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量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

相对论和量子力学是人类物理学的两大基础理论,但是这两个理论之间存在着几乎无法调和的“矛盾”。人类的每一个理论,都存在被推翻的空间,因为宇宙几乎是无限大的,人类的理论只在我们观察的范围内有效,或许在我们无法观察的宇宙中,存在着我们尚未发现的物理规律和没有被发现的粒子,就算一个理论再怎么完美,总会有新的理论出现推翻原有的理论。

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

相对论是爱因斯坦提出的理论,同时爱因斯坦也是量子力学的主要奠基人,但是随着量子力学的发展,爱因斯坦逐渐发现量子力学中的一些现象颠覆了相对论的正确性,量子纠缠的两个量子,相互影响的速度超过了光速,而在相对论中,这样的“超远距离作用”是不可能存在的,相对论颠覆了人类的时空观和引力观,在相对论中最快的速度就是光速,可是量子纠缠现象就是一个确实存在的超远距离作用。

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

哥本哈根学派认为,量子纠缠时,两个量子共用一个波函数,不会传递信息,因此没用违反相对论。量子纠缠不传递能量,也不传递信息,从这个角度去思考,量子纠缠并没有违反相对论,但是我们无法合理地解释,为什么量子纠缠可以相隔这么远还能起效。

量子力学和相对论最大的矛盾还是“引力”,相对论重新定义了引力,指出引力并不是一种力,而是物质的质量对时空产生的影响,也就是“时空弯曲”,同时引力的产生还会制造“引力波”,并且引力越强的地方,时间的流速就越慢。

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

爱因斯坦在相对论中预言的现象,已经一个个被科学家证实,目前人类已经证实了引力波的存在,也证明了引力造成的“钟慢效应”是真实存在的,这代表引力真的不是“力”,而是宇宙时空的自然波动。

相对论推翻了经典力学对引力的定义,是引力理论的“无冕之王”,现代科学家在宇宙中的探索,就像是在一步步证明相对论的正确性一样,不断的证明爱因斯坦的预言,那么量子力学是怎么描述引力的呢?

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

在量子力学中,存在着一种目前还只存在于想象中的粒子“引力子”,这种粒子是只存在于量子力学中的假想粒子,如果引力子存在,那么物体之间的引力就是这两个物体在交换引力子时产生的。相对论中认为引力是时空的弯曲,和粒子没有任何的关系,也就是说在相对论中,引力子这种粒子完全没用必要存在。

在相对论已经如此完善的情况下,量子力学为什么要幻想出一种不应该存在的粒子呢?

量子力学的“标准模型”是一个从微观粒子去描述宇宙的理论,结合量子力学的“标准宇宙模型”是人类目前最完善的宇宙模型,从微观到宏观很好的解释了整个宇宙,但是标准模型存在一个问题,那就是无法解释引力的存在,量子力学和相对论在数学上无法相容。

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

标准模型成功地解释了“强力”“弱力”“电磁力”这三种基本力,四大基本力中只剩下引力无法用标准模型解释,在这样的情况下,科学家自然想用标准模型去统一四种基本力,如果量子力学可以成功的统一四种基本力,就会成为人类有史以来最伟大的理论!

可惜的是,引力子这种粒子其实是没有必要存在的,只是人类为了完善量子力学提出的假想粒子,相对论和量子力学的矛盾证明,这两个理论都存在一定的漏洞,相对论在解释宏观时空和高速运动物体的状态时更正确,而量子力学在解释微观粒子运动的时候更正确,两个理论互不干扰。但是当我们想让两个理论融合去解释宇宙中的一切时,就会出现问题,其实这也是难免的事情,人类探索宇宙只有短短的几百年,怎么可能这么快就找到统一四种基本力的理论呢?

量子力学和相对论有什么矛盾?为啥爱因斯坦说量子力学并不完善?

相对论和量子力学的矛盾,是因为这两个理论都想成为大一统理论,爱因斯坦在自己的晚年,一直想找到一个“大一统理论”,可惜他并没有成功,而爱因斯坦本人对量子力学的态度,一直都很模棱两可,并不是说爱因斯坦厌恶量子力学,而是他认为量子力学是一个不完善的理论,这也是爱因斯坦和量子力学的矛盾所在,“量子纠缠”这个现象第一次问世,就是在爱因斯坦的演讲和论文中,薛定谔看了爱因斯坦的论文后,首次提出了量子纠缠这个概念,随后写信和爱因斯坦进行了讨论,两个人都认为目前的量子力学是不完善的,薛定谔在后来还提出了 “薛定谔的猫”这个思想实验来展现量子力学的不完备性。

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