学帮网量子物理和广义相对论两大理论为什么会有冲突?在哪些方面相矛盾?
来源：学生作业学帮网 编辑：学帮网 时间：2024/05/05 08:13:35
量子物理和广义相对论两大理论为什么会有冲突?在哪些方面相矛盾?
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.
量子力学和广义相对论是二十世纪两个非常成功的理论，但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。简单说来，量子力学认为没有任何东西是静止不动的，任何东西都有起伏涨落(测不准原理)。广义相对论认为时空是弯曲的，弯曲时空是万有引力的起源。将这两个理论结合就可以导出时空本身也是每时每刻都在经历着量子的起伏涨落。在大多数情况下，这些涨落是很小很小的，但在一些极端情况下，比如说在极短距离下、在黑洞的视界...
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量子力学和广义相对论是二十世纪两个非常成功的理论，但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。简单说来，量子力学认为没有任何东西是静止不动的，任何东西都有起伏涨落(测不准原理)。广义相对论认为时空是弯曲的，弯曲时空是万有引力的起源。将这两个理论结合就可以导出时空本身也是每时每刻都在经历着量子的起伏涨落。在大多数情况下，这些涨落是很小很小的，但在一些极端情况下，比如说在极短距离下、在黑洞的视界附近，在大爆炸的初始时刻等等，这些量子涨落将变得非常重要。在这些情况下，我们现有的理论(量子力学和广义相对论)是不适用的，只能得到一些结果为无穷大荒谬结论。很显然，我们需要一个更完备的理论。 令人惊讶的是，从粒子物理学中发展起来的弦理论提供了这一问题的答案。在弦理论中，由于弦的延展性(一维而不是一个点)，引力和光滑的时空观念在比弦尺度还小的距离下失去了意义，时空量子泡沬由“弦几何”代替了。现在，用弦理论已经解决了有关黑洞量子力学问题的一些疑难。如何用弦理论来说明宇宙大爆炸的初始起点仍然是一个没有解决的大问题。
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