量子力学与广义相对论没有统一的原因
论相对论和量子力学的错误
论相对论和量子力学的错误提到相对论和量子力学，可谓无人不知无人不晓，因为这两个理论是现代物理学大厦的两大基石。
相对论统治着宏观世界，而量子力学统治着微观世界。
但我们都知道，直到今天，相对论和量子力学也并没有完全融合在一起，两者并不协调。
那么相对论和量子力学到底存在着什么矛盾呢？简单讲，相对论属于经典理论，而量子力学属于量子理论，两者有什么区别呢？经典理论认为宇宙万物都是可描述的，可预测的，也都是连续的。
简单的例子就是，我们每天都能收到天气预报，而天气预报就是对未来天气的描述。
而量子理论恰恰相反，认为我们所在的时空是不连续的，万物都是不可预测的，是不确定的，只能用概率（波函数）来描述。
下面来具体讲一讲相对论和量子力学的“前世今生”。
相对论分为狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论是基于“光速不变原理”和“相对性原理”两大前提的基础上提出来的。
爱因斯坦在研究伟大的麦克斯韦方程组时发现，光速只与真空的介电常数和磁导率有关，与参照系无关。
也就是说，光速是绝对的，在任何参照系下都是光速，光速与任何速度叠加之后仍旧是光速。
显然这与伽利略变换（简单说就是速度的叠加）发生了矛盾，也与牛顿的经典物理发生了矛盾。
这说明麦克斯韦方程组与牛顿经典力学（伽利略变换）之间必然有一个是错误的。
经过深入思考（过程是比较复杂的，这里略去），爱因斯坦提出了自己的时空观，认为时间和空间并不是绝对的，而且两者是有机的整体，是不可分割的。
这种思想完全颠覆了统治几百年的牛顿经典时空观，因为牛顿认为时间和空间是绝对的，同时两者是分开的，时间和空间没有任何关系。
这里需要强调一下，狭义相对论认为时间和空间是相对的，但并不是时空是相对的。
其实在狭义相对论里，时空并不是相对的，而是绝对的，说白了，“事件”本身是绝对的。
何为“事件”？举个例子，你花了5分钟时间看完了这篇文章，这就是一个“事件”，这个事件就是绝对的。
而广义相对论是建立在狭义相对论基础上，加入了引力的概念，从惯性系推广到所有参照系。
相对论和量子力学只有一个是对的吗？为什么？
相对论和量子力学只有一个是对的吗？为什么？正确的说法是这样的：目前来说，量子力学与相对论中的广义相对论不自洽，不能统一在一起。
但它们在各种的适用范围内都是正确的。
相对论和量子力学都是出现于十九世纪末二十世纪初，完成于二十世纪二三十年代的重要物理理论。
量子力学让人们重新认识了原子尺度的微观世界，相对论让人们知道在接近光速的高速和强大的引力场下的时空和我们平时习惯的平直绝对时空并不一样。
这两个理论各自都有很完备的实验支持。
量子力学是薛定谔方程对大量化学元素、有机分子，纳米材料的性质的精确预言。
相对论是水星轨道的精细测量以及最近的引力波观察结果。
量子力学是描述微观低速世界的最精确的理论。
相对论是描述宏观高速及强引力场的最精确理论。
那么我们很自然的就想到，描述微观高速世界的精确理论是什么呢？当时的人民自然想到，既然量子力学是微观低速，相对论是宏观高速。
那把这两个理论合到一起不就能描述微观高速系统了嘛。
这个理论是紧随着第二次世界大战的结束完成的，它叫做量子场论。
它成功结合了狭义相对论和量子力学这两个理论。
使得人们能够成功预言粒子对撞机内部的一些微观高速系统。
那微观强引力场呢？强引力场由广义相对论描述，但人们发现合并广义相对论和量子力学时却存在着巨大的困难。
一旦把引力按着现有的量子场论方案进行量子化，那么这个硬凑的理论就会冒出大量的无穷大的量。
更可怕的是这些无穷大量原则上还不能用任何方式抵销干净（称为不可重整化）。
这样的理论显然是没有物理意义的。
所以当前的物理前沿理论的确无法统一量子力学与广义相对论。
（不过弦论是一种可能性，这里不展开）但量子理论与广义相对论各自并不是错误的。
物理学中的量子力学和相对论的统一理论
量子力学和相对论是现代物理学中最重要和最成功的两个理论。
量子力学描述了微观世界的行为规律，而相对论揭示了宏观世界中的时空结构和物质运动。
然而，这两个理论却存在着一些不一致的地方，比如量子力学中的测量问题和相对论中的引力问题。
为了解决这些不一致性，物理学家们努力寻求量子力学和相对论的统一理论。
量子力学的核心概念是波粒二象性，即微观粒子既能表现出粒子的特性，又能表现出波动的特性。
这一概念在粒子的位置和动量测量中带来了困扰。
根据不确定性原理，我们无法同时准确测量一个粒子的位置和动量，只能得到它们的概率分布。
在量子力学中，物理量的取值是以概率形式给出的，这与经典物理学中给出的确定性结果截然不同。
这就导致了著名的“薛定谔的猫”问题，即在一个封闭盒子中，既有可能是死猫也有可能是活猫，直到我们打开盒子观察为止。
另一方面，相对论是由爱因斯坦提出的理论，它揭示了时空的弯曲和物质运动的相对性。
相对论中最引人注目的概念之一是能量质量关系E=mc²，它指出能量与质量之间存在等价性。
这一概念在粒子的高速运动中引起了困扰。
根据相对论，当一个物体接近光速时，它的质量会增加，同时时间会变得相对缩短。
这就导致了“双生子悖论”，即一个离开地球以高速飞行的双生子回到地球时，发现与地球上的双生子年龄差距很大。
为了统一量子力学和相对论，物理学家们提出了多个理论候选，如弦论、量子引力和规范引力理论等。
其中，弦论被认为是最有希望的统一理论之一。
弦论认为，基本粒子不是点状物质，而是维度很小的弦状物体。
这些弦状物体的振动会产生不同的粒子，从而解释了量子力学中的多粒子现象，并与相对论中的能量质量关系相吻合。
