我即将出版的《爱因斯坦相对论批判:我的新宇宙学》一书。

还有重要的一点,在我看来,世界有两大物理规律,一个是可以把传统(经典)物理学的规律看做是确定的物理规律,一个是可以把现代量子力学看做是不确定的物理规律。当这样子时,我们就可以说世界的物理规律就是世界的确定的物理规律和不确定的物理规律的统一。这就是说,我们在实际的宇宙研究中在应用确定的传统物理定律时,必须同时结合量子力学体现出的世界同时是属于不确定的物理定律来研究,这样才是宇宙真正的研究,才是宇宙全面和正确的研究。

具体请大家参看《爱因斯坦相对论批判:我的新宇宙学》一书。

我的讲话完了,谢谢大家!


冲天一鹄2017


量子力学与相对论看起来的“格格不入”只不过是暂时的,或许我们认知的局限性限制了我们看事物的本质,而我们的宇宙当然也不会有两套物理法则!

量子力学和相对论是当今物理学界的两大理论支柱,一个诠释了微观世界的运动规律,而相对论是宏观世界的理论基础!

量子力学和相对论最简单最直观的矛盾在于不确定性和确定性。量子力学强调,微观世界没有什么是确定的,一切都只能用概率来描述,打个比方,在我们眼中真实存在的月亮,在量子世界并不是真实的存在,月亮可能位于宇宙中任何位置!

但有两种事实存在说明了量子力学与相对论不可能有绝对的矛盾。一是宏观世界本身就是有微观粒子构成的,而是宏观与微观并没有明显的分界线,不是“非黑即白”,我们不能把跟宏观微观一刀切地分开,就像你无法定义大和小的概念,到底多大算“大”,多小才算“小”!

这意味着微观也可能是某种意义上的“宏观”,而宏观也是某种意义上的“微观”!

同时意味着,量子力学和相对论都有一定局限性,或者其中之一有局限性,会有下一个更高级的理论来完成统一!

还有,个人观点,量子力学和相对论也并非真的格格不入!量子力学中的不确定性只不过在微观世界更明显,随着微观向宏观过度,不确定性也越来越不明显,而到了我们日常所见的宏观世界,不确定性理论上仍旧存在,只不过太不明显了,以至于可以忽略不计!

您的观点呢?


宇宙探索


并不是,量子力学与相对论的提出其实相隔并不是很久远,他们讨论的根本也大体一致,都是一种是图解释宇宙起源、成长、湮灭奥秘的统一论科学。在没有这些理论之前,人类对物理的最高认识就是牛顿的经典力学定律。世间的万物都可以用力学三定律来解释,但是,当人们相信科学,相信天文观察,相信这些力学定律之后,他们却发现他们还是无法解释宇宙的诞生、成长、与湮灭。于是相对论和量子力学便诞生了。

科学最神奇的地方就是给予人类预言的能力,通过计算,我们预言了日食、月食,我们预言了地球的寿命,太阳的寿命,银河系的寿命,甚至全宇宙即将走向终结的世间点,但是,我们却无法预言一颗小小的量子下一秒会在哪里出现,我们无法预言星球的运动轨迹为什么会出现偏差,这些课题虽然相对论和量子力学没有给出答案,但是,他们提出了解决的办法,一套理论,一套用来解释宇宙所有形态的理论,这被称为统一理论。

所以,在最终的目的上他们是一至的,虽然在一些局部的理论上一直争论不休,但是随着技术的进步,一些纯理论的的东西正在逐步得到证实,当然,由于相对论和量子力学要解释的东西对于现在的人类来说过于庞大繁杂,也许在证明他们的途中我们又有了新的理论认知,比如现在我们就有了弦理论,膜理论,等统一论的竞争者,这些理论上的偏差并不能说他们走向不同的方向,恰恰相反,他们正以不同的道路最终汇聚成一个完整的,统一的,带领人类进入全新领域的实用性理论,一个真正意义上的统一理论。


不会起名不会


我认为,量子理论与相对论就如同两个盲人触摸同一头大象,由于触摸的部位不同所得结论也不相同,但是,他们的理论却能够在各自的领域得到验证。因此,这两个理论均具有结段性与相对性的意义,不存在谁对谁错、也不存在谁最终会统合谁的问题。人类正等待一位伟大人物与伟大科学理论一一万物至理的出现。到那时,看似无法调和的矛盾将会相消无形归于统一!这一天为时不远了。


涤光


如果量子存在,那它一定是在暗宇宙中。相对论它是存在于明宇宙中。明.暗宇宙分界点在那,是从宇宙大爆炸开始分界的。宇宙大爆炸后.宇宙空间的能量被炸出来,最后留下一个宇宙坑,也就是大家都知道的黑洞,在引力的作用下形成星系及空间物质。...空间能量是什么,那就是宇宙本身存在的宇宙温度...宇宙之谜以经解开...


美术家1


答案肯定不存在两套法则。科学理论建立原则是对实验结果和自然现象能提出自恰的与现实相吻合的理论解释,换句话说这样理论解释并不代表揭示了宇宙真理本源,所以它具有局限性,在有限条件范围内适用。这也是为什么量子力学只适用于微观而相对论只适用于宏观原因,这两个理论只在有限范围内具备自恰性,还不是宇宙真理(本源法则),人类距离真理尚有距离。

笔者认为两者没有统一可能是我们对宇宙基本认知出现了偏差,即用光速不变结论否定了以太存在,其实以太已经不是人类认知的介质特性,是它决定了宇宙规则,比如时间空间度规,所以光速不变不但与之不相矛盾反而是它存在的证明。以太是以粒子形态充满了宇宙,所以把空间不断微分下去就会逐渐呈现时空动态不确定性,空间分得越小时空不稳定(不确定)性越明显,这也是粒子越小量子特性越明显的根本原因,与布朗运动现象有些相似,现在好比花粉颗粒用一套理论解释(量子论),宏观物体用一套理论解释(相对论),其实只用热力学就能统一解释。但目前人类还没有公认的理论把量子论相对论两者统一起来,否则人类科学又将迈一大步。


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