物理量子力学难题汇总及答案,三个物理学终极难题?

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三个物理学终极难题?

1、虚无与物质之间的关系:物质是什么?

它是否存在?

它是如何从虚无中产生的2、时空统一:物理学家如何将量子力学与相对论结合起来,以构建一个完整的理论3、宇宙的起源:宇宙从何而来?

它是如何形成的?

宇宙是否有边界?

广义相对论与量子力学为什么不能统一?

广义相对论和量子力学不能统一的主要原因如下:

两者在解释自然现象时所用的理论基础不同。广义相对论基于广义相对论原理,而量子力学基于不确定性原理。这使得它们的微观时空观也不同,广义相对论的微观时空观是连续平滑的,而量子力学的微观时空观则是不断起伏、涨落的,被称为量子涨落。

另一个问题是量子场的量子化。当涉及到基本粒子的高能现象时,量子力学需要与狭义相对论相结合,这种统一的结果被称为量子场论。然而,当系统是相对论系统时,这种量子化方法可能不再适用。

虽然广义相对论和量子力学在许多不同的应用领域都取得了成功,但在试图统一这两种理论的过程中,仍然存在许多挑战。

目前尚未找到一种完整且满足所有条件的理论能够将这两个理论统一起来,这就是著名的理论物理难题之一:量子引力问题。

存在量子引力问题的主要原因是广义相对论和量子力学的基本原理和数学形式在某些方面存在不兼容性。

一方面,广义相对论描述了引力的几何性质,通过爱因斯坦场方程将引力与时空的弯曲联系起来。这是一个经典理论,它是基于连续流体介质的描述,而量子力学则是描述微观粒子行为的量子理论。因此,在广义相对论中,时空是连续且平滑的,而在量子力学中,存在离散的能级和不确定性原理。

另一方面,量子力学使用波函数来描述粒子的状态和运动,而广义相对论中的时空结构则是连续的。而量子力学中的量子场论使用的是平坦的闵可夫斯基时空结构,而广义相对论中的时空则可以是弯曲和动态的。因此,在融合量子力学和广义相对论时,需要在数学形式和基本原理上解决这两个理论之间的矛盾。

关于量子力学两大基础问题?

量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。

有人引用量子力学中的随机性支持自由意志说,但是第一,这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观的自由意志之间仍然有着难以逾越的距离;

第二,这种随机性是否不可约简(irreducible)还难以证明,因为人们在微观尺度上的观察能力仍然有限。自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题。

量子力学两大猜想?

1.波函数猜想  量子力学的第一大预言就是在一个微观粒子系统中。所有的微观粒子的运动状态都可以用波函数来表示。但是大家在初中的时候都学过分子的运动是没有任何规律的,但是如果利用波函数假设的方程,就可以完美地表现出所有微观粒子的运动状态。这样的运动状态方程一出就受到了很多人的关注。

2.量子演化猜想  薛定谔是量子力学中一个非常出名的人物。曾经薛定谔的猫的概念一出让很多科学家感到非常的矛盾,但是同样也提出了量子态演化假设,量子就是微观粒子。在运动的过程中总会朝着一个方向不断的演化,这个演化的过程满足薛定谔提出的演化方程。

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