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相对论是科学,量子力学也是科学,为什么两者不能互相解释呢?谁更科学?
瞎子摸象这一典故是大家耳熟能详的。无论是摸到象腿的人,还是抓住象耳朵的人,他们都各执己见,分别认为外在的客体是柱子或扇子。
就局部而言,两个人说的都没错,都准确地把握了局部的特征。但是,就整体来说,两个人说的又都不对。而且,也无法将两人感觉到的不同特征统一起来。
这是因为每个人所掌握的信息并不充分,有限的信息可以获得多种不同的答案。这就好比一个三角形,只有三个角都是固定的,其形状才能确定下来。
当人类的认识超出宏观的范围,扩展至宇观领域和微观领域时,作为物理背景的空间效应便显现了出来。由于真空不空,以及存在着不可再分的最小粒子即量子,所以任何一个物体的运动都会受到量子空间的影响与束缚。
因此,量子空间就是物理学中的大象🐘,而不同领域的局部理论就是不同的科学家👨🔬根据他们各自的专业所作出的局部判断。
作为唯象型理论的广义相对论和量子力学,只是关于空间效应的初级理论,侧重于建立现象之间的外在联系,并没有提出一个具体的物理机制(大象)来统一各种不同的现象。
所以,虽然这两个理论在各自的领域中都获得了实验的验证,但就是无法统一起来,形成一个完整的认识。
比如,在广义相对论看来,空间只具有几何变化,空间是连续和确定的;而根据量子力学,由于所有的粒子都具有波动性,空间既是不确定的,又是不连续的。正是因为上述现象的对立,使两个理论难以统一,会产生出没有物理意义的无穷大。
由此,我们可以看到,相对于经典力学,广义相对论和量子力学的进步意义在于揭示了作为物理背景的空间存在,任何物体都不是孤立存在的;然而,相对于未来的构建型理论,这两个理论又是有局限性的,缺乏统一的物理机制。
所谓空间,就是由离散的粒子构成的物理背景。不同的粒子构成的空间不同,它们产生的效应和所影响的物体也是不尽相同的。
介观物理——“相对论”是“经典力学”和“量子力学”之间的桥梁。
磁场里高速流动的物质转化为金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时释放电磁波——能量;物质是金属态氢离子聚合形成的,“光速”是金属态氢离子“磁力矩”的震荡。
“量子力学”研究的是微观粒子,“经典力学”研究的是宏观世界,“经典力学”是“量子力学”的特例;随着科学技术的发展,物理概念混乱的现象会得到修正!例如:
1、物质不会转化为能量。
2、热核反应质量守恒。
相对论与量子力学作为当代物理学的两大支柱,当时是基于解决不同问题而提出的(开尔文勋爵用“两朵乌云”形容这两个物理学问题),出发点不同,理论体系建立的基础也就不一样。
麦克斯韦在19世纪70年代统一电磁学,并证明光的本质是一种电磁波。接下来的问题,就是电磁波是在什么介质中传播的。麦克斯韦提出了著名的“光以太”***说,认为空间中充满了我们看不到的一种介质—以太,它在宇宙中处于“绝对静止”的状态,光的传播靠的是以太的振动。
在19世纪末,迈克尔逊—莫雷实验观测到光速并不会随地球相对于光源的运动而发生改变,这一结果直接否定了麦克斯韦的光以太***说,同时提供了光速不变的实验事实。我们知道,在经典力学中使用的是参考系简单矢量叠加的伽利略变换,显然光速不变的事实违背了这一架构,物理学界急需一套新的理论去解释光速不变原理。
1905年,26岁的爱因斯坦相继发表了《论动体的电动力学》等四遍论文,狭义相对论由此诞生。在狭义相对论中,爱因斯坦运用洛伦兹变换等重要基础成果,以“光速不变”和“一切自然定律在惯性系中拥有相同形式”作为两个基本前提,发展出一套颠覆传统时空观的划时代理论。后来,爱因斯坦再将“惯性系”推广到“非惯性系中”,发展出广义相对论,很好地解释了万有引力的本质。
至今,四大作用力中的万有引力,只能由相对论作出完整解释。
同样是19世纪末,欧洲科学界被一项热力学的难题所困扰:由麦克斯韦(这么说他真是跟两场最伟大的物理学革命都紧密相关)和玻尔兹曼提出的能量均分定理所推算出的结果,不能解释黑体辐射实验所得到的能量分布曲线。当时韦恩和瑞利的计算结果,都与实验偏差很大,特别是瑞利-金斯公式,被称为“紫外灾变”。由此,普朗克在数学上用内插法提出了一个与实验结果吻合度很好的公式,而这个公式的前提***设,是“能量是一份份进行传播的”,“每一份”的大小是E=hv。
一开始普朗克只是为了解释黑体辐射而提出这个***设,他甚至认为只有在黑体辐射现象中这个结论才成立,其他领域依旧遵照经典力学的原理。但很快,爱因斯坦将他的思想延伸到光学领域,提出“光量子***说”,很好地解释了光电效应;再后来,玻尔用能量量子化的思想提出了“玻尔氢原子模型”,解释了氢原子光谱的分立现象,同时让量子的思想从能量与辐射延伸到了粒子的轨道与状态上。再后来,德布罗意提出物质波的概念,结合薛定谔的波动方程去解释微观高速实物粒子的量子传播特征……整座量子大厦由此建立。
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