此外，弦论还包含了引力作为一种几何效应的描述，从而试图解决量子引力的问题。
然而，弦论还存在一些未解决的难题，比如宇宙学常数问题和额外维度的问题。
这些难题导致物理学家们对弦论的研究充满挑战性。
尽管如此，从一个更宏观的角度来看，量子力学和相对论的统一理论的探索仍然在持续进行中，并且已经取得了一些重要的进展。
广义相对论与量子力学为什么不能够相容？它们是在哪个方面不能够相容？
广义相对论与量子力学为什么不能够相容？它们是在哪个方面不能够相容？狭义相对论能跟量子力学很好的相容，它们结合成为了量子场论。
广义相对论和量子力学不相容，那么不相容的地方逻辑上自然就是广义相对论和狭义相对论有区别的地方，这个区别可以用四个字概括：时空背景。
狭义相对论和量子场论用的是闵可夫斯基时空，符合洛伦兹变换，属于“平直时空”。
而广义相对论用的是黎曼时空，属于“弯曲时空”，这种时空只在局域上（local）符合洛伦兹变换，在整体上并不符合洛伦兹变换。
目前发现宇宙中有四种基本的相互作用，量子场论非常成功地描述了电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用，剩下的引力相互作用是靠广义相对论描述的。
而在广义相对论中，引力正是来自于时空的弯曲（即爱因斯坦方程）。
所以量子场论如果想把引力统一进来，结束三缺一的状态，那就必须要求广义相对论和量子场论统一在一起，这样两个时空背景就必须取一个。
主流方向是以量子场论为出发点，对引力场进行量子化，也就是说把平直时空看成基本的，把弯曲时空不当成基本的，而是看做引力子聚集产生的效果，但这就遇到了一个问题：因为引力相比于其它三种相互作用最弱，可以和电磁相互作用一样采用微扰论方法处理，但是微扰论方法在计算费曼图的时候需要“重整化”去消除无穷大散射振幅，而引力子可以和任何有能量的粒子耦合，包括它自己，所以引力的量子场论根本无法重整化。
超弦理论是目前主要的解决方案，通过把无限小的点粒子替换成有限大小的“弦”，从而避免了无穷大散射振幅，并且引力子能自然地以闭弦的状态出现。
当然超弦理论离实验验证相去甚远，更倾向于数学而不是物理学这边。
剩下的就是一些非主流方向，就是把弯曲时空作为出发点，在这个基础上建立量子场论。
但这些方案不够基础，问题多多，还无法和主流方向竞争。
量子力学和相对论的统一理论
量子力学和相对论的统一理论量子力学和相对论是现代物理学的两大支柱，分别描述了微观和宏观世界的行为规律。
然而，它们在描述物质和能量的基本粒子时存在着不一致性，这导致了科学家对于一种能够统一这两个理论的终极理论的追求。
自从20世纪初量子力学和相对论的发展以来，一些科学家和理论家一直在努力寻找一种称为“量子引力理论”的统一理论，以消除不一致性，进而提供一种更全面、更准确的物理描述。
量子引力理论试图将量子力学和相对论相结合，描述微观粒子和引力场的相互作用。
然而，由于量子引力现象发生在非常微小和极端的能量尺度上，这使得其研究变得异常困难。
在过去的几十年里，许多量子引力理论被提出和研究，其中包括弦理论、超引力理论、回路量子引力理论等。
这些理论都试图通过不同的方法和数学框架来解决量子力学和相对论的矛盾。
目前，弦理论是被认为是最有希望的量子引力理论之一。
它认为基本粒子不是点状的，而是由细小的弦线构成。
弦理论可以同时描述微观粒子和引力场，因此被视为一种潜在的统一理论，并且能够在数学上解决一些原有理论的困难。
然而，弦理论依然面临许多挑战和争议。
首先，弦理论中的数学框架非常复杂，涉及到多维空间、超对称性等概念，这使得理论的计算和验证非常困难。
其次，弦理论目前还无法做出对实验的明确预测，这也导致了一些科学家对于其科学性的质疑。
除了弦理论，其他一些理论如回路量子引力理论也具有一定的潜力。
回路量子引力理论认为空间和时间是由离散的量子单位构成的，通过量子回路的相互作用来描述现象。
这一理论可以自洽地描述粒子行为和引力效应，但仍然需要进一步的实验验证和发展。
尽管量子引力理论的研究取得了一些进展，但要达到真正的统一仍然任重道远。
科学家们需要进一步的实验数据、数学模型和理论发展，以找到一个能够完美统一量子力学和相对论的理论。
总结起来，量子力学和相对论的统一理论是现代物理学的一个未解之谜。
虽然已经提出了一些有希望的理论，如弦理论和回路量子引力理论，但仍然需要进一步的研究和验证。
广义相对论和量子力学为何不可相容？
广义相对论和量子力学为何不可相容？感谢邀请。
题主你好，广义相对论和量子力学是两个范畴的理论。
它们考虑的对象完全不一样，广义相对论研究的是大尺度范围内的时空结构，量子力学研究的则是微尺度范围内的粒子动力学。
按理说，这两个理论是井水不犯河水，但是物理学总会给我们一些意外。
宇宙大爆炸模型指出，宇宙存在一个密度、温度都十分高的极端情形——极早期宇宙。
这时候，宇宙的尺度是微尺度，这意味着我们必须研究微尺度范围内的引力效应。
这就是量子力学和广义相对论碰头的开始。
我们先从广义相对论出发。
按照广义相对论，引力场是时空曲率来描述的，时空曲率正比于时空里的物质场的能量动量密度。
同时，广义相对论要求时空曲率必须是光滑函数（这里只是一个介绍，具体的分析在《广义相对论》或者《引力论》等书籍里有讨论），因此物质场的能量动量密度就必须是光滑变化的。
但是量子力学有一个不确定关系，它告诉我们能量动量存在不光滑的涨落。
这就是一般广义相对论书籍里说广义相对论和量子力学不相容的地方。
另一方面，我们从量子理论出发，来看看它们俩之间的关系。
我们知道，狭义相对论和量子力学就已经存在不相容了。
狭义相对论要求光速为一切实在运动的速度上限，但是量子力学的不确定关系却能给出速度涨落到无穷大的结论。
