为什么说量子物理学与相对论不统一请具体

作者&投稿:在士 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
为什么说量子物理学与相对论不统一~

爱因斯坦最早注意到量子力学与相对论的不相容性。在1927年的第五届索尔维会议上,爱因斯坦对刚刚建立的量子力学理论表示了不满,他在反对意见中指出,如果量子力学是描述单次微观物理过程的理论,则量子力学将违反相对论。1935年,在论证量子力学不完备性的EPR文章中,爱因斯坦再一次揭示了量子力学的完备性同相对论的定域性假设之间存在矛盾。在爱因斯坦看来,相对论无疑是正确的,而量子力学由于违反相对论必然是不正确的,或者至少是不完备的。
1964年,在爱因斯坦的EPR论证的基础上,贝尔提出了著名的贝尔不等式,这一不等式进一步显示了相对论所要求的定域性与量子力学之间的深刻矛盾,并提供了利用实验来进行判决的可能性。根据贝尔的分析,如果量子力学是正确的,它必定是非定域的。利用贝尔不等式,人们进行了大量实验来检验量子力学的正确性,其中最有说服力的是阿斯派克特等人于1982年所做的实验,他们的实验结果证实了量子力学的预言,并显示了量子非定域性的客观存在。
尽管量子非定域性的存在已经为实验所证实,然而,量子力学与相对论的不相容问题至今仍然没有得到满意的解决。根本原因在于,一方面,量子力学的理论基础仍没有坚实地建立起来,另一方面,量子力学所蕴含的非定域性又暗示了相对论的普适性将同样受到怀疑。

广义相对论和量子力学的最大冲突在于对四种基本作用力的描述上不能一致.量子力学认为力是由粒子的交换而来的,电磁力是由光子交换而来,弱力是由弱规范玻色子交换而来,强力是由胶子交换而来. 而引力无法进行“量子化”.广义相对论认为引力就是空间弯曲而导致的. 但是却无法把其他三种力进行“几何化”.为什么会造成这种原因呢?其根本在于两个理论的数学基础,物理意义和哲学思想都有着很大的分歧.数学原因:广义相对论是无限可分的,是连续性的.量子论是不连续性的,有最小单位的.物理原因:广义相对论是经典确定理论,由状态A可以推论出确定的,唯一的状态B.量子论是不确定性的,由状态A到状态B是不可预知的,是随机的过程.哲学原因:广义相对论描述的世界是客观实在性的,宇宙与观测者严格区分开,在观测过程中观测者发现了世界.量子论描述的世界是主观能动性的,宇宙与观测者你中有我,我中有你,在观测过程中观测者改变和创造了世界. 形象一点说,广义相对论描述的是一个美丽,庄严的“和谐”世界.量子论描述的是一个激情,奔放的“自由”世界.

望采纳,谢谢。

你的这个论述是不准确的, 准确的论述是量子力学与狭义相对论是统一的, 但是与广义相对论是矛盾的.
狭义相对论的核心是 Lorentz 变换, 这个相对于经典力学中 Galileo 变换. 而量子力学也有相对论量子力学和非相对论量子力学的区分, 前者的运动方程为 Dirac 方程和 Klein-Gordon 方程, 后者对应于 Schrodinger 方程.
进一步, 上世纪 30 年代 Dirac 首先对光子场进行了量子化, 其后又有很多杰出的人推动了它的发展, 由此就发展出来了量子电动力学 (QED), 而后为弱相互作用过程和强项互作用都可以在 QED 的思想下进行描述, 这些方法现在统一称为量子场论. 在量子场论中, 粒子间的相互作用是通过传递 Bose 子来实现的, 例如电磁相互作用通过传递光子来实现. 而引力的传播在这个理论下也就被类比为由引力子传播的.
但是在广义相对论中, 并不存在引力, 所谓宏包上看到的引力是由于带质量物体周围的时空发生了弯曲, 物体的运动弯曲时空下的"直线"(测地线), 而在平直时空看, 它走的就是曲线. 两种理论对引力的描述是有根本区别的, 所以目前一般认为, 两种理论是无法统一的.

