相对论和量子论有矛盾？

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狭义相对论和量子力学并没有矛盾，并且已经与量子场论等一起构建起标准模型。

真正不相容的两者是广义相对论和标准模型，我的理解是可以毫不避讳地说：这两者至少有一个是错的，或者至少是不完备的，（甚至两个都是错的）。

当今理论物理的一个重要课题就是寻找一个更加广阔的理论来协调这两者之间的关系。目前来说，虽然（超）弦理论在这方面稍微有点进展，但离成功还差得很远。

较为乐观点的说法是，虽然这两者不相容，但它们俩自身却以极其强悍的人格魅力统治着属于自己的领地。标准模型统一了电磁力、强力、弱力，诠释了地上的所有现象。广义相对论将物质、时空、引力三者联系起来，展现了宇宙的宏伟图景。就算今后有理论可以包容这两者，但它们的生命力也绝不会终止。（说不定上帝创世根本就没有一个统一的规则，谁又说得准呢？）

量子力学和相对论最大的矛盾：时空是不是连续的？谁才是正确的？

量子力学和狭义相对论是协调的，两者结合成量子场论。和量子力学（或者说量子场论）不协调的是广义相对论。

广义相对论引力相互作用拉氏密度耦合常数1/2k的量纲为-2＜0，所以无法通过在动量积分中抽去一些项来抵消动量空间积分到正无穷引起的积分发散，也就是无法重整化，无法重整化意味着广义相对论只能作为更广范围的量子引力论的一个低能唯象理论而不适用于高能状态，尤其是宇宙大爆炸初期的时候。

另外引力场的非定域性也是和量子论不协调的地方。非定域意味着不存在一个能充当引力场密度的其在某个空间内积分就代表该空间中引力总能的物理量，而量子场论中研究的场都是定域场。

代科学最大的两大支柱，一个是爱因斯坦的相对论，还有一个就是量子力学。相对论的提出，改变了人类对于宇宙和自然的认识，让我们从另一个角度认识我们的宇宙，其中提到的全新的时空观念，刷新了科学界对于宇宙的认识。而量子力学的提出，更是让整个科学界产生了革命性的变革，加快了人类社会的进步，很多科学理论在量子力学之下，非常容易地就被验证。

相对论和量子力学的诞生

在1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，将时间和空间统一在了一起，改变了当时的绝对时空观念，认为所有的时空的可以是相对的时空，根据不同的参考系，时间和空间的状态可能个不相同。而且还确定了光速不变原理。而只有在1915年提出的广义相对论中，以全新的方式解释了引力的来源，认为引力是因为时空弯曲造成的。相对论的提出，还有个更加深远的意义，那就是间接地让量子力学得以诞生。

量子力学的出现对光是粒子还是波的实验中引发的，这就是著名的光的干涉实验。当时的科学家们发现，一个光子能够同时穿过两个孔，并且呈现出两种不同的状态时，科学家们集体失声，甚至怀疑科学的正确性。随后普朗克、波尔等科学家，提出了量子力学的概念。量子力学的出现，为人类对微观世界的认识提供了方法，并且能够解释非常多的现象和预言一些新的、无法直接想象的现象，可以说量子力学是现代物理的一项神器。

不过，这两个改变世界的物理学理论，却有一个极大的矛盾，时空到底是不是连续的。

在广义相对论中，时间和空间是相互统一的，每个有质量的物体都会造成时空的扭曲，正是因为时空弯曲造成了引力的产生，所以相对论认为，时空是连续而光滑的。但是在量子力学当中，所以宏观的物质都会被分解成为一个个微观的量子，包括能量和引力等都可以量子化，所以量子力学的时空观认为，时空也是一份一份的，而不是完全连续的。也可以说成量子力学的时空观是间断、起伏、不断涨落的。

造成这个巨大的矛盾的原因，主要是相对论描述的是宏观的世界，而量子力学描述的是微观世界，在这两个不同的世界中，物质所表现出来的性质是不同的。在宏观世界里，一切事物都有因果关系，任何事都是确定的。不过在微观世界当中，却完全失去了我们正常的因果关系，任何事物都是不确定的状态。

那么这两种时空观到底谁才是正确的呢？

其实可以说这两种时空观都是正确的，也可以说都不正确，因为到现在为止，它们都不能完美地解释这个世界。宇宙是一个整体，微观世界和宏观世界都是宇宙中的一部分，所以微观世界和宏观世界应该是相互统一，相互联系的关系，而不是像我们现在这样，微观世界和宏观世界完全独立，相互隔离，表现出两种不同的特性。所以既然相对论和量子力学都能非常好地解释宇宙当中的现象，那么它们之中必然有一个东西，可以将它们联系在一起。

爱因斯坦在量子力学被提出来以后，就一直在研究量子力学，并且试图找到一个大一统理论，能够将宏观世界和微观世界统一起来，可惜用了几十年的时间，他都没有找到这样一个理论。所以到了晚年，爱因斯坦很遗憾地说：我用了比相对论几倍的时间来研究量子力学，科学我还是没弄明白。

不过，现在有一种理论似乎能够将这他们统一起来，那就是非常科幻的超弦理论。超弦理论认为，宇宙中不存在粒子，宇宙中的所有物质和能量都是一种根据不同频率的振动而产生的弦。宇宙中所发生的所有相互作用，物质和能量都可以用弦的分裂和结合来解释。

超弦理论如果被证明是正确的，那么我们对宇宙的认识又会发生翻天覆地的改变，因为它将我们的宇宙分成了十一个维度，这就会让我们的宇宙变得更加复杂。不过目前人类对宇宙的认识还非常有限，要证明这个理论，还有很长的路要走。但是如果真的有一个理论能够将整个宇宙观统一起来，那么人类文明的发展将取得无法想象的进步，也许到了那时，我们现在认为不可能发生的事，都会成为现实，比如穿越时空。

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