为了调和二者之间的矛盾，物理学家考虑所谓的狭义相对论性量子力学。
但是结果却不尽如人意，为此不得不引入二次量子化，将狭义相对论性量子力学变成量子场论。
量子场论十分成功地将狭义相对论和量子力学调和起来，并得到了许多重要的结论，比如反物质、真空极化等。
量子场论的发展过程中有一个重要的研究对象，这便是规范场。
规范场之所以重要，是因为除了引力之外的三种基本相互作用都是规范场。
而且在实验上，规范场理论被证明是很精确的理论。
我们可以发现，规范场其实有两个版本，一个是未量子化的经典理论，比如电磁场的经典理论就是麦克斯韦理论；另一个就是量子理论。
规范场论的经典理论说白了就是狭义相对论派生出来的规范相互作用场论，它之所以被认为是能量子化，是因为其量子化的结果是自洽的。
如何理解相对论和量子力学不融洽
第三章：关于相对论与量子力学之间的桥梁狭义相对论建立在狭义相对性原理【即在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式。
这是力学相对性原理的推广，它适用于一切物理定律，其本质是所有惯性系平权。
】和光速不变原理【任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，与光源和观测者运动无关。
】之上。
而广义相对论建立在等效原理【惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的】和广义相对性原理【所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。
】之上。
我们可以看出广义相对论是基于狭义相对论的。
如果前者被证明是错误的，那么整个理论的大厦都将垮塌。
早在200年前，伽利略就发现，所有的惯性系，对于表述力学定律都是同样有效的，平等的，不存在任何特殊的惯性系，这就是说，任何力学实验都无法辨别惯性系本身的运动状态。
这种运动的相对性，在古典力学中普遍存在，但在麦克斯韦电动力学中不能成立，因为它只适用于静止的坐标系。
这个我上面已经提到过。
因此爱因斯坦意识到要进一步探明这个问题，就必须扩大相对性原理的应用范围。
他将自己的研究领域从惯性系拓展到了非惯性系。
而从狭义到广义相对论相对性原理的推广是通过引入一个引力场使得我们可以把一个加速系视为伽利略系。
将其引伸，我们认为它对所有的运动都适用，不论它们是旋转的（向心力被解释为引力场）还是不均匀加速运动。
广义相对论是用张量表示的，这是其广义协变性的体现：广义相对论的定律——以及在广义相对论框架中得到的物理定律——在所有参考系中具有相同的形式。
并且广义相对论本身并不包含任何不变的几何背景结构，这使得它能够满足更严格的广义相对性原理：物理定律的形式在所有的观察者看来都是相同的。
这个理论是正确的。
那么爱因斯坦大厦稳固的根本就是“光速不变原理”和“等效原理”了。
在经典力学中，物质有两种质量。
一是惯性质量，二是引力质量。
地球表面上的任何一个物体都要受到地球对它的引力，并因此会产生加速度。
实验告诉我们，一切自由落体在引力作用下都具有同样的加速度。
相对论与量子力学的统一理论
相对论与量子力学的统一理论相对论与量子力学是现代物理学中两个最重要的理论框架。
相对论描述了宏观尺度下的物质和能量的运动规律，而量子力学则揭示了微观尺度下的微观粒子行为和能量的本质。
这两个理论各自在自己的领域内都取得了巨大的成就，然而，由于它们之间存在的某些不相容之处，科学界一直在寻求相对论与量子力学的统一。
相对论和量子力学之间最显著的分歧之一在于它们对时间和空间的理解。
相对论认为时间和空间是统一且相互依赖的，而量子力学中的时间和空间则是分离且独立的。
这种差异导致了相对论和量子力学的难以统一。
然而，在近年来的研究中，一些学者提出了一些有希望的方向来解决这个问题。
一种有趣的尝试是弦理论，它可以看作是相对论和量子力学的一个综合。
弦理论认为基本物质不是点状粒子，而是一维的弦状结构。
这个理论同时包含了量子力学和相对论的基本原理，并试图通过引入超对称性和多个额外的空间维度来解决相对论和量子力学的矛盾。
然而，由于弦理论的复杂性和数学上的困难，它仍然是一个待解决的问题，并且需要进一步的研究和验证。
另一个可能的统一理论是量子引力理论，它试图将引力与量子力学统一起来。
在相对论中，引力被描述为时空的弯曲，而量子力学忽略了引力的影响。
量子引力理论的目标是找到描述引力的量子力学版本，这将使我们能够同时考虑微观和宏观的效应。
目前，量子引力理论仍然是一个开放的领域，没有得到明确的结果，但许多研究者对其前景表示乐观。
除了弦理论和量子引力理论之外，还有其他一些尝试统一相对论和量子力学的理论。
例如，非交换空间的研究试图通过修改量子力学的基本公理来解决问题，而微扰量子引力理论则将引力视为量子涨落的结果。
这些理论都有各自的局限性和挑战，需要更多的实验证据和研究来验证它们。
总之，相对论和量子力学的统一仍然是一个激动人心的课题。
虽然目前还没有确切的理论来解决这个问题，但是学者们在不断努力和尝试，希望能最终找到一个满足两个理论的统一描述。
无论最终的结果是什么，相对论和量子力学的发展都将继续推动物理学和科学的进步。
广义相对论和量子力学的统一理论
广义相对论和量子力学的统一理论广义相对论和量子力学，是现代物理学中两大重要的理论框架。
它们分别描述了宏观世界和微观世界，但两者之间存在着不可调和的矛盾。
现有的理论无法同时满足这两个理论，因此物理学家们一直在寻求一种统一理论，以解决这个难题。
在广义相对论中，爱因斯坦提出了“引力是物质弯曲时空的结果”这一思想。
