相对论和量子力学相互矛盾这件事其实是还没有定论,或者说,如果从纯粹理论的角度上看,目前它们是有一部分融合了,有一部分科学家还在试图用各种办法把它们融合到一起,因此,现在就下定论说,两者是相互矛盾的说法是不太合适的。那具体是咋回事呢?
我们要先从两个理论描述了什么来进行入手。
相对论
在19世纪末,20世纪初,当时科学家普遍认为物理学基本上已经发展到了尽头,由于牛顿力学和麦克斯韦方程实在是太准确了。当时没办法解决的就只有光速需不需要介质以及黑体辐射问题。
而“以太”这一支,诞生了相对论。具体来说就是,两条基本假设:光速不变原理以及伽利略的相对性原理构建了相对论。
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他在相对论中统一了“空间”和“时间”,并且它认为:
空间和时间并不是分立的,而应该结合起来看,并称为时空,或者四维时空。
爱因斯坦的老师闵可夫斯基则在狭义相对论的基础上,提出了时空光锥的概念。我们可以粗暴地理解成,过去影响现在,而现在影响未来,但只有在光锥内的时间才会被影响。
同时爱因斯坦,还继续利用这两条假设统一了“能量”和“质量”,他认为,
金色相对论 | 陈华:减半触发部分矿工关机会带来矿池算力占比的较大浮动:在今日举行的《危机向左,信仰向右》的比特币减半特辑直播中,针对“比特币减半给矿池会带来哪些考验”的问题,蜘蛛矿池创始人陈华表示,比特币挖矿奖励再次面临减半,由12.5BTC减半到6.25BTC,减半会减少矿池收入,减半触发的部分矿工关机会带来矿池算力占比的较大浮动,甚至冲击到矿池的排名和品牌,过去半年内,BTC矿池的排名相对固定。在2012年11月的第一次减半事件中,比特币的全网算力一直维持在27.6T左右,持续了80天。直到2013年2月中旬,全网算力突破30T。2016年7月10日第二次比特币减半,2016年7月1日的1.73E下降到减半后7月12日的1.54E,算力下降10.98%,数据上看矿工心态相对平稳。与前一次减半相比最大的不同,经过前两次减半都有行情,对第三次减半也存在强烈的减半行情预期,大家寄予减半会带来行情很大的希望。本次减半还伴随一个大的背景是全球疫情蔓延导致资金流动不同于往常,币圈矿圈或多或少受此影响,这令第三次减半后的行情变化更加扑朔迷离和值得期待。更多详情见原文链接。[2020/5/11]
质量和能量是一回事,是一个东西的两个面,能量里有质量,质量里有能量。
金色相对论 | 李慧:区块链技术能有效杜绝捐赠流程中的低效及腐败现象:在本期金色相对论中,火币区块链研究院副院长李慧发言指出:在这场战疫行动中,用到区块链技术,能降低无序带来的混乱,带来高效协同。用区块链技术改造疫情预警系统,可实现及时的多区多医院的多点位数据同步及交换,数据在链上进行跨医院、跨机构的交叉验证,确保上报的传染病数据的真实性,为一线医疗工作者提供疫情动态感知,真正起到预警作用。通过区块链系统可以帮助公益组织建立公开可信的公益平台,实时公布善款物资的捐赠方、受赠方及管理情况,在公众的监督及检阅下确保物资实现专项专用,能有效杜绝流程中的低效及腐败现象。[2020/2/13]
并且基于这个认识,他提出了质量和能量的等价关系,也就是著名的质能方程。
金色相对论 | 刘昌用:对区块链教育的需求主要有5个方面:在今日的金色相对论中,针对“当前区块链发展对于区块链教育提出了怎样需求”的问题,知密大学发起人,北京大学经济学博士刘昌用表示,区块链是类似于互联网的一个综合性创新,既有技术创新,也有制度创新,而且很大程度上是制度创新。因此,区块链的应用领域非常广泛,层次多样。应用前景非常广阔,所以,潜在的需求就非常大。从实践情况看,对区块链教育的需求主要有5个方面:一是认知需求。在这轮区块链浪潮中,绝大多数人是听说区块链,被区块链的社会影响所震惊,希望了解什么是区块链,有一个基本的认知。这部分需求很大,几乎随处可见。二是入门需求。也就是在有了基本认知之后,有了基本的正面判断,希望能够尝试进入这个新的领域,这就需要相关知识,尤其是具有具有实操性质的知识。三是创业需求。区块链的造富效应一度激发了热烈的创业浪潮。2017-2018年的区块链新建企业应该超过了之前总量的数倍以上。创业者们需要更加综合、深入、具体的区块链知识。四是就业需求。区块链企业的蓬勃发展产生了大量的区块链岗位,而有区块链知识储备的人才非常少,这就激起了很强的就业教育需求。2018年上半年的区块链培训非常火爆,部分原因在于此。目前看,这方面的需求以开发为主。五是投资需求。这可能是最大的、最直接的需求了。尤其在2017年底到2018年上半年,需求非常旺盛,毕竟那段时间的财富效应非常大,人们希望快速进入区块链投资领域。总的来看,区块链作为系列新技术支撑的新的经济组织模式,其应用范围和市场前景广阔,区块链教育的潜在需求巨大。[2019/9/12]
