1樓:匿名使用者
量子力學和相對論都以合自的方式解釋著宇宙的起源和變化及暗物質與能量。即矛盾又統一
2樓:百順控股
一個圓裡有個小圓靠圓的內邊,就這樣的一個關係
廣義相對論和量子力學的矛盾在哪
3樓:demon陌
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**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,而是嗡嗡跳躍的概率雲,它們不只存在一個位置,也不會從點a通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」**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」。
4樓:殘疾人阿君
量子力學是研究微觀世界的粒子運動規律,而廣義相對論是研究巨集觀世界的物質運動規律,量子力學從微觀粒子的運動對巨集觀世界產生的變化和廣義相對論有衝突不相容...到底是廣義相對論是對的,還是量子力學是對的.目前還不確定...相信隨著研究的發展會找出兩者的統一答案...
5樓:小阿君
廣義相對論是研究我們巨集觀世界的物質運動規律,量子力學是研究微觀世界的粒子運動規律,而我們的巨集觀世界和微觀世界是緊密相連的,所以它兩的研究得出來的結果不相容,目前不知道它兩哪一個是真正宇宙真相,
6樓:匿名使用者
如果說廣義相對論是現代物理學的兩大支柱之一,那麼量子理論作為我們藉此瞭解基本粒子以及凝聚態物理的基礎理論就是現代物理的另一支柱。然而,如何將量子理論中的概念應用到廣義相對論的框架中仍然是一個未能解決的問題。彎曲時空中的量子場論作為現代物理中粒子物理學的基礎,通常意義上的量子場論是建立在平直的閔可夫斯基時空中的,這對於處在像地球這樣的弱引力場中的微觀粒子的描述而言是一個非常好的近似。
而在某些情形中,引力場的強度足以影響到其中的量子化的物質但不足以要求引力場本身也被量子化,為此物理學家發展了彎曲時空中的量子場論。這些理論藉助於經典的廣義相對論來描述彎曲的背景時空,並定義了廣義化的彎曲時空中的量子場理論。通過這種理論,可以證明黑洞也在通過黑體輻射釋放出粒子,這即是霍金輻射,並有可能通過這種機制導致黑洞最終蒸發。
如前文所述,霍金輻射在黑洞熱力學的研究中起到了關鍵作用。量子引力物質的量子化描述和時空的幾何化描述之間彼此不具有相容性,以及廣義相對論中時空曲率無限大(意味著其結構成為微觀尺度)的奇點的出現,這些都要求著一個完整的量子引力理論的建立。這個理論需要能夠對黑洞內部以及極早期宇宙的情形做出充分的描述,而其中的引力和相關的時空幾何需要用量子化的語言來敘述。
儘管物理學家為此做出了很多努力,並有多個有潛質的候選理論已經發展起來,至今人類還沒能得到一個稱得上完整並自洽的量子引力理論。量子場論作為粒子物理的基礎已經能夠描述除引力外的其餘三種基本相互作用,但試圖將引力概括到量子場論的框架中的嘗試卻遇到了嚴重的問題。在低能區域這種嘗試取得了成功,其結果是一個可被接受的引力的有效(量子)場理論,但在高能區域得到的模型是發散的(不可重整化)。
試圖克服這些限制的嘗試性理論之一是弦論,在這種量子理論中研究的最基本單位不再是點狀粒子,而是一維的弦。弦論有可能成為能夠描述所有粒子和包括引力在內的基本相互作用的大統一理論,其代價是導致了在三維空間的基礎上生成六維的額外維度等反常特性。在所謂第二次超弦理論革新中,人們猜測超弦理論,以及廣義相對論與超對稱的統一即所謂超引力,能夠構成一個猜想的十一維模型的一部分,這種模型叫做m理論,它被認為能夠建立一個具有唯一性定義且自洽的量子引力理論。
另外一種嘗試來自於量子理論中的正則量子化方法。應用廣義相對論的初值形式(參見上文演化方程一節),其結果是惠勒-得衛特方程(其作用類似於薛定諤方程)。雖然這個方程在一般情形下定義並不完備,但在所謂阿西特卡變數的引入下,從這個方程能夠得到一個很有前途的模型:
圈量子引力。在這個理論中空間是一種被稱作自旋網路的網狀結構,並在離散的時間中演化。取決於廣義相對論和量子理論中的哪些性質可以被接受保留,並在什麼能量量級上需要引入變化,對量子引力的嘗試理論還有很多,例如動力三角剖分、因果組合、扭量理論以及基於路徑積分的量子宇宙學模型。
所有這些嘗試性候選理論都仍有形式上和概念上的主要問題需要解決,而且它們都在面臨一個共同的問題,即至今還沒有辦法從實驗上驗證量子引力理論的預言,進而無法通過多個理論之間某些預言的不同來判別其正確性。在這個意義上,量子引力的實驗觀測還需要寄希望於未來的宇宙學觀測以及相關的粒子物理實驗逐漸成為可能。
7樓:匿名使用者
量子理論,用來解構原子的結構,物質的合成,甚至解釋化學的變化,元素及化合物的特性,都空前的成功。量子場作用,結合了電磁力場,強力場及弱力場三大作用力,將這三大力場量子化,以波色子(boson 基本粒子一類),為各種作用力的負載子 force carrier,例如光子 photon 是電磁場的負載子。 廣義相對論,是自牛頓的萬有引力理論以來,繼往開來的一個重力理論;廣相不單定出所有星體執行的法則,解釋了萬有引力未能解釋的水星軌跡之迷,而且解開了宇宙誕生真面目,為我們瞭解我們現存的宇宙,指出一個明確的方向。
兩個理論,差不多都在上世紀初的時間出現,兩者在自己的領域,各領**,都取得空前成功的佳績:量子力學在微觀世界,廣義相對論在巨集觀宇宙。不過既然重力場也是力場的一種,從量子角度出發,理應可以將重力量子化。
理所當然,科學家都曾作多番嘗試,量化重力。可惜,當以傳統方法量化,卻得出一大堆越限數字,即一堆無限大的數值,科學家又作多方嘗試,意圖迴避這無限數值的出現,於個別情況下,成功消除部分無限數值;不幸的是,這些無限數值,又會在其他地方出現,面對這樣的情況,量化重力變得毫無意義,可以說是失敗的。這個物理迷題,在二十世紀末葉,出現了一點曙光。
8樓:匿名使用者
廣義相對論和量子力學主要是有人限制了產生糾纏。
9樓:張嘉年
廣義相對論研究的物件是-宇宙巨集觀世界,而量子力學研究的物件是-基本粒子微觀世界
圖中+-號代表不可分割的最小正負電磁資訊單位-量子位元(qubit)(名物理學家約翰.惠勒john wheeler曾有句名言:萬物源於位元 it from bit
量子資訊研究興盛後,此概念昇華為,萬物源於量子位元)注:位元即位元
圖中+-號代表不可分割的最小正負弦資訊單位-弦位元(string bit)
修改回答
狹義相對論和廣義相對論是兩本書嗎？
1905年，愛因斯坦發表了狹義相對論的奠基性 論運動物體的電動力學 關於狹義相對論的基本原理，他寫道 下面的考慮是以相對性原理和光速不變原理為依據的，這兩條原理我們規定如下 1 物理體系的狀態據以變化的定律，同描述這些狀態變化時所參照的座標系究竟是用兩個在互相勻速移動著的座標系中的哪一個並無關係。2...
狹義相對論是否正確，狹義相對論是否被推翻呢？？為什麼？
宇宙自然生命簡史，你的科普入門手冊丨科學聲音出品，必屬精品 在當今可接觸到的所有領域都是正確的，但以後隨著視野的拓展，它有可能在更大的範圍內出現偏差。狹義相對論有兩個前提，光速不變和物理定律在一切貫性系中不變 到目前，這兩個前提還未發現有錯，所以現在狹義相對論還是對的。但廣義相對論就不一定了，它與測...
狹義相對論的概念，首次提出狹義相對論概念的科學家是哪一位
狹義相對論是由愛因斯坦 洛侖茲和龐加萊等人創立的時空理論，是對牛頓時空觀的拓展和修正。牛頓力學是狹義相對論在低速情況下的近似。背景伽利略變換與電磁學理論的不自洽 到19世紀末，以麥克斯韋方程組為核心的經典電磁理論的正確性已被大量實驗所證實，但麥克斯韋方程組在經典力學的伽利略變換下不具有協變性。而經典...