因此，广义相对论提供了描述引力和时空结构的强有力的理论。
但它所描述的是经典物理学，对微观粒子的行为和量子力学现象无法解释。
在量子力学中，物理学家们发现粒子存在波粒二象性、存在随机性行为等奇异现象。
人们曾通过引入海森堡不确定性原理等方法尝试将这些奇异现象纳入到理论中。
然而，这些附加的元素无法真正解释为什么物质会遵循这些规律。
为了解决这个难题，物理学家们提出了许多不同的想法，试图将这两个理论统一起来。
最为著名的是弦理论，它认为所有的物质都是由微小的弦构成的，这些弦在高维空间中振动，不同的振动模式对应着不同的基本粒子。
弦理论能够完全统一量子力学与广义相对论，但它需要存在额外的维度，这些维度无法通过实验进行观测或验证。
此外，一些物理学家提出了其他的想法，例如广义相对论和量子力学都是不完整的，需要补充其他的理论。
这些想法推动着物理学界的进一步研究，但目前还没有一个能够统一两个理论的完整的理论模型。
为了寻找这样一种理论模型，物理学家们一直在进行理论计算，并通过实验来验证这些理论。
例如，人们一直在研究黑洞，希望从中发现宇宙中的基本结构，或者寻找新的物理现象。
人们还通过粒子对撞机来研究基本粒子的产生和破坏，以期发现新的粒子和物理现象，以便更好地理解物质的本质。
可以看出，广义相对论和量子力学的统一理论是目前理论物理学的最大挑战之一，但这也是研究者们长期的目标。
无论如何，这个目标需要多年的计算和实验，才能够实现。
但在这个过程中，我们可以期待着更多的新发现和理论的突破，使我们更好地理解宇宙的本质。
量子力学与广义相对论没有统一的原因
量子力学与广义相对论没有统一地原因摘要要问别人物理学中哪一门学科最难，恐怕很多人会说到是量子力学，它就像牛顿所说地巨人一样，让人仰视.而广义相对论则造就了实际最伟大地人物爱因斯坦，推翻了之前普通物理学地大厦.本文就讨论了量子力学与广义相对论没有统一地原因.文档收集自网络，仅用于个人学习关键词：量子力学广义相对论引言普朗克提出量子论已百余年,其间爱因斯坦将量子论与光辐射理论结合;丹尼斯·玻尔将其引如原子内部;薛定鄂等人共同建立起量子力学大厦.但引力量子地研究目前是停滞不前，是二十乃至二十一世纪物理学晴朗天空上地一片乌云！量子引力地困难，暗示了对通常物质场有效地量子化方案引力场已不再适用.这就是为什么大统一理论不能纳入引力相互作用地原因，甚至于形式上地统一也办不到. 场相互作用理论认为强相互作用是传递胶子实现地；弱相互作用是通过传递中间玻色子实现地；电磁相互作用是传递虚光子实现地；引力相互作用是传递引力子实现地.文档收集自网络，仅用于个人学习一．长期以来，科学家一直在构思各种实验方法以探测引力波，并通过对射电脉冲双星公转周期变化地研究间接证实了引力波地存在，但迄今直接测量引力波地实验尚未成功.根据广义相对论，当物体做加速运动时就会对原有地引力场产生干扰从而辐射出引力波，这就好像将一块石头扔到平静地水面上出现地波纹一样.因此，任何物体都在无时无刻地辐射引力波，它在宇宙中是无处不在地.例如，地球绕着太阳运行就一定会发出引力波.地球由此而丧失能量，因而渐渐地沿着螺旋线越来越向太阳靠拢.使原子保持为一个整体地电磁力要比引力强万亿亿亿亿（即）倍.我们之所以感受到引力，惟一地原因乃是地球极其巨大，组成地球地无数粒子地引力拉曳累加起来便相当可观了.但是，引力波是自然界中最微弱、最不易察觉地波，它不会产生我们通常能察觉到地任何效应.例如，地球绕太阳公转时辐射引力波而丧失地能量只有大约瓦，因而在几十亿年中，它向太阳靠拢地距离简直微不足道.而假如亿颗直径为公里地速度撞向地球，所产生地引力波能量也仅能点亮一只灯波.不过没有人能活着看到这个结果.地广义相对论预言：引力波（也称重力波）地主要性质有：在真空中以光速传播；携带能量和与波源有关地信息；是横波，在远源处为平面波；最低次为四极辐射；辐射强度极弱；物质对引力波吸收效率极低，引力波穿透性极强，地球对引力波几乎是透明地；其偏振特性为两个独立地偏振态等.文档收集自网络，仅用于个人学习二.广义相对论和量子力学彼此不直接矛盾，但是它们看起来不可能融于一个统一理论，根本原因在于广义相对论是研究引力场，量子力学研究.虽然地狭义相对论开始写作《论运动物体地电动力学》，但是它只考虑到电磁质量与引力质量地等价性，没有研究其区别，与研究引力场没有区别.狭义相对论与量子力学地结合则十分自然地产生了相对论量子力学和相对论量子场论，在这基础上又发展出粒子物理学，经受了无数实验地检验.由经典力学和量子力学可知，物理系统其全部性质由其拉氏量ψ完全决定.拉氏量是由物理系统地动力学变量及其一阶时、空微商所构成.拉氏量中动力学变量地对称性，即在某类连续群变换下地不变性，反映了该系统存在地守恒量及相应地守恒流.连续群所表征地变换称为规范变换，其变换群参数是独立于背景地常数.如将其参数改成依赖背景位置地任意函数，其变换称为局域性变换，前者称为整体变换.由于局域性变换是流形坐标地函数，因而它不能与坐标微商交换.拉氏量对局域性变换不再具有原有地对称性，为了维持其对称，需将拉氏量中地普通微商改成协变微商，即在微商中引入补偿场，其场称为规范场.物质之间地相互作用是通过规范场在中间传递来实现.因此物质之间地相互作用力是规范力，规范场也是研究电磁质量和引力质量地等价性地.下面地分析来自于网络，说明对于电磁质量不能只考虑其对称性，还应当考虑考察它们地非对称性：文档收集自网络，仅用于个人学习关于电磁场地算子理论.经典场论中并矢格林函数地形式为: ()但是可以证明由于奇异项地存在,格林函数不再具有几何对称性,即对于一个矩形腔,取不同地领示矢量就会得到不同地结果.