為什么感覺相對論比量子力學更容易被人接受?:相對論和量子力學是上個世紀物理學建立起的兩座科學大廈,物理學也就此從經(jīng)典物理學跨入現(xiàn)代物理學。相對論給人類
相對論和量子力學是上個世紀物理學建立起的兩座科學大廈,物理學也就此從經(jīng)典物理學跨入現(xiàn)代物理學。相對論給人類帶來了全新的時空觀,廣義相對論將引力進行了幾何化處理。量子力學的建立使人類認識到世界是不連續(xù)的,量子世界中的反常與人類的日常生活經(jīng)驗總結(jié)完全不相符。
相對論和量子力學都是現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ),可是相比較而言學習量子力學的時候會更困難一些。費曼有一句名言“無人能懂量子力學”,而且他還對此非常確信。其實費曼在說這句話的時候還將相對論拿來和量子力學進行了比較,在費曼看來,任何一位物理系的畢業(yè)生都可以理解狹義相對論,但是世界上不會有人懂得量子力學。
狹義相對論比較簡單,并沒有涉及到復雜的計算,連高等數(shù)學都沒有用到。狹義相對論是建立在兩個基本假設(shè)基礎(chǔ)上的,由光速不變原理和相對性原理一步步地即可分析出狹義相對論的基本關(guān)系式。目前在中學生的物理課本上就有關(guān)于狹義相對論的介紹,也就是說很多中學生就可以理解狹義相對論。
廣義相對論涉及到非歐幾何,愛因斯坦本人為了建立廣義相對論專門學習了非歐幾何。廣義相對論要比狹義相對論難理解很多,不過廣義相對論并不像量子力學那樣是幾乎所有物理分支的基礎(chǔ),只有理論物理、宇宙學、天體物理學等領(lǐng)域會以廣義相對論為基礎(chǔ)。
學習量子力學需要用到線性代數(shù)和微分方程、偏微分方程,沒有一定的高等數(shù)學基礎(chǔ)是不可能學好量子力學的。學習量子力學的時候很多人有一種感慨,就是在學習之前認為量子力學是多么復雜,學起來之后發(fā)現(xiàn)并非是自己想象的那么難學。而到了更高的高等量子力學階段,才會認識到包括之前所學的量子力學并非是那么容易理解。到了更深的階段才會覺得自己對量子力學是一點也不懂。費曼建立了量子力學的路徑積分理論,他是量子力學的泰斗級人物,可他斷言無人能懂量子力學。這就是因為費曼對量子力學的了解非常深入,他要認識的是量子力學為什么是這個樣子?這樣高深的問題的確是無人能夠回答的。
通過題主這樣的提問,可以看到一個普遍的事實,即,初高中時學到的經(jīng)典物理學(牛頓物理)是非常容易理解的,這接近于人對世界的親身體驗,也是大部分人理解世界的物理基礎(chǔ)。
以此經(jīng)典物理學為基礎(chǔ)向外延伸,討論時空的相對論還容易理(jie)解(shou),但量子力學所描述的微觀世界與充滿隨機性的世界與我們熟悉的宏觀世界差異過大。
其實無論相對論還是量子力學,與普通人的生活都是有些遠的,所以客觀的說,我們很難根據(jù)生活中接觸到的物理現(xiàn)象來對這兩個理論做出驗證,更何況比較哪個更對一些。何況如果嚴格討論的話,這兩個理論自身也并不是那么完整,起碼它們還無法自證其完美。
比如愛因斯坦試圖以相對論的時空思想,向統(tǒng)一場論發(fā)起沖鋒,試圖解決物理世界的一切難題,這耗費了50年,最終他把所有的成果付之一炬,你看,他也沒徹底的搞清楚。
