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  • 1 # 科學縱橫

      量子力學是從微觀入手來研究整個宇宙,是一個學科,透過對微觀粒子的研究,一面提出問題,一面試著回答自己提出的問題。相對論是關於時空和引力的理論,是一種總結出宇宙基本規律的理論。

      量子力學和相對論兩者並不是對立的關係,但他們仍然存在差異,其中最大的差異便是愛因斯坦發出的靈魂質問:“上帝不擲骰子”。

      在量子力學的世界裡,到處都充滿了“不確定性”:粒子上旋的同時也下旋、光子透過A縫的同時也透過B縫、電子出現在原子核周圍的位置全憑機率、盒子裡的貓是活的同時也是死的……彷彿上帝生性頑劣,僅僅透過擲骰子就來決定物質的本質。這讓提出相對論的愛因斯坦無法接受,在相對論的世界裡,一切都是確定的,萬物都存在必然的執行規律。

      如果說,根據量子力學的不確定性,你抬頭看月亮時,月亮的位置固定,你不看月亮時,它就不一定在什麼地方了,這是會讓愛因斯坦的棺材板都要蓋不住了的。

  • 2 # 任哥論道

    量子力學和相對論的差異在哪?

    現在比較高階的技術就是量子技術了。

    首先,量子力學是微觀的。相對論是宏觀的。

    一.宏觀的相對論有狹義相對論和廣義相對論

    相對論我們並不陌生了,自從愛因斯坦創立了狹義相對論,人們就把時間旅行說的神乎其神。

    為什麼會這樣呢?那是因為愛因斯坦提出,在宇宙中任何速度都不可能超過光速,這叫“光速不變原則”。因此,很多人反其道而行之,提出如果超過光速,那麼人類就能夠看到過去。

    當然,到目前為止,人類還沒有誰發現某種物質能夠超越光速的。

    當然,廣義相對論以時空彎曲解釋了天體執行理論,這裡就不多說了。

    二.量子力學的發現使人們打破了光速不變原則

    量子力學最為詭異的是量子疊加。它象神一樣地存在。為此,薛定諤的貓的思維實驗,是一個極為怪異的思維認知。這個認知過程就是將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。

    什麼意思呢?貓到底是死還是活,是取決於貓還是裝有氰化物的瓶子呢?原來根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。但是,不可能存在既死又活的貓,則必須在開啟箱子後才知道結果。該實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題,巧妙地把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯絡起來,以此求證觀測介入時量子的存在形式。隨著量子物理學的發展,薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題和哲學爭議。

    為什麼會引起如此的爭議?人們發現了什麼認為有平行宇宙的存在呢?就是因為在量子疊加態的問題上,不是A就是B或者即A即B的狀態。

    三.量子力學為人類認識自然提供了理論根據

    量子力學的產生到應用,經歷了極為艱難的理論驗證和科學實驗。證明量子是存在的,量子疊加也同樣在我們的生活之中。

    中國在這方面的研究取得了重大突破。我們不但有了量子衛星,我們還擁有獨特的量子通訊,量子秘鑰分發。在軍事方面,中國科研人員研究出量子雷達,任何所謂的隱形戰機都無處藏匿。

    小結:從理論上說量子力學研究微觀世界,相對論研究宏觀世界。這是他們的主要區別。不同的是,雖然都是物理學的範疇,但量子力學的詭異,尤其是雙縫實驗的詭異性,是很多人難以理解量子理論,量子隧穿等理論概念。我們只能從所能夠接受的範圍警醒與一般的科普性地講解。如果展開量子理論,解釋量子現象那是相當專業的了。所以,我們只能從簡單的方面加以闡述。

    小夥伴們,你們認為呢?

  • 3 # 楠talk說

    說的通俗易懂些

    相對論是和量子力學是決定論與不確定論的交鋒。有句話是一切皆有可能。

    量子力學從微觀上揭示了隨機性和不確定性是宇宙的基本性質之一。

    而相對論從宏觀上揭示了宇宙的穩定性。

    那麼問題來了,一件事物它即是從宏觀看上去穩定,又是從微觀看上去隨機變化。這個概念是看上去彼此衝突的。

    而事實上,反射物的半衰期和光的波粒二象性就能表現出這個原理來。放射物的半衰期是固定的,但是單個原子的半衰期又是隨機的。光的波動性表示它的固定規律,光的粒子性表示它的隨機性。