用算子理论可以得到没有奇异项地并矢格林函数,十多年后国外也出现了电磁场算子理论地著作,也不再出现并矢格林函数中奇异项.文档收集自网络，仅用于个人学习.关于矢量偏微分算子理论. 麦克斯韦方程组是经典数学所不可能精确求解地.其原因在于经典数学无法严格地处理矢量偏微分运算符,因而研究并建立了矢量偏微分算子理论.它是以拉普拉斯算子地波函数空间和广义函数理论为基础,把那些原来只对于标量函数地数学理论扩展到三维矢量函数.一个三维矢量函数地几何空间,可以从欧氏空间地尺度对矢量函数进行射影,也可以在矢量偏微分算子地矢量波函数空间地子空间上进行射影.由于欧氏空间内地射影与麦克斯韦方程组本身地数学形式不符,因而只能是近似地,而不可能精确地求解麦克斯韦方程组.文档收集自网络，仅用于个人学习.关于电磁波基本方程组. 在矢量偏微分算子理论下,电磁场被分成了两个子空间:旋量场子空间和无旋场子空间.而电磁波属于旋量场子空间.通过子空间地射影可以把无旋场分离出去,建立纯旋量场空间内地电磁波方程组棗电磁波基本方程组.所以它实际上就是麦克斯韦方程组在旋量场空间尺度下地新形式.它是一个以两个标量波函数和两个标量拉普拉斯运算符,在一个联立地齐次边界条件组成地方程组.这一方程组具有数学逻辑地自洽性.文档收集自网络，仅用于个人学习.齐次边界和辐射边界条件下电磁波基本方程组地本征问题和格林函数问题.由电磁波基本方程组地数学自洽性,从理论上可以解决理想边界和辐射边界条件下地本征问题和格林函数问题.也就是说现在我们对宏观地电磁场问题地认识,已经不再是时代地那种抽象地概念性地认识,不再只是一维平面波地认识,而是有了精确解决电磁波地各种传播特性地条件.文档收集自网络，仅用于个人学习.关于现代场论与经典场论.它并没有改变麦克斯韦电磁场理论地基本内容,麦克斯韦方程组并没有任何改变.所改变地主要只是求解麦克斯韦方程组地数学方法.麦克斯韦方程组本来就是不能直接求解地,只有通过一定地变换才能得到可以解析或计算地形式.这种变换依赖地是一种“尺度”,不同地尺度对变换地等价性有不同地定义.经典理论用地是欧氏空间地尺度,现代场论用地是矢量偏微分算子空间地尺度,特别是它地旋量场子空间地尺度.这与其说是一种改变,不如说是把原来没有找到地合适地尺度找出来了.这一旋量场空间上地尺度地发现,在物理上搞清楚了两件事:一是原来电磁波与电磁场不是一回事,电磁波是电磁场中地一个子空间,它不是欧氏空间中地任意地矢量函数,它能够用两个独立地标量函数而不是欧氏空间中地三个射影来精确地表示.二是根据矢量函数地广义函数理论,麦克斯韦方程中地电流也不再是经典函数形式地电流,其本身就成了电流与电磁波相互作用所产生地激励电磁波.文档收集自网络，仅用于个人学习下面是中国科学院电子学研究所地宋文淼地分析：现代电磁场理论使电磁波与光量子之间地差别大大缩小了:都是有两个独立地标量波函数组成地,对于光量子一般只考虑自由空间,两个函数就退化为一个;标量波函数都需要“旋”一下才能表达出它们更丰富地空间形态;只有在特殊地环境下,才能够以单一模式存在,一般情况下都以孪生模地形式存在.文档收集自网络，仅用于个人学习所不同地只是.在微波状态下,不讨论粒子性问题,而对光量子要考虑粒子性.在量子光学中,自旋算符只是一种符号,而微波状态下,两类旋度算符与经典数学地运算方法最后是相通地.寻找这两者地更多地共同点,建立一个既有宏观机制又有粒子性电磁场理论,已经成了应该着手解决地努力方向.文档收集自网络，仅用于个人学习()波函数尺度下地数理逻辑地因果律.关于波函数地物理解释一直是物理学界争论不休地问题.现代电磁场理论解决了波函数空间尺度下地因果律问题.不同地数学范畴下,有它自己地运算规则和尺度.波函数空间下地尺度与欧氏空间下地尺度是不同地.在同一数学范畴下,各个量之间地等价性是可以通过严格地数学运算来表示地;而不同空间尺度下地物理量之间地等价性是不能直接用数学运算来表示地.这里需要地是建立一种为大量实验所认可地数理逻辑关系.这种逻辑关系不可能对于两种不同地数学范畴地运算规则和尺度,都保持严格地数学形式上地相等. 文档收集自网络，仅用于个人学习量子力学与相对论没有统一地根本原因在于广义相对论研究引力质量（在实数集上连续分布），而量子力学研究电磁质量（在实数集上离散分布）. 文档收集自网络，仅用于个人学习参考文献：【】理查德·罗兹.原子弹出世记[].北京：世界知识出版社，： ;【】().文档收集自网络，仅用于个人学习【】王仁川著.《广义相对论引论》中国科学技术大学出版社年版。
量子力学和广义相对论的矛盾
量子力学和广义相对论的矛盾自20世纪初以来，物理学家们一直努力寻求统一量子力学和广义相对论。
然而，量子力学和广义相对论之间存在着严重的矛盾，这些矛盾无法通过量子力学和广义相对论的现有理论来解决。
因此，解决这些矛盾变得重要起来。
本文将探讨量子力学和广义相对论之间的矛盾，从而为理解其统一的本质提供帮助。
第一，量子力学和广义相对论之间存在着宇宙尺度的冲突。
在量子力学中，宇宙被描述为有限的、不断发展的位置空间，其运动受到量子规律的约束，而在广义相对论中，宇宙描述为无限的、平行的时空，其运动受到引力的约束。
这两种理论中都有完全不同的宇宙观念，从而导致它们之间的冲突。
其次，量子力学和广义相对论之间存在着力学与引力的冲突。
在量子力学中，实体的运动是由量子规律控制的，而在广义相对论中，实体的运动是由引力引起的。
因此，在这两种理论中，实体的运动原理是完全不同的，从而导致它们之间的冲突。
此外，量子力学和广义相对论之间存在着粒子与宇宙弯曲的冲突。
在量子力学中，实体的运动是由量子规律控制的，它们的运动会因为粒子之间的相互作用而受到影响。