广义相对论研究的对象是-宇宙宏观世界,而量子力学研究的对象是-基本粒子微观世界

图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)

(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)

注:位元即比特

图中+-号代表不可分割的最小正负弦信息单位-弦比特(string bit)




什么是核物理学,量子物理学
1、原子核物理学:属于物理学分支。研究原子核的结构和变化规律,获得射线束并将其用于探测、分析的技术,以及同核能、核技术应用有关的物理问题。2、量子物理学:是人们研究微观世界的理论,也有人称为研究量子现象的物理学。由于宏观物体是由微观世界建构而成的,因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的...

请问量子物理学是什么?
随后,爱因斯坦在1905年(这一年对他来说是非凡的一年)认识到光量子化的潜在意义。不过量子的观念太离奇了,后来几乎没有根本性的进展。现代量子理论的创立则是崭新的一代物理学家花了20多年时间建立的。 量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论:量子力学,正是它我们才能理解和操纵物质世界;另一个是...

物理学历史上有哪些著名的争论
这与牛顿的解释正好相反。三、爱因斯坦与玻尔的历史性论争 爱因斯坦和玻尔关于对量子力学现象的解释的争论是20世纪物理学界的一个重大事件,尽管目前的量子力学基本上是采用了玻尔的所谓“哥本哈根解释”,但仍有不少人对于他放弃微观世界的因果律而感到不满意。

量子是什么概念?
其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的,而不是连续地任意取值。例如,在原子中,电子的能量是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理...

量子力学到底是什么,它从何而来?
而且在生活中,有很多装置与技术都利用了量子力学的物理原理,比如激光、核磁共振、显微镜、半导体制造等。它对提高人们的生活质量,促进科技发展有着重大的物理学意义。读者朋友们,你们听懂了关于量子力学的原理了吗?如果有什么不懂的,欢迎在评论区留言,我们一起讨论。

如何理解物理学中高深的量子力学,与我们的生活有何联系?
量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。旧量子力学和新量子力学、经典量子力学和相对论量子力学、实用力量子力学和诡辩量子力学。虽说听上去量子力学很高大上,但其实与我们生活息息相关。但社会上许多的“...

量子时代什么专业
二、量子计算机科学专业。这是一个结合了计算机科学和量子物理学的交叉学科。随着量子计算机的出现和发展,量子计算机科学专业的需求也在迅速增长。这个领域的研究人员不仅需要掌握计算机科学的基本知识,还需要深入了解量子计算的理论和实际应用。他们的工作包括开发新的量子算法、设计量子计算机硬件架构、研究量子...

什么是量子、量子化和量子力学?
即量子化)和概率性,如电子在特定能级的概率分布。它与经典物理学不同,但并不神秘,许多量子现象,如光电效应和原子结构,都能通过修正的量子概念用经典物理学原理来解释。总结来说,量子是最小能量或波段的单位,量子化描述了物理量的离散化,而量子力学是研究微观世界量子特性的物理学分支。

量子力学和物理学的关系
一、量子力学与物理学的关系 1、量子力学是物理学的一个重要分支,专门研究微观粒子的运动规律和相互作用。深入到原子、分子和光子的内部运作,揭示了这些物质在极其微小的尺度下的行为。量子力学不仅解释了诸多自然现象,还推动了科技领域的重大突破,如超导电性、晶体管和激光器等。2、量子力学与经典物理...

量子力学的定义
知识扩展:量子力学是描述微观世界的物理理论,研究微观粒子在空间和时间上的运动及其相互作用规律。它是物理学的基础理论之一,与广义相对论一起构成现代物理学的基础。量子力学的研究对象是微观粒子,这些粒子包括电子、质子、中子等原子核内的基本粒子,光子、中微子等轻子,以及一些复合粒子,如分子、原子、...

理县15792414216: 为什么说量子论和相对论是冲突的? -
竺疫和胃: 一个方面在某些地方(如黑洞处)只要两者结合就会爆出一些无穷大.相对论与量子论都是建立在对光量子性质的特殊强调基础上,其中相对论特别强调了光量子的速度性质,而量子论又特别强调了光量子在普朗克常数中表现出来的性质.至于...

