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如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?

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online_member 发表于 2019-5-16 20:57:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
简单、通俗易懂的说一下
online_member 发表于 2019-5-16 20:58:04 | 显示全部楼层
自文艺复兴时期到十九世纪,属于经典力学的时代。由此形成了机械的世界观,即自然界是由物质构成的,而物质是由原子及其组合形成的,物质的性质也是由原子的性质决定的。
经典力学是一种忽略空间效应的一维理想的物理理论。在经典力学看来,空间只是承载物质及其运动的框架。
然而,当人类的认识超出与人的尺度相近的宏观范围时,科学家们发现了许多新的现象,这些现象仅靠物质本身的性质是无法解释的。
比如,物质的运动速度受到光速的限制,无法超越光速。
比如,物质会使光子行进的路线发生改变。
比如,微观粒子普遍存在波动性。
如果我们将上述现象,单纯地归结为物质的内在属性,就会使物质显得异常诡异。
反之,如果将这些现象归结为物质外在物理背景的影响,即任何物质的行为都是二维的,是由物质与其物理背景的相互作用决定的,则不仅物质的行为是可以理解的,而且还使我们获得了一个统一的有机世界观。
狭义相对论、广义相对论和量子力学分别是高速、宇观和微观三个领域关于空间效应的理论。
由于普朗克常数h的被发现,以及在任何物理现象中都留有该常数的身影,所以我们的宇宙是量子化的。确切地说,宇宙是由量子构成的。
于是,离散的量子构成物理背景即空间,而由高能量子组成的封闭体系构成物理对象即物质。
于是,当物质接近光速运动时,会引起空间量子大量的不对称碰撞,产生光障现象。
于是,大物质会对外辐射热能,使量子空间形成热的梯度分布。当光子经过时,会因空间量子的不对称碰撞而改变其原有的路径。
于是,当物质的半径远小于空间量子的间距时,就会受到空间量子的不对称碰撞,从而产生不规则的运动,表现为波动性。
由于狭义相对论、广义相对论和量子力学都只是关于作为物理背景的空间效应的初级理论,尚停留在唯象的水平,所以这三个理论只建立了现象之间的外在联系,却没有提出产生这些现象的内在物理机制。
于是,上述三个理论无法在量子空间的基础上统一起来,显现为三个截然不同的理论。
狭义相对论否定了局部绝对空间,广义相对论将物体的行为归结为空间几何的变化,而量子力学则认为世界是概率的。
总之,狭义相对论、广义相对论和量子力学的认识意义,在于它们是关于空间效应的理论。然而,上述三个理论的局限性则在于缺乏统一的物理机制,使人类的认识停留在唯象的层面上。
online_member 发表于 2019-5-16 20:58:15 | 显示全部楼层
要想通俗的理解狭义相对论、广义相对论、和量子力学还是比较容易的,但要深层次的理解还是有一定的难度。
狭义相对论:狭义相对论中的“狭义”表示它只适用于惯性系,从这个理论出发爱因斯坦提出了狭义相对性原理和光速不变原理按照狭义相对性原理我们知道,在同一个惯性系中存在统一的时间,而在不同的惯性系中可能就不同时了,这就是同时的相对性,因此在同一惯性系中,时间进程相同,在不同惯性系中时间进程不同。
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?106 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154

光速不变原理指的是光相对于任何参考系速度都是不变的,举个例子,如果你在一艘0.8C速度的宇宙飞船上发出一束光,那么宇宙飞船发出来的光不会以1.8C的速度前进,它还是以C的速度前进。
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?166 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154

另外狭义相对论还提出了牛顿经典力学中所没有的效应如时间膨胀(在运动惯性系和静止惯性系内时间进程不一样,运动惯性系内时间进程较慢)、长度收缩(运动的物体比原来静止的时候会变短)、质增(运动的物体重量会逐渐增加)、横向多普勒效应、质能方程等,另外狭义相对论认为任何有静止质量的物体都无法超过光速。
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?879 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154

广义相对论:广义相对论是一种关于万有引力本质的理论,它可以使用于包括非惯性系内的一切参考系。广义相对论有两个基本原理,一个是等效原理(惯性力与引力场的动力学效应是局部不可分辩的),另一个是广义相对性原理(所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式)。广义相对论描述物质间引力的相互作用,它把引力场解释为时空弯曲。它直接推导了一些大质量的恒星会终结为一个黑洞,在黑洞这个区域连光都无法逃逸。广义相对论表明,光线在引力场中会发生偏折从而形成引力透镜现象,这样可以使我们观察到遥远处天体的多个成像。广义相对论还预言了引力波(类似于水中泛起的涟漪)的存在,目前已经被证实。
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?27 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154

量子力学:在微观系统中,有很多象都是经典理论无法解释的,因此量子力学发展起来。量子力学研究的是微观世界粒子的运动规律,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构性质等的理论。
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?566 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154
在量子力学中,一个物理体系(也可以一个原子、一个电子)的状态可由一个状态波函数表示出来,这个波函数的任意叠加仍可表示这种体系的可能状态,在微观系统中有很多都是静。(量子力学虽然学过,但只是大概清楚它讲的是什么)
如何理解狭义相对论、广义相对论和量子力学?367 / 作者:nara0707 / 帖子ID:46154

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online_member 发表于 2019-5-16 20:58:22 | 显示全部楼层
首先,时空非连续的,至少在我们这个维度的宇宙是非连续的。到了极限小的尺度上,时间和空间,都是粒子性的,并且以波的形式震荡。这是因为,物质的本体是连续的,在这一时空的投影是非连续的。这个维度相当于高维度的偏导数。时空在微观上不连续,但是在宏观上看起来似乎是连续的,那是由于尺度不同造成的。时间与空间的本质并无不同。是一种空,这种空可以照见物质在这一维度的投影。所以E=M*C实际上是物质本体在三维空间上的能量投影。在不同维度上,是有着不同能量的。我们的三维空间实际上是在四维空间或者更高维度上收敛的,收敛为高维球体。这个空间曲率是和C有关的。超过光速会从这个维度上逃逸,逃逸后的时间方向就不是一致的了,所以会导致在我们所在的时空,超光速无意义。高维度引力将我们钉在这一时空的表面上。时空自旋,造成了我们看似不能逆转的运动。电子在同一轨道上的电子对自旋相反,其实是因为一切都是空,这一对电子能量最低的配对是角动量相反。无穷大和无穷小实际上是由于观察的角度不同造成的。所以,量子力学和相对论的关系,表面上看是矛盾的,实际上是统一的。
online_member 发表于 2019-5-16 20:58:42 | 显示全部楼层
你说的问题可能就是想了解这三个近代物理成果主要说的是什么,有什么意义。简单说一下:
1.狭义相对论:以往我们都有一个认知,有些物理量是相对的,可变的,如速度,距离,但有些是不变的,如时间,长度,质量。无论他静止还是运动,他的长度,质量都是不变的,对于任何状态来说时间都是一样的。但狭义相对论告诉我们,不同的参考系下时间,长度,质量是不同的。
2.广义相对论:牛顿说两个有质量物体之间有吸引力,叫万有引力,但是什么没说,广义相对论解释了引力是空间扭曲造成的现象。
3.量子力学:研究微观世界的学科。量子直白的意思就是一份一份不连续。当人类研究到微观世界时发现和以往认知的宏观世界不同,很多现象已经违反了常识,比如微观的叠加态,微观世界研究最开始颠覆性的观念是普朗克的量子化学说,由此引出的微观世界的研究理论归纳为量子理论范畴。
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