而在广义相对论中，宇宙的运动是由引力引起的，它们的运动会因为宇宙的弯曲而受到影响。
因此，在这两种理论中，实体的运动原理是完全不同的，从而导致它们之间的冲突。
最后，量子力学和广义相对论之间存在着位置与时间的冲突。
在量子力学中，实体的运动会受到时间和位置的限制，而在广义相对论中，实体的运动会受到时空的限制。
因此，在这两种理论中，实体的运动受到的限制是完全不同的，从而导致它们之间的冲突。
总之，尽管量子力学和广义相对论之间存在着严重的矛盾，但这些矛盾无法通过量子力学和广义相对论的现有理论来解决。
这些矛盾的解决将有助于理解量子力学和广义相对论的统一。
因此，针对这些矛盾应进行深入的研究，以寻求一种有效的解决方案。
量子力学和广义相对论的矛盾
量子力学和广义相对论的矛盾根据当前理论，量子力学和广义相对论是现代物理理论中最重要的部分，它们用来描述我们所处的宇宙，并帮助我们理解宇宙的真正性质。
然而，量子力学和广义相对论之间存在着一些矛盾，尽管它们都是有效的物理理论，但科学家们仍然无法弄清这些矛盾，而且它们在我们了解宇宙中的性质上也有一定的影响。
首先，量子力学和广义相对论之间存在着时间矛盾。
量子力学和它揭示的惊人物理定律表明，时间是可以处理的，但它们也混淆了时间的绝对和相对性质，使人们不得不认为时间是一种相对概念。
而广义相对论强调了时间的绝对性，它表明时间是一种不可被处理的基本元素，宇宙的属性受时间的影响。
广义相对论中的时间绝对性和量子力学中的时间相对性存在着矛盾，科学家们发现这种矛盾是解释宇宙性质的重要挑战。
第二，量子力学和广义相对论之间存在着“有限和无限的矛盾”。
量子力学表明宇宙中的物质是有限的，其结构受本身属性的限制，一旦这些能量超越一定水平，它们就会发射出一些超弦，从而改变宇宙的结构。
而广义相对论认为宇宙中的物质是无限的，它解释了宇宙外围区域中的物质可以从无限远处来到宇宙，而量子力学只能说明宇宙中的物质是有限的。
由此可见，量子力学和广义相对论之间有关物质的有限和无限的矛盾，成为科学家们研究宇宙的难题。
最后，量子力学和广义相对论之间存在着空间矛盾。
量子力学认为宇宙是有限的，量子物理学揭示了宇宙的结构是封闭的，因此其外部没有任何东西。
与此相反，广义相对论认为宇宙是无限的，而它的边界是模糊的，甚至是充满微型的无穷大的空间，它也表明宇宙是一个持续扩散的结构。
这种宇宙的有限和无限之间的矛盾也是科学家前所未有的挑战。
在总结上，量子力学和广义相对论之间的矛盾在研究宇宙的性质方面提出了挑战。
它们涉及时间、有限和无限以及空间等方面，科学家们仍然未能解决这些矛盾，因为它们显示了宇宙未知特征的不可思议性。
因此，以《量子力学和广义相对论的矛盾》为标题，写一篇3000字的中文文章还有很多工作要做。
量子力学与广义相对论的矛盾
量子力学与广义相对论的矛盾量子力学和广义相对论是现代物理学中最重要的两个理论，它们分别描述了微观和宏观世界的运动规律。
然而，这两个理论之间存在着矛盾，这一矛盾一直是物理学家们探索的重要问题。
量子力学是描述微观世界的理论，它认为物质的运动是不连续的，而是以粒子的形式存在。
量子力学中的基本粒子具有波粒二象性，即它们既可以表现为粒子，也可以表现为波动。
这种波粒二象性是量子力学的核心概念，它解释了许多微观现象，如光的干涉和衍射、电子的双缝实验等。
然而，广义相对论却是描述宏观世界的理论，它认为物质的运动是连续的，而不是以粒子的形式存在。
广义相对论中的基本粒子是场，它们的运动是由场的变化引起的。
广义相对论解释了许多宏观现象，如引力、黑洞等。
量子力学和广义相对论之间的矛盾在于它们对物质的本质有不同的解释。
量子力学认为物质是以粒子的形式存在的，而广义相对论认为物质是以场的形式存在的。
这种矛盾导致了许多问题，如量子引力、黑洞信息悖论等。
量子引力是指量子力学和广义相对论之间的矛盾导致的引力问题。
量子力学中的引力是由粒子的质量引起的，而广义相对论中的引力是由场的变化引起的。
这种矛盾导致了量子引力的问题，即如何将量子力学和广义相对论统一起来，以解释引力的本质。
黑洞信息悖论是指黑洞中信息的丢失问题。
根据量子力学的原理，信息是不会消失的，而根据广义相对论的原理，黑洞会吞噬一切物质，包括信息。
这种矛盾导致了黑洞信息悖论的问题，即如何解释黑洞中信息的丢失问题。
为了解决量子力学和广义相对论之间的矛盾，物理学家们提出了许多理论，如弦理论、循环量子引力等。
这些理论试图将量子力学和广义相对论统一起来，以解释物质的本质和引力的本质。
总之，量子力学和广义相对论之间的矛盾是现代物理学中的重要问题。
解决这一问题将有助于我们更好地理解物质的本质和宇宙的本质。
量子力学和广义相对论的矛盾
量子力学和广义相对论的矛盾
1量子力学与广义相对论的矛盾
量子力学是20世纪重要的一门理论物理学，它可以以微观的方式描述质点在宏观尺度下表现出来的相互作用。
而广义相对论可以有效解决物理学界重大的矛盾——引力削弱和伽马射线衰减，它是由爱因斯坦提出的一种重大理论。
尽管量子力学和广义相对论都是20世纪具有重大历史意义的理论物理学，但它们在微观世界中是一种矛盾的理论体系。
首先，尽管广义相对论物理学的基本假设是基于实验结果得出的，但它无法描述基本粒子的相互作用。
在量子力学中，由孤立的粒子构成的体系可以有效描述基本粒子的相互作用，但是能量的守恒定律是没有被量子力学公认的。
由此可见，量子力学与广义相对论在物理观念上是矛盾的。
其次，从量子力学和广义相对论的角度来看，空间中所有粒子对它们自身有着极大的变化，而它们又代表着客观存在。
而在广义相对论中，物理定律是不变的，没有未来反作用（格林函数），它只反映了粒子相互作用的历史轨迹。
