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为什么有人说量子论和相对论是本世纪科学的两大支柱？
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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：
为什么有人说量子论和相对论是本世纪科学的两大支柱？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
施郁（复旦大学物理学系教授）
我本人就说过量子论和相对论是二十世纪科学的两大支柱。相对论建立了新的时间和空间的概念，对于运动速度相对于光速来说不能忽略的情况，相对论给出了正确的描述，而相对论之前的描述被确认为有谬误。量子论导致了对物质结构的认知的革命，而且导致了很多科学技术。基本粒子、原子核、原子、分子都需要用量子力学来描述，量子力学为化学提供了基础，解释了化学健的本质，量子力学也导致现代的材料科学和信息科学。几十年前，就有人说过量子力学导致了美国GDP的1/3，我估计现在这个比例可能是3/4。信息科学建立在半导体、磁学、激光等基础上，而这些基础都是量子力学的后果。现代的生物学依赖与核磁共振、电镜、x射线等等仪器，这些仪器几乎全部是量子力学的后果。 很难想象，没有量子力学，还有什么能够留下。
[施郁原创]
回答于 2019-09-11 08:43:50
量子力学和相对论是物理学的概念，是研究宇宙变化的规律的，相对空间运动的形式体现。复杂的对应关系，存在统一科学研究领域的变化规律的表现形式。解释宇宙的一种道理。
回答于 2019-09-11 08:43:50
相对论和量子论都直接或者间接的和爱因斯坦有关系，可以说物理学的两大支柱爱因斯坦一个人就占了一根半。
人类对于物质世界的认识是一直在变的，从古代愚昧的迷信到近代以来科学昌盛，出现了牛顿等一批科学家，为人类初步系统的认识了这个世界，并且引发了技术革命带动了人类文明的整体进步。
而随着科学的发展，科学家们在解决一些新的问题的时候发现用牛顿力学解释不了，这就说明牛顿的理论并不是完美的理论，它解释不了
水星近日点摄动和微观低速运行中物体的种种表现，后来人们也知道了牛顿等经典力学是存在局限性的，经典力学只能适用于低速宏观物体的运动状态，而微观世界的粒子运动状态是牛顿力学解释不了的。
在牛顿力学束手无策的情况下，跨时代的物理学奖爱因斯坦登场了，随之而来的还有他的相对论和半个量子论。
爱因斯坦的相对论革了牛顿力学的命，让人们知道了时间和空间并不是绝对静止的，而是根据参考系的不同而不同，打破了自牛顿以来的绝对时空观念，爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论揭示了物质和空间，速度和时间的关系，解决了牛顿力学解决不了的问题，让人们更进一步的认识时空的本质 。
量子论则是对微观领域的一次革命，通过量子论人们知道了一切都是不确定的，你无法知道电子的确切位置，只能用概率来描述它。波粒二象性和测不准原理更是让爱因斯坦在内的很多人都无所适从。
但是量子论是正确的，尽管在有些人看来它是荒谬的，可是我们现在的日常生活背后都有量子论的影子，没有量子论就没有半导体也就没有今天的计算机世界。
回答于 2019-09-11 08:43:50
实际情况是，不是“有人说量子理论和相对论是科学的两大支柱”，而是“它们确实是科学的两大支柱”，而且是公认的两大支柱！
量子理论，说起来很简单，就是描述微观世界运动规律和法则的理论！由于量子理论本身有很多地方违反了人们的直觉和传统认知，所以有些人认为量子理论只不过是一种猜测和假象，事实上绝不是这样，量子理论是科学理论，有很多公式加以证明，与传统的经典物理理论性质是一样的！
而相对论是描述我们生活的宏观世界运动规律的理论，主要以光速，相对性原理还有时空结构特性为中心的理论！
说白了，量子理论和相对论分别描述的是微观世界和宏观世界，这两个理论存在着一定的矛盾和冲突，两大理论的重要人物波尔和爱因斯坦也曾经因此而争论过，但都没有结果！
不过，由于宏观世界本身也是由微观粒子构成的，而宏观也微观本身并没有明确的分界线，所以理论上分析量子理论和相对论不应该有矛盾，意味着必定会有一种更高级的理论来统一两大支柱理论！
而寻找这个更高级的理论就成了科学界的一个圣杯，“弦理论”试图统一这两大理论，但由于弦理论太神秘，很难得到验证，本质上它并不属于科学理论！
回答于 2019-09-11 08:43:50
在这里又要祭出这张图来说明问题。在20世纪以前，物理学只有左上角这一块经典力学。量子力学让物理学深入到了微观世界（左下），而相对论让物理学深入到了高速世界（右上），二者的结合（量子力学和狭义相对论的结合，和广义相对论还无法结合）产生了量子场论（右下）。也就是所，量子力学和相对论让物理学发展壮大到之前的4倍，支撑着整个现代物理学，这就是两大支柱的原因。
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