请问广义相对论和量子力学的矛盾之处在哪… 求列举和说明

2024-12-03 03:17:24
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回答1:

关于质量。在量子力学中,体系的质量一经给定就是一个常量,而相对论中,质量会随参考系的改变而变,比如你站着和你坐着车,在地上静止的西瓜会有两个不同的质量,而且与你的速度有关。
关于量子化。广义相对论是关于引力的理论(注意不是时间旅行,时间旅行只是基于此的一种可能的效应),现代物理一大特点就是将不同的场(如电磁场和中微子等物质场)量子化,进而通过量子场论进行统一,也就是大统一理论。这是爱因斯坦在二五年后终身致力的方向,不过没能成功。上世纪中叶发现起来的量子场论实现了电磁场等的量子化,但却面临积分发散,也就是在某处场量无穷大的困难。在费曼等人提出重整化理论后,强弱电三种相互作用的作用场都成功量子化并很好的统一了,但引力场的量子化虽然先后有霍金,彭罗斯等人的努力,但无论是正则量子化,路径积分量子化还是最近的圈量子化,都不能很好解决引力场重整化的问题,导致引力作用和其他三种(电磁,强力,弱力)相互作用不能统一。
关于黑洞信息佯谬。简单的说,假如你掉入黑洞,从黑洞外的人看来,你的运动变得无限缓慢,并且被拉长,直到被黑洞视界吞没,总之,就是你挂了。但在你自己而言,你可能永远感觉不到你挂了,因为你的时间变得无比缓慢,这两者都是真实的,那你到底挂了没有?事实是这不能比较。因为从广义相对论角度,你们的参考系不同,就像之前说得那个西瓜,虽然是同一个西瓜,观察的角度不同,结果也不同。量子力学企图对此做出回答。那就是用量子纠缠。简单说,两个玻璃球(其实是两个粒子,为了形象说成玻璃球),经某种手段被制备成纠缠态,这两个玻璃球有很好的性质,就是无论分开多远,在宇宙的任意角落,只要一个球改变,比如变色(仅仅是类比),另一个球也会改变。那么可以把一个球放在外面,一个球扔进黑洞,那结果是那玻璃球碎了没?按相对论,结果就成了既碎了,也没碎,当然前提是量子纠缠没有问题。碎了是因为宇航员看到它碎了,而不碎是因为就扔进去的玻璃球自己看来,自己永远不碎。这个结果让很多人觉得蛋碎,至今没有结果。当然,这实验没法做,因为黑洞太远了。
当然还有其他的不能调和的问题,恕我才疏学浅,就不能说得清楚了。

回答2:

现代物理一大特点就是将不同的场(如电磁场和中微子等物质场)量子化,进而通过量子场论进行统一,也就是大统一理论。这是爱因斯坦在二五年后终身致力的方向,不过没能成功。上世纪中叶发现起来的量子场论实现了电磁场等的量子化,但却面临积分发散,也就是在某处场量无穷大的困难。在费曼等人提出重整化理论后,强弱电三种相互作用的作用场都成功量子化并很好的统一了,但引力场的量子化虽然先后有霍金,彭罗斯等人的努力,但无论是正则量子化,路径积分量子化还是最近的圈量子化,都不能很好解决引力场重整化的问题,导致引力作用和其他三种(电磁,强力,弱力)相互作用不能统一。