相对论与量子力学的联系和区别,

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/03/29 15:51:59
相对论与量子力学的联系和区别,

相对论与量子力学的联系和区别,
相对论与量子力学的联系和区别,

相对论与量子力学的联系和区别,
Relative Theory 主要应用于宏观,高速运动的规律具有光速不变和洛仑兹协变等约束,其基础假设是基于世界是决定的.
Quantum Mechanics : 主要应用于微观,粒子的无规则规律具有全同粒子的 Pauli 不相容(
Pauli exclusion principle),能量的量子化 和测不准原理约束等,其基础假设是世界是随机的,但在随机中,通过统计展现出一些宏观的现象.
关于理论,我个人有个看法,这两个理论的应用范畴不一样,而理论本身就是为解释现实世界的一些现象的模型.在物理的世界中,我比较喜欢称呼物理定律为模型.我们所使用和看到的都是物理模型本身,这些模型可以如何相容组合,这本身就是一个新课题.也有学者称呼现在的理论物理研究为 The Game of Theory【理论游戏】(注意不是 Game Theory -- 博弈论).所以,个人的建议是,在学习理论的同时,必须理解理论的应用范畴和局限.另外,附带提及一下,现代科学的方法起源于伽利略科学实验方法(具体去查下相关资料),而理论的形成,还与逻辑与公理有关.换句话说,我们要表达或者描述什么,首先必须有一些基础得不能再基础的概念,而这些概念就是一种约定.理论就是利用这些概念,以及一些可能成为概念的约定(称呼为假设),利用逻辑演绎成一个体系,然后用以解释宏观世界. Relative Theory 就是利用一些基础的概念和一些假设推演出来的理论模型, Quantum Mechanics 也是如此.因此,从这个角度来说,这两个理论有啥关系!? 没关系!只不过有些公理相同,有些公理(或者假设)相互矛盾.
但有点要说, Relative Theory, Quantum mechanics 与经典 Newton 力学是有关的.换句话说, 这二者在一定程度上需要经典力学的支持.从树形结构来看的话,物理学在 Newton 力学往后就出现了分叉.Newton 力学假设了时间和空间的无关性,并且三维空间是刚性的,确定的,只要参数恰当,任何物理系统均可描述.剩下的问题是参数多少,方程式复杂的问题.
然而, Relative Theory 则认为时间和空间是一个整体,相互可以影响.就是这个假设,导致了Rretiative Theory 的出现,同时利用伽利略科学实验方法,经过迈克逊-莫雷实验的检验,支持了光速不变,经过洛仑兹协变将经典力学与 Relative Theory 建立关系.而且 Relative Theory 在一定程度上兼容了经典力学.
然而,Quantum Theory,则认为在微观下测量是不准确的,且物质世界也是不连续的.就是这些假设,导致了Quantum Mechanics 理论的产生,以及一些量子理论特有的局域效应,同时利用一些实验手段,也验证了这个理论的部分预言,最典型的就是拉曼谱线等等的解释.古典的 Lagrange 方程和 Hamilton方程建立经典力学到量子力学的过渡.
当然,Quantum Mechanis 在发展过程中,还有很多其他的假设,比如说 Bohr 的协并原理,自旋等等,因此上面解释只是非常粗糙的从其发展的历史来简单说明.往后,理论研究者当然会考虑,既然 Relative Theory 对高速运动的物体有约束,那么微观高速运动的粒子是否也有相对论效应呢?这是自然的,因此 Relative Quantum Mechanics 自然会被讨论和研究.既然,相对论把时间和空间作为一个整体来考虑,那么世界是否就真的只有四维呢?十一维行不行?更多的维度行不行?.好吧,我们来搞一个 String Theory 吧.对了,四种作用力,相对论主要是电磁力,胶子主要在量子论,引力子呢?或许这个世界存在多个平行世界,电磁力,胶子等都被约束了,可能引力子在这些平行世界渗透,从而使得这些平行世界可以发生一定联系.好吧,这是幻想,但也是一些理论研究人员的研究内容.【是不是有 The Game of Theory 的感觉!?】
好吧,回到问题本身.从历史来看,理论的研究实际上是,沿着以前的理论框架往下丰富理论;或者在最为基础的假设上再做细致细化,正如 Relative Theory, Quantum Mechanics 一样,若成功,则是会导致一个更为根本的基础理论的产生,但这是非常困难的,人类这么多年来(从近代说起),能被称呼有史以来最为伟大的,大概只有 Newton, A.Einstein, Bohr, Heisenberg, Schordinger...等等,尤其 Quantum Mechanis 是一堆人共同协作完成.Heisenberg 的矩阵形式(粒子性), Schordinger 的波动形式(波动性),Dirac 论证二者的等价性,而 Bohr 的并协原理则直接从哲学和原理的角度解释了二者的兼容,Fermi,Born 的进一步发展和应用对理论的真确性进一步的确认...
因此,这二者最根本的区别在于对理论本身,以及模型应用范畴的理解.这个只有通过不断学习,交流才能理解.

这根本就是两个不同的科目嘛,量子力学就是提供研究问题的一种方法,相对论是对时空现象的解释,不要混淆了。量子力学分初量和高量,其中高量会涉及相对论效应。

相对论描述宏观物体高速运动的规律,而量子力学描述的是微观粒子的运动规律,两大理论是现代物理的两大支柱,分别描述两种不同领域的物理规律,但到现在还不能完全融合一体,也有相矛盾的地方,比如说相对论里规定物体不能超过光速,但在量子领域却有超光速现象,天文上也观察到一些超光速现象,这些都是不能解释的,但不能说相对论错了,只是有它的局限性,理论是与时俱进的,...

全部展开

相对论描述宏观物体高速运动的规律,而量子力学描述的是微观粒子的运动规律,两大理论是现代物理的两大支柱,分别描述两种不同领域的物理规律,但到现在还不能完全融合一体,也有相矛盾的地方,比如说相对论里规定物体不能超过光速,但在量子领域却有超光速现象,天文上也观察到一些超光速现象,这些都是不能解释的,但不能说相对论错了,只是有它的局限性,理论是与时俱进的,

收起