為什麼說描述微觀世界的量子力學與描述巨集觀引力的廣義相對論在根

時間 2021-09-10 16:38:33

1樓:匿名使用者

首先說相對論吧,相對論的研究物件和適用範圍是那些大尺度,高速度的巨集觀物體.愛因斯坦的相對論分為兩個階段,第一個階段叫狹義相對論,他研究的是物體在慣性系中(也就是我們初中,高中物理中的理想狀態)的高速運動狀態,第二個階段叫廣義相對論,主要是研究物體在非慣性系(也就是萬有引力場)中的運動狀態.相對論的推導過程相當複雜,是個超級的數學推導過程,需要相當高的數學工具才可以理解,所以在研究廣義相對論的時候愛因斯坦本人也遇到了困難,找了他一個朋友,當時的一位數學家幫他的忙才得到的結論,據說到目前為止全世界能真正理解相對論的原由的人也不到100人,既然樓主說了不要太複雜,要通俗的可以直接理解的話來解釋的話,就不談由來,只談結果,相對論的幾個重要的結論.

第一個是光速不變,我們初中,高中所學的物理學都是牛頓的經典力學,牛頓的經典力在我們日常生活當中的低速,小尺度的環境裡是適用的,我們的觀念裡的速度是疊加的,比如當我們騎自行車前進的過程中向前開了一槍,那麼這個子彈的速度是自行車的速度和子彈本身的速度相加,而光則不然,光速恆定不變,你騎自行車打手電筒和站在地上打手電桶,光的速度不發生變化,即便是你以很快的速度向著光射出的放行追逐,光速依然不變.

第二,時間的膨脹,對於運動的物體,物體運動的速度越快,時間就走的越慢.第三尺度的縮短,一個剛性杆在運動的時候長度是縮短的,速度越塊長度越短.第四光速是所有有質量的物體的極限,也就是說無論你怎麼折騰,有質量的物體永遠不可能超過光速,只能無限的接近.

第五,在萬有引力場附近的空間是彎曲的,第七e=mc∧2.就是著名的愛因斯坦質能方程.能量等於質量乘以光速的平方.

也就是廣意的質能守恆,愛因斯坦說,質量(也就是有型物質)和能量其實本身就是同一種物質,他們在一定條件下可以相互轉化,而物質具有的能量可以被看作是他的質量,運動的物體的質量要大過它靜止的時候的質量,這是因為物體由於運動而具有了動能,而這些動能可以通過上面的質能方程換算成物體的質量,只不過一般的情況下我們巨集觀世界運動的物體速度都太慢了,這個質量增加太不明顯,所以你感覺不到質量的變化而已 盡而推導下去,會發現當物體的速度很大了的時候質量的增加就會越來越大,當快接近光速的時候質量幾乎是無限大,想要讓無限大的質量繼續加速你需要的推動力就是無限大,所以才有了第五個結論的光速是物體的速度極限.應該把這個推導過程給你寫上的,這個公式我會,打了這麼多字太累了就不說這個了.上面這六點就是用最通俗直接的語言來說相對論的結論.

看起來似乎很荒謬?別懷疑,用霍金的話說,從我們一出生開始,一直到高中,大學,無論是我們的生活經驗也好,還是課本上的教材也好都給了我們一個假象,因為我們處於一種低速的狀態下,所以很多東西都被忽略了.上面說的光速不變,時間膨脹,空間尺度的壓縮,等等都是事實.

只是因為我們的速度太低了,感覺不到而已.再和你說說經典力學和相對論的關係吧!因為我們最開始學的先是經典力學,後來才知道的相對論,所以通常在一些應用情況下叫相對論效應,再說其本質,相對論才是真正描述這個世界規律的真理,而經典力學只是相對論的近似而已,在一般的低速情況下還適用,舉了例子,一個1kg的物體 假如你推了他一把 他以1m/s的速度前進 那麼他所具有的動能 mv^2/2 =0.

5焦耳 他具有了0.5焦耳的動能 這個時候由於他的運動而具有的能量 使得他質量增加了 質量增加了多少呢 把能量0.5焦耳代入愛因斯坦質能方程中去e=m*c^2 0.

5=m*c^2 我用計算機算了一下質量增加m=0.0000000000000000055kg,這個質量非常小,小到平時我們根本感覺不到,按照經典力學的理解 物體運動不運動質量都一樣,而由於運動而多出來的這0.0000000000000000055kg根本不考慮,如果加上這點點質量就叫考慮相對論效應了.

再說量子力學吧!量子力學是一們真正研究原子內部規律的學科,研究的物件是微觀尺度的問題,是一門很難學的學科,也是一門超級枯燥的學科,一方面由於我們從一出生開始對於巨集觀世界規律的慣性,導致了我們經常不覺就把我門從巨集觀世界總結的規律和經驗代入到了微觀世界中去,另一方面學習量子力學需要相當好的高等數學基礎,他的最基本理論叫"測不準原理",也就是說在微觀世界的測不準,拿電子來做例子,他在高速圍繞原子核旋轉的時候,無論你用什麼方法都不可能既同時得到他在某一時刻所在的位置,和他這一時刻的速度的.這個世界上的所有物質其實都是有波和粒兩個性質的,只不過巨集觀物體的波性質很弱,粒子性很強,而微觀物體特別是電子,波動性非常大,在很多的情況下,他是被當作有波來看待的,波特有的性質就是衍射,所以不能確定它的具體位置,用巨集觀世界的經驗和相對論都描述不了這原子內部的規律,所以才有的量子力學這個學科.

相對論是描述超大尺度空間的規律,而量子力學是描述原子內部超級小空間的規律,而兩種理論格格不入.所以到目前為止理論物理學領域的最大一個攻關就是找一種理論能把這兩種規律統一起來,霍金管這種尚未誕生的理論叫"量子引力論".

