为什么有人说相对论和量子力学有很大的矛盾？

ovhmhmk

为什么有人说相对论和量子力学有很大的矛盾？

com98

这个问题问到点子上了，如果科学家把相对论和量子力学的矛盾解决了，基本上就接近科学家所追求的大一统理论了，这个人很可能将是历史上最伟大的物理学家！
这两个理论矛盾点在哪儿？值得好好讲讲……
一、量子力学
量子力学是解决微观尺度的问题，可以粗略的说，是原子内部的问题。最初人们认为原子就是一个球体，电子也是一个有实体的圆圆的粒子，但是量子力学告诉我们，当尺度小到量子力学的范畴，世界将大大不同！
基本粒子将会变成不连续的状态，位置也不确定，空间是间断地、跳跃地、破碎地，甚至连粒子在被观察之前，有没有实体、是不是实体存在，都变得让科学家拿捏不定了……
可是令人惊讶的是，这么一个神秘莫测的世界，科学家竟然能写出方程来描述它（薛定谔方程、狄拉克方程），人们发现，基本粒子的行为都是概率化的，并且通过计算，可以精确描述结果，目前与所有实验结果都完全吻合！
因此，虽然我们不知道量子力学为什么会这样，但是它就是对！就是好用！由于量子力学在哲学上难以解释，因此也有很多科学家认为量子力学不完美，绝不是终极理论！
二、相对论
由爱因斯坦一个人创立，包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论统一了时间与空间，也就是在空间中的高速运动可以使时间流速变慢；后来又推论出了质能方程，把质量和能量统一了起来。狭义相对论在高速下效应显著。
广义相对论统一了空间与引力，也就是引力可以使空间弯曲。广义相对论在大质量大尺度下效应显著。
因此，相对论把时间、空间、引力、质量和能量有机统一在了一起，完全改变了传统的时空观。而相对论效应也被数不胜数的试验和数据相继证实。
三、矛盾点
相对论要求空间是平滑连续的，而量子力学的微观世界是间断破碎的，这里面有深刻的矛盾。
有人说了，就别让两个理论打照面了，各自研究自己擅长的理论就好了。
人们确实是这么做的，直到黑洞的出现，人们再也无法忽视矛盾的存在。黑洞质量超大（适用广义相对论）而体积极小（适用量子力学），所以必须用两个理论才能解释黑洞。而科学家发现，计算时总是出现无穷大，怎么也协调不了两个理论。因此这成为了物理学界一大悬案。
四、科学家解决这个矛盾的尝试
由于两个理论存在矛盾，物理学界一直尝试寻找一个终极理论，可以包容量子力学和相对论。
思路一：统一场论。物质间有4种基本作用力，电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。如果找到一种理论可以把4种力统一起来，就找到了终极理论，而相对论和量子力学的矛盾自然解决。
目前科学家已经统一了除引力外的其他4种了，用的理论是杨-米尔斯规范场论。这里面的杨，指的是杨振宁。
思路二：弦理论。这个理论认为组成物质的基本单位是非常小的弦，弦的不同振动模式，对应不同的粒子和基本作用力。它的魅力在于，弦的振动可以自然导出引力作用，因此这个理论如果成功，完全可以统一所有的力！


这就是目前科学界对此问题的研究进展。


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东升西落——专注回答科普问题的理科男，研究生学历，酷爱物理学及科普著作，高中时就加入物理兴趣团体，登过天文台，看过望远镜，找过室女座……。回答特点：力求通俗而准确，严谨而活泼，喜欢的话请关注我，谢谢。

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hyfeng0828

爱因斯坦提出了相对论，但或许有人不知道他也是量子力学的创始人之一。也正因为如此，面对量子理论与相对论如此大的矛盾，爱因斯坦的晚年一直致力于协调两大理论的矛盾，试图想到所谓的“万物至理”，但爱因斯坦没能如愿，直到他去世也没能完成心愿！
不但爱因斯坦没梦想完成，几十年过去了，科学家们都没有完成！
量子力学和相对论的主要矛盾体现在不确定性和确定性，自己由此延伸出来的各种完全矛盾的诡异现象！
在量子世界里，没有什么是可确定的，一切都需要以概率来描述。而在我们宏观的现实世界里，事物都是确定的！
举个简单的例子就会让你疯狂，你看到远处的一栋高楼，很明显，你会觉得它就在那里。但按照量子力学的解释，它并一定在那里，你观察的时候它在那里，但你不观察（这里的观察并一定就是用眼睛看）时，它有可能在别的地方！
当然，如果有谁要对你这样解释我们的宏观世界，你一定认为这个人是不是疯了，那栋楼明明一直都在那里，怎么可能在别的地方？
这就是量子世界里如此诡异，让人如此疯狂的原因！在量子世界，微小粒子确实可以同时位于两个不同的地方，而你的观察行为会影响到粒子所处的位置！
个人认为，量子力学与相对论并不能说绝对的矛盾。之所以量子世界与我们的宏观世界表现的如此诡异，一切都是概率的问题！
这样理解或许能帮我们解除疑惑。
在量子世界，微观粒子同时出现在两个不同的地方概率很高，也可以认为微观粒子的不确定性很高。而我们所在的宏观世界也是不确定性的，只不过不确定性低到可以忽略不计，以至于我们的感觉就是确定性！
这样就比较好理解为什么我们看到的宏观世界如此真实，而微观世界如此不真实！
仔细想想，微观世界与宏观世界本来就没有明确的分界线，我们不能一刀切地给这两个世界分开，就好比小孩和大人也不会有明显的分界线一样！
这说明，必定必定存在这么一个世界，在那里物体的表现形式即有量子世界的特征，也有宏观世界的特征，只不过更倾向于哪个世界而已！

lzwdj

相对论和量子力学，分别描述不同的物理学领域。相对论应用于宏观宇宙、高速运动的情况。而量子力学则是微观世界的统治者。



相对论和量子力学，在各自的领域都可以正确地描述事物的运行规律。但是，在他们相互有交集的领域，存在一些矛盾。但也不是全部都有矛盾。它们在描述引力的地方，存在矛盾。其它方面，并无很大矛盾存在。相对论认为引力是几何时空弯曲的结果，而量子力学则认为一切力都是粒子交换的结果，因此存在引力子。但是，引力子目前还没有找到。



所以，如果能够很好解决二者有关引力描述的矛盾，二者就可以很好地统一了起来。目前还不知道是不是相对论和量子力学二者之一是否有些还为完善的地方，需要进行微调以使二者很好地统一起来。或者说引力就像光子具有波粒二象性的性质，可以分别表现为不同的形式，二者都对。或者干脆相对论和量子力学，二者都只是接近终极理论，还不是最终极的理论。



总之，对于目前的物理学，相对论和量子力学还够用。等到那天不够用了，有新现象出现的时候，自然就好出现更深的理论。

presario1500

我不是科学家，连民科都不是，就是一科盲。但我知道相对论不是很完善，有较大的错误，尤其是对时空的描述太离奇，不是我理解不了的离奇，是脱离了实际的奇谈怪论，虽然我弄明白了时间是怎么回事，但不能在这里说，空间也不是爱因斯坦描述的那样。至于量子力学我根本就不懂，但我信科学家对量子的描述。
我多说几句吧，发不发表你们看着办。
只用科学知识是解释不了宇宙中存在的东西的，等到科学真的进步了，能把唯物唯心糅合到一起的时候，才能出来正确的解释。