相對論與量子力學,如今通過量子力學和廣義相對論的描述

2023-07-10 04:45:02 字數 2760 閱讀 4392

1樓:網友

其實,光子是很奇特的粒子,它要麼總以真空中的光速c這唯一的一種速度運動,要麼根本就不存在!其根源就在於光子的靜質量為0,這決定了它不能以任何低於c的速度運動,否則其動質量就總是0(僅在達到光速時,其動質量才能達到乙個有限值),0質量就意味著它不存在!

注意,只有靜質量不為0的普通物質在達到光速時才會質量無窮大(這其實也意味著普通物質永遠也不能真的達到光速);而靜質量為0的光子的動質量可以是任意有限值,具體由量子論的m=hf/cc來決定。

之所以在介質中光的速度顯得慢,不是由於光子本身的速度變慢了,而是光子在介質的行進過程中,不斷被介質粒子「挽留片刻」——被原子吸收一小段時間後又釋放出來。總之,走走停停的光子使得總體上看介質中的光波速度變慢了。

2樓:瘋狂賽先生

在速度與質量的方程中,當速度達到光速時,質量是變得無限大,但是你要知道,量子理論中,光線是無靜止質量的,可以把他當做粒子看,只是為了形象的形容,他不是簡單的物體,是一種能量的傳播方式,跟我們一般情況下說的「物體」不是乙個概念,他在靜止的時候是不存在的,只有在一定速度下傳播才有動能。不知道這個是否能解決心中的疑惑。

3樓:昔所亙

因為光沒有質量,0乘以無窮大還是0.

如今通過量子力學和廣義相對論的描述

4樓:生活匯長知識

如今通過量子力學和廣義相對論的描述,人類對於自然界的理解已經遠遠超越了100年前對於宇宙的機械化的理解。

量子力學與廣義相對論:

量子力學和廣義相對論是目前人類描述微觀世界和巨集觀世界的兩套比較精確的理論。然而這兩套理論卻是各自為政的,量子力學掌管著微觀尺度,而廣義相對論則掌管著巨集觀尺度。

上世紀70年代霍金進行過嘗試,仿效相對論性量子力學把狹義相對論作為時空背景統一了狹義相對論與量子力學,霍金用廣義相對論的彎曲時空作為時空背景把量子場論強行統一進來,稱為彎曲時空量子場論。

並依此證明了霍金輻射。然而這是強行忽略了兩個理論的內在矛盾,而不是解決了它們,所以在怎麼了霍金輻射以後,彎曲時空量子場論再無任何作為,很快被遺忘了。現在物理學家依然在做各種嘗試去統一兩者,我們一般稱這種統一理論為量子引力理論。

現在已經有一些與實驗資料比較吻合的量子引力理論出現,但符合實驗資料只是理論的第一步,後續能做出可驗證理論預言才是理論成功的關鍵。目前人類科技似乎還不具備驗證任何量子引力理論預言的能力。

什麼是量子相對論?

5樓:匿名使用者

可以看出樓上的都不太懂啊。

你懂量子力學和相對論的話就很好解釋了。大家都知道,非相對論性量子力學是與巨集觀的經典力學相對應的,整合成一句話就是由經典的哈密頓量作為時間演化算符的無窮小生成元來決定體系的演化。而由相對論的觀點這就不對了,很明顯的缺陷就是:

1,薛丁格方程的對時間和空間是不對稱的;2,相對論中的能量也和經典的能量不一樣。

解決第乙個問題有兩個思路:1 將時間也和座標一樣作為算符來對待,時間t算符作用在乙個態上得到的是粒子的固有時間。這就是現在大一統理論——弦理論的思路,非常繁瑣,發展的也還不太健全,屬於科研前沿課題。

2 將空間座標和時間一樣當成引數,不當算符,這就構成了現在已經很成熟的量子場論,用於解決除了引力場以外的所有相互作用的場都可以得到非常滿意的結果,可以說是非常優美非常完善的理論了,非常強大,基本是從事各個領域理論物理研究的必修課程。

第二個問題很好解決,直接用相對論中的能量代替經典的能量,用平方的話就可以的到klein-gordon方程量子化得到klein-gordon場,但有負能問題。所以狄拉克把能量在自旋空間用泡利矩陣寫成矩陣形式,得到dirac方程。這樣一下就用相對論性量子力學解釋了自旋的由來。

就是由於相對論相應導致的。之後就是各種量子化方法解決各種粒子的問題,感興趣再交流吧。

總體來說,除了引力場以外,量子力學和相對論已經非常完美的融合在很多很多領域了,而且可以解釋絕大多數的基本粒子的現象。他們的結合體量子場論其實還在繼續發展,如解決多體問題需要統計學知識,所以就有了統計量子場論用於解決多體問題,是理論凝聚態物理的基礎。可以說量子力學和相對論已經統一的很好了,而且已經用在很多領域取得了非凡的成就,就差引力場不能量子化了,算是最後乙個矛盾的點了吧,解決這個問題的希望基本就在弦理論上了。

量子場論能解釋的問題弦理論基本都能解釋,但是要複雜很多很多,弦理論還在發展之中。最後說點個人的看法吧,弦理論相對於量子場論就像是量子力學的路徑積分形式對於薛丁格方程形式一樣,後者簡單實用,但前者更有理論深度更為強大。

希望能對樓主有幫助。

6樓:匿名使用者

通往量子引力理論的三條道路:從廣義相對論變為量子場論的超弦m理論,從量子論到廣義相對論的圈量子引力理論還有個就是時空本身的理解將廣論和量子論統一到更高層次的理論,此外標量相對論、分形幾何等也是量子i相對論的佼佼者,暫時認為量子引力理論就是通往宇宙終極理論的一條道路吧。

7樓:匿名使用者

現代物理有二個支柱,一是相對論,二是量子論,在巨集觀領域和微觀領域都取得了極為輝煌的成成。但這二個理論還沒能融合在一起,形成乙個大統一理論。目前科學家正向結合二者的「量子引力論」方向努力,希望找到一種「終極理論」來解釋自然。

8樓:匿名使用者

物理學家認為世界是量子化的,但是相對論不是量子化的。物理學家認為相對論應該是量子化的,愛因斯坦的理論有侷限。就像牛頓力學一樣,只是相對倫力學的特例。

相對論應該是某個量子理論的特例,相對論的本質應該是量子化的。

9樓:匿名使用者

將量子力學和相對論兩個不葙洽的理論相結合起來就是量子相對論。

關於量子力學和相對論,量子力學和相對論是怎麼來的?

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