#科學探求#
目前我們解釋宇宙的三大理論,分別是:
1、牛頓熱學(牛頓三定理+萬有引力),解釋了我們雙眼所見的世界及宇宙的運動規律,用以解釋日常生活中的運動規律完全沒有問題,我們如今的工程實踐中應用的所有理論都是基于牛頓熱學,例如客機、導彈、衛星或則宇宙飛船。牛頓熱學大樓的構建以1687年牛頓出版的《自然哲學之物理原理》為標志,到現今有300多年。
牛頓的《自然哲學之物理原理》
2、相對論(狹義相對論+廣義相對論)。
3、量子理論(量子熱學+量子場論QFT+量子電動熱學QED+量子色動力學QCD)
量子熱學是一批人創辦的,這個理論構建的畫面如同是影片《阿里巴巴與四十大盜》,阿里巴巴發覺了藏寶洞,其他人接踵而來,相繼發覺了絢爛多彩的寶藏,而這個“阿里巴巴”就是葡萄牙的普朗克(1858-1947)。普朗克為了解決當時的“黑體幅射”問題而在1900年提出的“量子”()概念,覺得宋體輻射出來的能量是一份一份的,而不是連續的,因而一舉解決了被美國化學學家開爾文(1824-1907)也稱19世紀末化學學兩大烏云之一的宋體幅射問題。
阿里巴巴
自從量子的概念被提出以后,數學學就真正迎來了一次大革命,少年英雄輩出,好多人建功立業的時侯年紀都很小,量子化學也被叫做“男孩數學學”。
我們須要注意的是,量子理論是個大范圍的理論,它包括了精典的量子熱學,量子場論QFT,量子電動熱學QED,量子色動力學QCD這四大部份。
總結
這三大理論之間是哪些關系呢?簡單來說,牛頓的精典熱學是研究宏觀世界的,也就是我們肉眼可見的范圍內的運動規律量子物理三大理論量子糾纏觀察者原理,但是精確度足夠。相對論是研究時空的,在宏觀尺度上與牛頓熱學是和諧的,在極端精細尺度上牛頓熱學就不夠了,必需要用相對論來解釋,例如遠方的星體發出的光線在飛過太陽時發生的偏折,廣義相對論的估算結果更確切。
牛頓熱學并不涉及微觀量子尺度,不過量子理論中還是沿襲了好多牛頓熱學中的東西,也都是正確的,只是精確度不好,難以完美解釋粒子的運動規律。從這個意義上來說,牛頓熱學與量子理論也是和諧的,只是精度不同。
狹義相對論(SR)與量子理論也是和諧的,狄拉克成立的量子場論就把狹義相對論進行了融合,提出了狹義相對論性的狄拉克多項式,對于高速運動的粒子能夠更確切描述。
然而,廣義相對論(GR)與量子理論并不融合,一個主要矛盾是廣義相對論是一個確定性理論,也就是說估算出哪些就是哪些,用愛因斯坦的話來說就是“上帝是不擲色子的”。
而量子理論中有不確定性(海森堡的不確定性原理)量子物理三大理論量子糾纏觀察者原理,有機率(薛定諤波函數的幾率解釋),推論常常是不確定的,只能告訴你機率是哪些?這與廣義相對論是格格不入的。還有,廣義相對論對引力的解釋是完美的,而量子理論還不能把引力包括進去。
所以廣義相對論與量子理論的融合是目前的一大困局,好多理論都在企圖綜合這兩大理論,以期構建互相融合的大一統理論(GUT)。
霍金《時間導論》中的三大理論