    用暴擊率來說,從微觀上看暴擊率無限接近於0,所以什麼時候暴擊不可預測,從宏觀上看暴擊率無限接近於1,可以斷定暴擊。

  • 4 # 各自歡喜

    廣義相對論和量子理論在各自的領域內都經受了無數的實驗檢驗,迄今為止,還沒有任何確切的實驗觀測與這兩者之一矛盾。有段時候,人們甚至認為生在這麼一個理論超前於實驗的時代對於理論物理學家來說是一種不幸。

    如今理論物理學依然充滿了挑戰,但是與 Newton 和 Einstein 時代理論與實驗的 “親密接觸” 相比,今天理論物理的挑戰和發展更多地是來自於理論自身的要求,來自於物理學追求統一,追求完美的不懈努力。量子引力理論就是一個很好的例子。雖然量子引力理論的主要進展大都是在最近這十幾年取得的,但是引力量子化的想法早在 1930 年就已經由 L. Rosenfeld 提出了。

    從某種意義上講,在今天大多數的研究中量子理論與其說是一種具體的理論,不如說是一種理論框架,一種對具體的理論 ,比如描述某種相互作用的場論,進行量子化的理論框架。

    廣義相對論作為一種描述引力相互作用的場論,在量子理論發展早期是除電磁場理論外唯一的基本相互作用場論。把它納入量子理論的框架因此就成為繼量子電動力學後一種很自然的想法。但是引力量子化的道路卻遠比電磁場量子化來得艱辛。在經歷了幾代物理學家的努力卻未獲得實質性的進展後人們有理由重新審視追尋量子引力的理由。

    擴充套件資料:

    量子力學(Quantum Mechanics)是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。

    在量子力學中,一個物理體系的狀態由波函式表示,波函式的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。對應於代表該量的算符對其波函式的作用;波函式的模平方代表作為其變數的物理量出現的機率密度。

    量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。

    量子力學是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論 。該理論形成於20世紀初期,徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界裡,粒子不是檯球,而是嗡嗡跳躍的機率雲,它們不只存在一個位置,也不會從點A透過一條單一路徑到達點B 。

    根據量子理論,粒子的行為常常像波,用於描述粒子行為的“波函式”預測一個粒子可能的特性,諸如它的位置和速度,而非確定的特性。物理學中有些怪異的概念,諸如糾纏和不確定性原理,就源於量子力學 。

    廣義相對論:是一種關於萬有引力本質的理論。愛因斯坦曾經一度試圖把萬有引力定律納入相對論的框架,幾經失敗後,他終於認識到,狹義相對論容納不了萬有引力定律。

    於是,他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性,又利用在區域性慣性系中萬有引力與慣性力等效的原理,建立了用彎曲時空的黎曼幾何描述引力的廣義相對論理論。

    狹義相對論與廣義相對論:狹義相對論只適用於慣性系,它的時空背景是平直的四維時空,而廣義相對論則適用於包括非慣性系在內的一切參考系,它的時空背景是彎曲的黎曼時空。

    等效原理:分為弱等效原理和強等效原理,弱等效原理認為慣性力場與引力場的動力學效應是區域性不可分辨的。強等效原理認為,則將“動力學效應”提升到“任何物理效應”。要強調,等效原理僅對區域性慣性系成立,對非區域性慣性系等效原理不一定成立。

    廣義相對性原理:物理定律的形式在一切參考系都是不變的。該定理是狹義相對性原理的推廣。在狹義相對論中,如果我們嘗試去定義慣性系,會出現死迴圈:一般地,不受外力的物體,在其保持靜止或勻速直線運動狀態不變的座標系是慣性系。

    當物體保持靜止或勻速直線運動狀態不變時,物體不受外力。很明顯,邏輯出現了難以消除的死迴圈。這說明對於慣性系,人們無法給出嚴格定義,這不能不說是狹義相對論的嚴重缺憾。為了解決這個問題,愛因斯坦直接將慣性系的概念從相對論中剔除,用“任何參考系”代替了原來狹義相對性原理中“慣性系”。

  • 5 # 鉿氟苛噱

    量子力學和相對的根本就沒有什麼共同的地方。相反,他們之間還有不可調和的矛盾。現在物理學,他們就在尋找向統一量子力學和相對論的大一統理論。

    量子理論他片中的是關於物質微觀結構的探索。

    而相對論則是注重宏觀物體與光速的一些問題。

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