而量子力學背后的秘密則更難以琢磨,雖然量子力學的確是可用且精確的,但普朗克沒辦法告訴我們普朗克常數(shù)的物理意義,波爾無法解釋為什么會有軌道量子化,泡利無法解釋泡利不相容原理,費曼說沒有人懂量子力學,量子力學的本質(zhì)是什么呢?是哥本哈根解釋?還是多世界解釋?時不時就會有科學家投票,看大家更支持哪種量子力學的詮釋……都說現(xiàn)代物理學是由事實支撐的,但這么多聰明人,他們也找不到足夠的事實來幫助他們做出絕對客觀的選擇。
所以,我們無法討論相對論與量子力學本身,只能說,如果是從高中的經(jīng)典物理過來的科學愛好者,以經(jīng)典物理學為基礎(chǔ),還是比較容易理解相對論的,因為只需要調(diào)整對時空的認識即可,起碼理解狹義相對論是沒什么難點的。但如果想理解當下的量子力學,那就要對很多底層思維進行改造,比如要接受光子與質(zhì)量粒子的波粒二象性,比如要接受概率波這種物理事實,比如要接受波函數(shù)的塌縮,還要深入了解量子力學各個詮釋的差別,更何況,也許還需要一些(深不可測的)數(shù)學知識。
最后我要說的是,如果在大學里學的并不是這個方向,只是想了解相對論或者量子力學,其實一個好的入口同樣的重要。
比如,如果您首先閱讀了曹天元的《上帝擲骰子嗎-量子物理史話》,那你也許就更容易接受量子力學。
但如果您先讀到的是汪潔的《時間的形狀-相對論史話》,那你會感覺相對論其實還好啦。
但現(xiàn)在的科普小文中,很多文章都在不厭其煩的強調(diào)量子力學的各種匪夷所思和理解不能……感覺他們的重點就是強調(diào)人類還無法理解量子力學……也許,這也會讓大家感覺相對論似乎更容易被接受?
比較而言,相對論是一種動中求靜,由復雜變簡單的過程,接受它不費勁,而量子力學則是由靜態(tài)變動態(tài),由簡單變復雜的過程,充滿不確定性。接受它更費勁。這是個人理解,錯誤難免。
相對論是比較純粹的理論計算加物理實驗的產(chǎn)物,符合傳統(tǒng)意義上科學的模樣。量子力學則不同,儼然是一個九頭鳥,橫看成嶺側(cè)成峰,不同的測量方法會得出截然不同的結(jié)果,但又都是客觀存在。更要命的是,在解釋量子力學的眾多學說中,甚至有了唯心主義的痕跡,玄學色彩濃厚。譬如說,我不看月亮時月亮是不存在的。就差后面跟一句阿彌陀佛了。這與我們以往以確定性、定域性為特征的科學體系完全不同。我們利用量子力學理論為人類創(chuàng)造價值已經(jīng)超過了100年,但到現(xiàn)在人類還對它的機理諱莫如深,你說奇怪不奇怪?!
一者身體,一者心靈。
看樣子還是很多人不太理解。這兩點。沒幾個人贊同
因為量子力學才剛開啟啊,能算進門就不錯了,相對論已經(jīng)相對成熟了其理論已得到廣泛證實了。而量子力學很多都還沒搞明白!
這個問題,我想從一下兩點來回答一下
首先說一下相對論,相對論理解起來相對簡單一些,不管是狹義相對論還是廣義相對論,只要有人解釋,都相對比較容易理解。
其次說一下量子力學,量子力學基于量子物理學理論。量子物理學本就是看不見摸不著的理論,同時量子也是看不到摸不著的東西,而且理解起來更加晦澀,我個人就有些理解不了。
所以綜合來說,讓人接受一個簡單的理論,比讓人接受一個難以理解的概念更容易,更直觀,更加好接受,也不容易反駁和質(zhì)疑。
畢竟現(xiàn)在地平論依然能有不少信奉者的情況下,量子力學所在的量子理論領(lǐng)域,更加不容易接受一些也是正常的。
相對論雖然高深,確有邏輯,量子力學的不確定性有違人的常規(guī)思維。
因為量子力學主要是概率問題,這個與宏觀上的因果論相比較難令人接受
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