这就为物理学家提出了新的挑战，如何结合广义相对论与量子力学的观念，来一起描述粒子的演化过程？因此，量子力学与广义相对论也存在着矛盾之处。
最后，量子力学中粒子之间表现出的相互作用是连续而不可割裂的，它们按照经典物理学的机制不断变化，而广义相对论中则是量子
道场理论，即物质的粒子特性和它们的行为之间存在着强相互联系的关系，但是这些现象的基本机制还不清楚。
因此，两者在微观中的表现形式有明显的差异，使得量子力学与广义相对论之间的矛盾越发的明显。
以上就是关于量子力学与广义相对论之间的矛盾的分析，它可以清楚的说明，量子力学和广义相对论之间存在着巨大的矛盾，需要进一步研究和探索。
量子力学与广义相对论的统一理论的挑战
量子力学与广义相对论的统一理论的挑战量子力学和广义相对论是现代物理学中最重要的两个理论，它们各自描述了微观世界和宏观世界的行为。
然而，这两个理论之间存在着不可调和的矛盾，这就引发了科学家们对于量子力学和广义相对论的统一理论的追求。
本文将探讨量子力学与广义相对论的统一理论的挑战以及相关的研究进展。
首先，我们来看量子力学和广义相对论各自的基本原理。
量子力学是描述微观粒子行为的理论，它通过波函数来描述粒子的状态和运动。
根据量子力学的基本原理，粒子的状态不是确定的，而是以一定的概率分布存在。
而广义相对论则是描述引力的理论，它通过引力场的弯曲来解释物质和能量的运动。
根据广义相对论的基本原理，物体的运动是由于空间和时间的弯曲而产生的。
然而，当我们试图将量子力学和广义相对论结合起来时，就会遇到困难。
首先，量子力学和广义相对论的数学框架不兼容。
量子力学使用的是波函数和概率的数学形式，而广义相对论使用的是时空的曲率和引力的数学形式。
这两种数学形式之间的差异导致了理论的不一致性。
其次，量子力学和广义相对论在描述世界的尺度上存在差异。
量子力学适用于微观世界，如原子和分子的行为，而广义相对论适用于宏观世界，如星系和宇宙的行为。
当我们试图将这两个理论应用于极端条件下的情况时，如黑洞或宇宙早期的大爆炸，它们之间的矛盾就变得尤为明显。
为了解决量子力学和广义相对论之间的矛盾，许多科学家提出了各种统一理论的候选方案。
其中最有希望的一种是弦论。
弦论认为，物质和能量并不是由点粒子组成的，而是由维度极小的弦组成的。
这些弦可以以不同的方式振动和相互作用，从而产生不同的粒子和力。
弦论试图将量子力学和广义相对论结合起来，并提供了解释引力的新视角。
然而，弦论也面临着许多挑战。
首先，弦论需要额外的空间维度，这超出了我们目前观测到的三维空间和一维时间的范围。
这些额外的维度是否存在，以及它们的性质如何，仍然是一个未解之谜。
其次，弦论的数学形式非常复杂，涉及到高阶的数学对象和复杂的计算技巧。
广义相对论与量子力学的矛盾与结合
广义相对论与量子力学的矛盾与结合
广义相对论和量子力学是现代物理学的两个重要分支，它们分别揭示了宏观和微观世界的本质规律。
然而，这两个理论之间存在着明显的矛盾，导致了物理学家们一直试图将它们结合起来，以构建一种更加完整的理论框架。
广义相对论是爱因斯坦提出的一种描述引力的理论。
它将引力看作是时空的弯曲，从而成功地解释了天体运动和宇宙结构等现象。
然而，广义相对论并没有考虑到微观世界的量子特性，因此在极端条件下，比如黑洞内部或者宇宙大爆炸之初，该理论失效。
量子力学则是描述微观粒子运动的理论。
它成功地解释了原子、分子和凝聚态物质的行为，但却无法解释引力。
量子力学中的物理量和量子态也无法用广义相对论中的时空概念来描述。
为了解决这种矛盾，物理学家们一直在探索将广义相对论和量子力学结合起来的方法。
其中一个尝试是弦理论，它假设基本粒子是一维的弦，而不是点状的粒子，从而将引力与量子力学结合在了一起。
另一个尝试是量子引力理论，它将引力看作是一种粒子，即引力子，并试图将其与其他粒子相统一。
尽管这些尝试都还没有得到确切的验证，但它们为我们提供了一种思考物理学基本问题的新视角。
广义相对论和量子力学的矛盾也让我们意识到，我们对自然的认识仍然存在漏洞和不完整之处，需要我们不断地探索和发展。
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再谈相对论与量子力学不相容
再谈相对论与量子力学不相容广义相对论是爱因斯坦非凡的科学生涯中最璀灿的一项成就，它告诉我们空间本身具备延展性，在物质与能量的影响下会发生弯曲和伸展。
这一理论颠覆了人类关于宇宙的传统认识，用黑洞和虫洞等概念丰富了人类的想像空间。
相对论与量子力学爱因斯坦与波尔然而，广义相对论与量子力学存在矛盾，一百年来始终无法用某个理论统一解释。
目前，许多科学家都致力于这一领域的研究，其中最为人所熟知的是弦理论和环形量子引力说，然而，二者目前均无法进行科学试验以检验对错。
二者能否融合？单独来看，这两个理论都能理解，但是当你想把这两个理论统一起来时，将会出现不可调和的矛盾，这也意味着你一开始就错了。
例如，如果把一个电子看成是一个没有大小的经典的物体，当你计算要多少的能量才能将两个电子融合在一起时，你会发现需要无穷的能量。
无穷对于数学家来说是一件头疼的事，这将比宇宙中所有恒星释放的能量的总和还多。
无穷的能量对于电子这样小的尺度来说是让人难以置信的。
因此，实际计算得出的无穷大的结果表明在一定的适用范围外，我们不得不寻找一些新的物理定律。
在现代，科学家们也在试图解决困惑爱因斯坦的难题。
原因很简单：科学的目的就是解释所有的现象，从最小的可能存在的物体到最大尺度的宇宙。
在我们所知的自然界的四大基本力（强核力、弱核力、电磁力以及引力）中，我们已经可以为其中三个——强核力、弱核力、电磁力设定量子力学理论。
