引力波得到證實後,量子力學與廣義相對論的矛盾是否可以解開?

時間 2021-05-09 04:30:11

1樓:super未央

應該是沒什麼幫助的,廣義相對論的基礎,局域性和實在論跟量子力學之間有著非常深刻的矛盾,引力可能量子化,但是不是廣義相對論量子化。

2樓:YorkYoung

量子力學與廣義相對論並不矛盾,你的問題的意思有可能是:

1.引力的量子化問題解決了嗎?

2.引力應當是量子化的嗎,或者說引力子被證明存在了嗎?

答案:引力波的確給引力子的存在提供了間接證明,因為目前我們發現的所有不依賴於介質的波都是物質波,當然對應著粒子,但有兩個問題:

1.引力子的粒子性的證明目前沒有;

2.乙個可以描述引力的能被人廣泛接受的量子化理論目前沒有,弦論、圈量子只是在競爭這個位置而已。

首先你要搞清楚一件事,廣義相對論是經典理論,不是量子理論,它的作用和麥克斯韋方程式差不多的,所以從一開始它就只能描繪引力的波和場的性質,無法描述引力的粒子性和量子性。

然後,你說的量子力學是廣義的,狹義的量子力學只能研究粒子的波動性,不能研究波的粒子性。具體地說,從經典上理解為粒子的東西,如電子、質子、中子等,我們通過量子力學波動化它們研究他們波的性質。然而這不能研究大量粒子系統以及粒子的產生湮滅問題,於是我們請出量子場論,把狄拉克方程理解成場算符,而不是單個粒子的波函式,用正電子這種更自然的形式去代替狄拉克海這種不自然的形式,這又被稱為二次量子化。

而對於從經典物理上看是波的東西,比如電磁波,引力波,我們一開始就是用場方程描述它們的,所以它一開始就有波動性,而粒子性呢?量子力學回答不了,所以任何一本量子力學的書都會提到光子卻從未處理過光子。量子場論回答這些問題時,直接就可以把場方程量子化,也就是只有一次量子化。

目前為止除了電磁力外,強力弱力都長著麥克斯韋的嘴臉,無非是多了內部自由度不阿貝爾了,甚至加上希格斯場來破壞一下對稱性,本質上和麥克斯韋方程區別不大,所以電磁場量子化成功了,強力弱力也不虛,而希格斯粒子發現後更是一統天下。

而引力場呢?雖然可以寫成麥克斯方程類似的樣子,但有個問題,電磁場是聯絡,引力場是度規,是比聯絡更高一級的東西。那你說我不要度規只要聯絡呢?

不行!聯絡只影響求導,度規還要影響積分!反正,愛因斯坦方程和麥克斯韋方程長得太不一樣,你要他們表現出類似的行為本來就不現實,你用乙個處理麥克斯韋方程的工具去處理愛因斯坦方程本來就是做夢。

這就是引力場遲遲不能量子化的原因。而弦論和圈量子理論無非就是想去找比愛因斯坦方程更本質的方程,而弦論還順便搞一下大統一而已。然而問題來了,目前我們巨集觀上觀測引力的波動性質都高興的不得了,你卻突然要去說引力的量子性質,這就好比牛頓時代的人要觀測光電效應一樣困難。

在愛因斯坦前理論永遠是落後於實驗的,之後才有了實驗驗證理論的說法,然而就目前來說也就愛因斯坦和希格斯等人成功了。而現有的量子引力理論要等待實驗不知要等到何年何月。

所以引力量子化的理論有,實驗驗證還早,引力波只是引力經典理論的乙個驗證實驗而已。打個比方:光的衍射現象的發現,還不能說明光是乙份乙份傳播能量的。

3樓:陶濤

從來沒聽說廣義相對論和量子力學有什麼矛盾,樓主恐怕是把相對論的發明者愛因斯坦對量子論的一些偏執給搞混了吧,實際上愛因斯坦本人也是量子論的奠基者之一,只是量子論成熟後,對其某些涉及哲學領域(世界觀)的觀點產生一些個人偏執,譬如愛因斯坦堅決不相信上帝在擲骰子(量子論認為物體的存在有不確定性,其不確定性跟它的速度和大小有關,換句話說我們不可能同時準確的知道乙個物體的位置和速度(動量)),其誤差之乘積大於或等於蒲朗克常數(小數點後很多個0的乙個極小的數字)。這種偏執導致以愛因斯坦的一批科學家提出了著名的EPR悖論(E:愛因斯坦、P:

波多爾斯基和R:羅森),他們認為:如果乙個物理理論對物理實在的描述是完備的,那麼物理實在的每個要素都必須在其中有它的對應量,即完備性判據。

當我們不對體系進行任何干擾,卻能確定地預言某個物理量的值時,必定存在著乙個物理實在的要素對應於這個物理量,即實在性判據。他們認為,量子力學不滿足這些判據,所以是不完備的。

這種涉及學術基礎和某些哲學精神層面的爭執與引力波其實沒有多少干係。

4樓:雲樓主

量子力學和GR是對不同尺度上的物理現象進行描述。兩者在各自的領域都取得了巨大的成功,當然也有一些很著名的老大難問題。例如GR中的引力波問題,如量子力學中波包塌縮、量子糾纏等問題。