理县15792414216: 相对论和量子力学为什么统一不起来? -
竺疫和胃: 两者不能统一 的原因,即所有种类的力(强相对作用力 ,弱相对作用力,磁力和引力 )统一成一种力.人们已经把 前三种力都统一成了一种力( 这是量子力学的功劳),但量子力学怎麽也不能把引力攻克(引 力是相对论的主要研究对象),所 以相对论与量子力学现仍无法统一.

理县15792414216: 广义相对论与量子力学为什么不能统一 -
竺疫和胃: 首要原因是因为两者的理论基础不同,量子力学的基础是不确定性原理,而广义相对论没有考虑不确定性原理.另外广义相对论的微观时空观是连续的,平滑的;但量子论因为理论基础是不确定性原理,所以它的微观时空观是不断起伏的,涨落的,称为量子涨落.这两种微观时空观的不相同决定了它们不相容. 现在唯一能调和广义相对论和量子理论的矛盾的,只有弦理论能做到,这个理论也是现在最有可能称为大一统理论的终极理论,而弦理论现在的最新成果是M理论,它包含了5种超弦理论.希望能帮到你!

理县15792414216: 是什么使相对论和量子力学不能统一呢?
竺疫和胃: 不完全是,广义相对论是实在论,而量子力学是实证论,建立在不同的基础上,在量子力学中,一切都变的不确定,但爱氏理论不,这就是矛盾,虽建立了重整化来解决两者的矛盾,但没有实质上解决问题.

理县15792414216: 量子力学和广义相对论为什么不相容 -
竺疫和胃: 广义相对论中一旦初始条件确定,则在爱因斯坦场方程的限制下求解测地线方程得出的运动粒子世界线就是确定的.而量子力学中由于不确定性关系的限制不允许出现确定的世界线,只能用波函数去描述粒子运动,所以两者不相容.

理县15792414216: 请简单地说一下量子理论和相对论到底矛盾在了什么地方? -
竺疫和胃: 和量子论关系不好的是广义相对论,它们只在一个地方吵架,就是普朗克尺度下的空间,这是一个非常微观的世界,吵架的原因是:广义相对论说这个尺度以下时空是平滑的,而量子论却说这里的时空因为量子振荡而十分的躁动,不可能显得平...

理县15792414216: 为什么量子力学和广义相对论不相容呢?为什么有人想把世界的四种力统一呢? -
竺疫和胃: 1、量子力学和广义相对论不相容,是因为它们的部分基本原理是相反的. 量子力学认为世界是不连续性(量子化的)、不确定性(事件是概率出现的)、非定域的(物理量性质的瞬时改变) 广义相对论认为世界是连续的(非离散的)、确定的...

理县15792414216: 为什么说相对论和量子力学是水火不容的?它们之间哪些观点不同? -
竺疫和胃: 经典物理学在发展的道路上遇到了障碍,一块石头挡住了去路.相对论与量子理论分别从石头的两边绕过去,因而二者的方向不同,走的路不同,遇到的事也不同.结果都是绕过了石头可以继续往前走了,但是二者之间因为见闻不同而发生了不...

理县15792414216: 为什么好多人觉得相对论和量子力学是两门对立的学科 -
竺疫和胃: 狭义相对论和量子力学没冲突,两者的结合便是量子场论.然而广义相对论不行,广义相对论量子化后不能重整. 强力拉氏密度和电弱力的统一拉氏密度耦合常数量纲都为0因此可以重整化,分别对应量子色动力学和电弱力统一理论,然而引力相互作用总的拉氏密度中真空拉氏密度的耦合常数1/2k的量纲为-2所以广相和量子场论冲突.弦论是一个试图不依赖重整化而消除高能状态下圈图积分发散的量子引力论,但由于引力对应的高能太高,当今实验条件无法满足,因而弦论至今得不到实验证实.

理县15792414216: 广义相对论和量子理论矛盾的原因是什么?? -
竺疫和胃: 原因很多,目前的关键在于引力.因为广义相对论的诞生使得人们对于引力的认识脱离的牛顿引力理论,对于引力的描述完全成为了时空的几何问题,而“量子化”的方法却不能进入这个理论,就使得广义相对论依然是经典理论.而量子理论中...

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