2樓:匿名使用者

為了好理解,簡而言之,原因如下:廣義相對論是具有確定的因果關係的,該理論相信只要給定了合適的物理量,就能計算出物體在任意時刻的狀態,就好像擲骰子,只要力度都控制好了,在該理論看來就只能擲出一個確定的值!而在量子力學中,由於不確定性原理是該理論的核心基礎,是不具有確定的因果關係的,在擲骰子中,即使力度都完全控制好了,即使加上天時地利人和,也不能確定就能擲出那個確定的數值,只能說擲出該數值的機率非常大,仍然有擲出其他五個數值的機率!

廣義相對論可以說是唯物主義,而量子力學則是唯心主義。這麼說能理解嗎?

3樓:匿名使用者

相對論是非線性、局域、實在論的;

(正統)量子力學是線性、非局域、實證論的。

這些是數學、物理、哲學方面的主要矛盾。即使klein-gaodon的量子力學或dirac的量子力學也有不符合狹義相對論之處。矛盾主要就是非局域性。

有一個很形象的例子:"用一個手電筒照出一束光,然後晃動手電筒,那麼光束末端在月球上的投影的移動速度就會超過光速"這是相速度超光速,沒有什麼可奇怪的!因而相對論裡面「超光速」傳播量子資訊是根本不可能的。

量子力學在解釋非局域性問題上的「缺陷」,是矛盾產生的主要原因。相對論和量子力學結合的產物是qed和qft, 是至今人類歷史上發明的精度最高和最成功的兩個理論。 但是我個人認為無論任何事物的本質都是遵循一個規律的,現在兩者的矛盾只是我們認識的膚淺的表面,隨著認識的深入,總會有一條線把矛盾的兩者貫穿。

至於更具體的,便是一個量子場的大討論,恕我在這裡三言兩語無法解釋完備。

4樓:匿名使用者

觀察視角問題,在11維度的超玄理論中,就基本能達到自治了。

5樓:匿名使用者

是這樣的,在量子的程度上必須承認不確定性原理(不確定性原理也可以證明),然而愛因斯坦在廣義相對論的基礎上堅決否認不確定性原理。這是愛因斯坦人生最大的一個錯誤。導致這個錯誤的根本原因在於,量子的觀測需要很高的能量,在這種能量之下粒子的速度和位置是不能同時準確觀測的,愛因斯坦沒有意識到這點。

根據波函式的塌陷原則,物理理論和占星術不過半斤八兩(都不可能預言未來,當然這只是在量子程度上)。當然有的理論能解釋幾乎所有的現象,如m理論。

作文:我眼中的愛因斯坦

6樓:雪妃雁

阿爾伯特·愛因斯坦 [1](albert einstein,2023年3月14日-2023年4月18日),舉世聞名的美國物理學家,為猶太人,現代物理學的開創者和奠基人,相對論——「質能關係」的提出者,「決定論量子力學詮釋」的捍衛者(振動的粒子)——不擲骰子的上帝。 2023年12月26日,愛因斯坦被美國《時代》週刊評選為「世紀偉人。」

愛因斯坦2023年畢業於蘇黎世工業大學,併入瑞士國籍。2023年獲蘇黎世大學哲學博士學位。曾在伯爾尼專利局任職。

蘇黎世工業大學、布拉格德意志大學教授。2023年返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授,並當選為普魯士科學院院士。2023年因受納粹政權**,遷居美國,任普林斯頓高階研究所教授,從事理論物理研究,2023年入美國國籍。

在愛因斯坦小的時候,有一天德皇軍隊通過慕尼黑的市街,好奇的人們都湧向窗前喝彩助興,小孩子們則為士兵發亮的頭盔和整齊的腳步而神往,但愛因斯坦卻恐懼得躲了起來,他既瞧不起又害怕這些「打仗的妖怪」,並要求他的母親把他帶到自己永遠也不會變成這種妖怪的國土去。中學時,母親滿足了愛因斯坦的請求,把他帶到義大利。愛因斯坦放棄了德國國籍,可他並不申**入義大利國籍,他要做一個不要任何依附的世界公民。

……大戰過後,愛因斯坦試圖在現實的基礎上建立他的世界和平的夢想,並且在「敵國」裡作了一連串「和平」演說。他的思想和行動,使他險遭殺身之禍:一個抱有帝國主義野心的**貴族女刺客把槍口偷偷對準了他;德國右翼刺客們的黑名單上也出現了阿爾伯特·愛因斯坦的名字;希特勒懸賞兩萬馬克要他的人頭。

為了使自己與這個世界保持「和諧」,愛因斯坦不得不從義大利遷到荷蘭,又從荷蘭遷居美國,而且加入了美國國籍。他認為,在美國這個國度裡,各階級的人們都能在勉強過得去的友誼中共存下去。 (節選自《應用寫作》學術月刊2023年第5-6期《愛因斯坦的反省》

十九世紀末期是物理學的大變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發,重新考查了物理學的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動了天文學的發展。他的量子理論對天體物理學、特別是理論天體物理學都有很大的影響。

理論天體物理學的第一個成熟的方面——恆星大氣理論,就是在量子理論和輻射理論的基礎上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對論成功地揭示了能量與質量之間的關係,堅守著「上帝不擲骰子」的量子論詮釋(微粒子振動與平動的向量和)的決定論陣地,解決了長期存在的恆星能源**的難題。近年來發現越來越多的高能物理現象,狹義相對論已成為解釋這種現象的一種最基本的理論工具。

其廣義相對論也解決了一個天文學上多年的不解之謎,並推斷出後來被驗證了的光線彎曲現象,還成為後來許多天文概念的理論基礎。

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