最近幾年這些問題在實驗上都有了較大的進展。量子資訊,量子計算在工業界和學術界有較多研究,如題主提到的引力波探測,這個屬於直接探測到,解決的是GR領域內的問題。

量子力學和GR的矛盾,這個更嚴格的表述是引力量子化的問題。GR一致是民科和中二的最愛,但毫無疑問,量子力學的正確性是鐵證如山(進化版的量子場論是我們這個時代對應基礎物理最確信,也是最深刻的理解),而GR的證據有些虛。

量子力學描述小尺度,高能量。GR描述巨集觀大尺度。兩者很是不同,當然也有重合。

如當宇宙很小的時候(早期宇宙),研究尺度非常小的時候(根據不確定原理,尺度小到一定程度,能量的漲落甚至可以激發時空的振動和產生湮滅),黑洞邊界(如果有BH的話?),以及搞弦論的和搞Loop的爭吵不休的場合。

引力量子化真的很難搞。有很多漂亮的思路,有很多聰明的大牛,有很多學派,有很多方法,技巧,有很多不停延期的Ph.D,但沒有人搞得定乙個\sqrt。

最大的困難在於,這個問題沒有實驗資料支撐。說到底,物理學是實驗科學。題主提到的實驗結果和理論問題真是半毛錢關係都沒有啊。

5樓:晟曦

引力波與量子力學沒啥關係。但是這個問題其實看怎麼理解,如果認為量子力學與廣義相對論有矛盾也可以,在於廣義相對論是確定的,而量子力學告訴我們世界是隨機的。可是這兩門科學又是在不同尺度下理解客觀物質世界,所以說矛盾也可以接受。

個人認為應該理解成不同的能標範圍物理世界的影象也不同,正如強相互作用的規範理論,量子色動力學告訴我們,在高能量範圍,強子的組成是可以看成三個價夸克,可是在低能區域,強子的結構一團糟,比如說質子,其內部影象真的是一團糟,根本不清楚質子是由什麼組成的,於是乎質子自旋成了迷。所以說,理解現代物理學或者說理解我們所處的客觀世界,理解宇宙應該用發展變化的眼光去思考問題,或許我們看到的根本就不是世界本來的樣子。

6樓:

那個是驗證GR ,

750 GeV diphoton excess這個才是非常重要的事情

7樓:昔墨

量子力學跟廣義相對論的關係就像單個人跟社會的關係,單個人的個性是千變萬化沒有個定的,但是乙個社會卻是有個穩定的文化特性的,但是這並不影響社會與個人的統一,因為社會正是由千姿百態的個體人組成的。同樣的道理量子論和廣義相對論也是可以統一的,並非矛盾。

我們人類的思維模式(或者說思維邏輯)就是因果關係的模式(邏輯),這注定我們對量子的無規律性不可理解。我們對客觀世界的認識不太可能超過我們自身的侷限性。

8樓:

在巨集觀上適用相對論,在微觀上適用量子力學。

目前兩者都在各自領域得到多次驗證,但就是無法統一。

引力波進一步證明了相對論在巨集觀上的可靠性,但並不影響微觀領域的量子力學。

9樓:SA MR

並沒有,

大尺度上的物理規則和極小尺度的物理規則呈現完全截然相反毫不相容的情況。如果說要破解這一對不相容問題,私覺得應該寄希望於黑洞。

為什麼量子力學與相對論矛盾?

一言蔽之 其實我也還在學習,所述必有疏漏和差錯,煩請指出 GR和QFT的矛盾在於GR的不可重整性,這是因為引力常數G作為場論的耦合常數 對標於精細結構常數 具有負的質量量綱 2 什麼是重整化?什麼是可重整?簡單來說,重整化是聯絡乙個有發散項的理論 特指QFT理論 和一組對應的實驗的手段。在QFT理論...

怎樣解釋狹義相對論與量子力學的矛盾?

厲嶽洲 首先量子力學並沒有說過空間是離散的,空間是離散的應該是圈量子的paradigm,不過我不懂這塊,所以不多說了。狹義相對論和量子力學其實是不矛盾的,它們可以很自然的結合成相對論性的量子場論,量子力學可以看成量子場論的低能有效理論,就像牛頓力學是狹義相對論力學的低能有效理論一樣,實際上牛頓力學是...

如何評價相聲《量子力學與廣義相對論在相聲表演與創作中的指導與應用》在喜馬拉雅平台上收到的聽眾評價?

南風公公 我不會罵這些聽眾。他們的反應恰恰符合我之前的預料。還是那句話,這段子閉粘子閉的太狠。簡單來說就跟 薛丁山的貓 這種包袱一樣,非得戲曲曲藝和物理兩門抱才行了。不過這樣就好,他們的相聲有人聽就夠了,不用那麼多人非得說他好。不過聽眾水平參差不齊也是個事。一部分欣賞水平低的聽眾是該淘汰了。那些罵人...