当然,以上我们提到的其实都是狭义相对论的内容。而广义相对论则是狭义相对论的一种推广,狭义相对论说白了研究是的惯性系下的运动,也就是时空是平直时的运动情况。
金色相对论 | 潘超:目前来看,稳定币锚定美元是最现实的选择:本期金色相对论中,对于发行稳定币的讨论中,MakerDao经济学者兼中国区负责人潘超表示:美元是最强的结算货币同时也是加密货币交易所的计价货币,目前来看,稳定币锚定美元是最现实的选择。当下的稳定货币市场是次优均衡:人们都意识到USDT可能不是最好的选择,但是个人没有激励去移动到其他的稳定币(流动性问题)。因此,即使在机制变得更加优秀,想在同一领域挑战或者取代 USDT,难度也非常之大。赋予市场参与者新的回报,创造另一个的均衡范式是更加理性(或许唯一)的突破点,这要求既与USDT有根本上的差别(高于监管和审计的层面),又可以保证高效的流动性,而稳定币的流动性越高,挤兑风险就越小。[2018/9/20]
而广义相对论推广到了一般性的情况,即使是时空发生了弯曲,也同样适用。
爱因斯坦发现,引力会引起时空的弯曲。或者说,引力的本质其实是时空的弯曲。
这听起来很玄幻有没有?
但是理论到底对不对,并不是我们人为凭借感官来下判断的。实际上,从牛顿时期开始,物理学就已经开始走向了反直觉的路径。而一个理论到底正确与否,其实要靠实验说话。
爱因斯坦的相对论就经受住了实验的考验,狭义相对论部分有μ子实验和原子钟等实验的支撑。而广义相对论则有光线偏折,引力透镜等观测现象做支撑。并且广义相对论还预言了引力波和黑洞的存在。这些也使得相对论成为了如今被主流学术圈所承认的主流理论。
量子力学
量子力学其实是由于黑体辐射的危机所导致的。当时普朗克发现,如果假设能量是连续的,理论和实验观测就没有办法拟合了。
于是,他提出了“量子”假说,认为能量存在最小的单位,也就是说能量是一份一份的,这也就解决了黑体辐射。从这时起,量子力学就一发不可收拾,前前后后三代几十位伟大的科学家为此做出了杰出的贡献。
而这当中,海森堡的不确定性原理和薛定谔的波动方程称为了量子力学的核心理论。
不过,我们要注意的是,量子力学和相对论有个截然不同的特点,量子力学描述的是微观世界的物理学现象,而相对论则描述的是大尺度上的物理学现象,而且两者都可以在宏观低速下兼容的牛顿力学,同时在各自的尺度内奇准无比。
相对论与量子力学的联姻
相对论和量子力学并不是完全不能协调的,实际上是可以的,而且还联姻出了一个目前的主流理论:量子场论。
这是由和海森堡、薛定谔齐名的英国物理学家狄拉克做出来的,他把狭义相对论和量子力学进行了联姻,提出了量子场论。还预言了电子的反粒子正电子的存在。
上世纪50年代至今一直在发展的主流理论叫做:粒子物理学标准模型。这套理论就是建立在量子场论的基础之上的。
广义相对论和量子力学可能出现的矛盾?
可能你要问了,既然狭义相对论和量子力学已经联姻了,那广义相对论和量子力学呢?
实际上,两者并没有实现联姻。科学家一直都在尝试将两者结合来了。但是始终没有能够成功,虽然科学家对于广义相对论和量子力学的联姻是抱有乐观的态度。
但不妨碍我们来看看,到底是哪里出了问题,准确来说,其实是来自于时空理论的矛盾,在广义相对论中所用到的是四维时空的时空观,而在量子力学中,量子还存在一个自旋空间,这使得两者就出现了矛盾。其次,两者在黑洞和普朗克尺度下都出现了失效的问题。
其实,还有个“定域性原则”的存在,翻译成我们熟悉的词汇,就是量子纠缠出现超光速问题,这也是和广义相对论格格不入的。
以上这些问题,都是广义相对论和量子力学联姻的阻碍,科学家也在试图寻找新的方式或者理论来弥补两者之间存在的问题。
来源:金色财经
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