个人觉得,“量子物理”与“相对论”最明显的区别在于,两者所描述和解释的物理现象(的尺度)不同。
对于爱因斯坦的“相对论”而言,无论是“狭义”还是“广义”,都只能描述“亚原子粒子”级别以上的物理现象。“狭义”主要解释物体在匀速运动时,为了维持光速这个不变的常量,空间和时间所要做出的变换;而“广义”则是利用“狭义”的理论基础,把“时空”(space-time,理论物理学上,时间和空间因物体的运动而结合成的单一事物)几何化,使其具有实物一般的属性和曲率,从而在根本上解析了引力隔空运作的方式,补救牛顿经典力学的不足。
大多数情况下,“相对论”中绝大部分的方程,在“亚原子粒子”的尺度上是无法立足的。量子层级上的所有物理现象也几乎都不能用经典力学和“相对论”来解释。比如“真空涨落”(fluctuation,粒子在真空中不停地诞生,随后又相互湮灭)、“量子迁跃”(quantum leap,粒子轨道的突变)和“量子纠缠”(entanglement,相距很远,而且没有直接联系的两个粒子可以相互作出基于量子态的反应)等等量子物理上特有的现象。
“量子物理”的起步与“相对论”差不多在同一个时期,目的就是为了从微观上了解宇宙。卡西米尔曾实验将两块普通金属板贴到比一张纸的厚度还近,之后放置在真空里,数年以后,两块金属板被真空完全“吸”在了一起,这实际上要归咎于“真空”中的基本粒子。类似的现象,在经典物理中不存在,也无法用“相对论”来描述。
值得一提的是,爱因斯坦直到去世也没有完全弄明白(认同)“量子物理”。他曾与量子力学的奠基人尼尔斯·波尔有过一次争论。爱因斯坦说:“上帝不掷骰子”。而波尔却说:“别告诉上帝该怎么做!” 这两句对话所展现的正是“相对论”与“量子物理”在本质上的不同,在一定程度上,它们无法解释对方所涉及的很多物理现象。
总的来说,“相对论”诠释了宏观上人们无法观察到的“时空变换”现象,并让我们对空间和时间的本质有了更加深刻的理解;而“量子物理”则描绘了微观上人们无法感知的量子,以及亚原子层级上的很多基础物理现象,还将它们与我们的现实生活联系在了一起;“相对论”和“量子物理”互补,共同在宏观和微观上描述了整个宇宙中的绝大部分的运动方式和自然法则,不过各有千秋。
物理学发展的终极目标,是要最终以一套单一的物理理论来统一现有的全部物理理论,用以描述整个宇宙中的一切物理现象。可以想象,到最后,“相对论”和“量子物理”都将失去它们现有的地位和价值。
无须杞人忧天,一切都是宇宙造化,宇宙是有意识的,宇宙是一个动态平衡天体,银河系是一个动态平衡天体,太阳系是一个动态平衡天体,地球月亮是一个动态平衡天体。人是动态平衡体,寄生虫,各种细菌,在人体之中,同样是动态平衡。从宇宙天体到人类,总有一种力量,在左右。灵魂不止人类有,万物有灵。灵魂存在于宇宙,大而有序,小而自由,分门别类,即使在地球上的生命,种子到太空后,再到地球,基因就有所改变。有的在深海,不依靠氧气和阳光生存,在甲烷或含硫的海水中生活。还有一些动物,是孤雌无性繁殖。物质三态,固态,液态,气态。还有离子态,凝聚态。然而,“灵魂”是什么态?谁能说清楚?七千年前的河母渡文化,五千年前的良诸文化,需要人说清楚。归属人类的灵魂,就有信仰,视作圣人或神佛。普通文化的人,只是膜拜,念经。而学问高尚之人,则是研读,悟性高尚,皈依神佛。 人类这一物种,不可能永远存留,随着宇宙星系的运行,总要变化,升华,不以人类意志而转移。
瑞利,金斯把电磁学拿来算黑体(不反射光的物体)在某温度下的辐射谱,算完发现辐射谱在紫外端发散。啥意思呢?就是你烧一块铁(忽略铁的反光),按照传统电磁学,烧完后铁该是幽蓝幽蓝的(更冷的色谱人眼看不到),而且发光的功率是无穷大。这还不是最骇人的。最骇人的是,只要不是绝对零度(所有物体都不是),物体发光的功率就是无穷大的,也就是说,这本该是闪瞎狗眼的世界。
由第一个困惑,人们发展出了相对论(1905年爱因斯坦论文的名字就是《论动体的电动力学》),由第二个,人们发展出量子力学(量子论其实是最早的正规化手段)。所以说两者不搭界有点过了,两者都源起于传统电磁理论的软肋。但它们并不是电磁理论的延伸,而是全新的两门学问,只是恰巧光同时触碰到了两个领域(高速与量子性),给咱开了两扇窗。它们的区别甚于关联,所以题主与其问区别,不如问关联来得好。
麦克斯维之后,人们对电、磁、光的理解完全串成串了。 接下来的几年,人们用传统的电磁学理论去解释各种问题,比如天为什么是蓝的(瑞利散射),云为什么是白的(米氏散射),等等。很快困惑人的事情就出现了。
真空中的电磁波波速究竟定义在哪个参考系里?你看,这是人们发现的头一个不需要介质就可传播的波,以往我们说波速(比如声速),都指的是波相对于介质(比如空气)的速度。现在没有介质了,真空中所有的惯性系都平权了,那么,似乎任意惯性系下光速都该是那么大?站定的,跑动的,看到的光速都一样?