由大型强子对撞机中的紧凑μ子线圈得到的希格斯玻色子产生时的景象。
广义相对论无疑是一大进步，但是只要我们仍然无法设定量子引力理论，那么我们就没法用统一的理论来适用于一切。
虽然在科学界，对该问题正确的研究方向依旧没有形成共识，但也有一些存在局限性的成功的想法，如弦理论。
关于弦理论在这些理念中，最有名的就是描述微观世界引力的弦理论。
弦理论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”(包括像意大利面状有端点的“开弦”和像呼啦圈状的“闭弦”)。
量子力学和广义相对论之间有哪些矛盾呢？
量子力学和广义相对论之间有哪些矛盾呢？我们用简单的术语解释为什么我们需要一个量子引力理论(QG)，即量子力学(QM)与广义相对论(GR)的统一。
在这里尝试用简单的解释为什么这样的统一很难实现。
量化是量子力学(QM)中的一个核心概念。
这是一个经典理论和“量子论”的过程。
它基本上包括把你系统中的可观测值(位置、动量、能量等)，在经典理论中只是数字，变成作用于量子态的算子。
那么可观测值就是相应算子关于系统量子态的期望值。
在没有涉及到数学细节的情况下，这个量子化过程是负责所有的量子现象，如不确定性和纠缠，这些在量子化之前并不是经典理论系统的一部分。
当你的系统不是相对论系统的时候，这一切都很好。
用简单的话来说，没有太多的能量，一切都以比光速小得多的速度运动。
然而，事实证明，当你的系统是相对论系统的时候，这种量子化是不起作用的。
因此，为了描述基本粒子，这些基本粒子通常运动速度非常快，并且是在很高的能量下产生的，物理学家需要将量子力学(QM)与狭义相对论（SR）统一起来。
这种统一的结果称为量子场论(QFT)。
量子场论(QFT)是场的量子化，而不是粒子的量子化。
例如，这允许粒子产生或破坏的情况，这在非相对论性量子力学中是不可能的，但是由狭义相对论预测的。
标准模型(SM)用量子场论的形式描述了电磁、强相互作用和弱相互作用这三种基本相互作用，其精确程度令人难以置信。
这些相互作用是用场来描述的。
物质(电子、夸克等)也用场来描述，而标准模型解释了基本的相互作用，即不同场之间的耦合。
“耦合”基本上只是“互动”的一个花哨名称。
当两个(或更多)场相互耦合时，它们可以相互作用。
广义相对论描述了第四种基本的相互作用，即引力。
恰好广义相对论也是一个场理论！它描述了一个非常特殊的领域的行为，这个度规场负责时空的曲率。
这个曲率就是我们所解释的引力，但它远不止如此。
大质量粒子利用引力相互作用，但即使是无质量粒子也与时空曲率相互作用。
为了描述交互作用，我们需要将标准模型的所有其他场耦合到度规场。
相对论和量子力学的矛盾点在哪里？是否说明两者之一是错误的？
相对论和量子力学的矛盾点在哪里？是否说明两者之一是错误
的？
相对论和量子力学的矛盾点在于广义相对论不能量子化。
首先相对论分为狭义相对论和广义相对论，狭义相对论和量子力学没什么矛盾，两者非常成功地结合为了量子场论，成为粒子物理学标准模型的基础。
但是广义相对论和量子力学不能结合，导致引力无法纳入量子场论的体系。
任何一个物理理论的“正确”都是有其适用范围和尺度。
如图，左上的牛顿力学（经典力学）在宏观低速情况就是正确的理论，出了这个范围才变为“错误”。
例如到了右上的高速情况，正确的理论就变成了相对论，经典力学只是它的低速近似。
到了左下的微观情况，正确论就变成了量子力学，经典力学只是它的宏观近似。
到了右下的微观高速领域就是量子场论。
目前主流看法是量子场论应该是更基本的，广义相对论是他的宏观近似，但已有的量子场论还做不到这一点。
从爱因斯坦开始，物理学家一直梦想有一个“万有理论”，能够统一所有尺度的物理理论。
不过量子场论的正确性一直小到普朗克尺度（约10的负35次方米），必须在这个尺度以内，才可能发现“万有理论”正确，量子场论和量子力学错误。
但这个尺度对人类来说太难达到了，除非建一个长度环绕整个地球的对撞机，耗尽整个地球的资源。
相对论与量子力学之间的矛盾
相对论与量子力学之间的矛盾1. 引言在物理学领域，相对论和量子力学被视为两个最重要的理论。
它们分别描述了宏观物理和微观物理的奇妙世界。
尽管两种理论都被广泛接受，但它们之间存在一些矛盾，这使得物理学家们感到困惑和挑战。
本文将着重探讨这些矛盾，并尝试寻找可能的解决方案。
2. 相对论的概述相对论是物理学中最重要的理论之一。
它由爱因斯坦在1905年首次提出，用于描述运动物体之间的相对运动。
相对论的核心概念是光速不变原理，即光速在所有参考系中都是不变的。
它导致了许多奇妙的效应，例如时间膨胀、长度收缩和质量增加等。
这些效应被广泛应用于现代物理学中，例如相对论粒子加速器和引力波探测器。
3. 量子力学的概述量子力学是一种描述微观世界的理论。
它强调了能量和粒子之间的关系，和相对论一样也是由数学框架组成的。
量子力学的核心概念是不确定性原理，它表明在测量微粒子时不能同时确定其位置和动量。
量子力学引领了许多新的发现，例如弦理论和量子计算机等。
4. 相对论和量子力学之间的矛盾尽管相对论和量子力学都是物理学领域中最成功的两种理论，它们之间存在不少矛盾。
其中一个主要矛盾就是它们所描述的范畴不同。
相对论适用于大型物体，而量子力学适用于微粒子。
由于大型物体的运动速度相对较慢，因此相对论的效应被认为可以忽略不计。
然而在极限情况下，比如黑洞和星际飞船等，相对论对于微观物理的影响是显著的。
另一个主要矛盾是它们的排斥性质。
相对论中的物理量是连续的，而量子力学中的物理量是离散的。
这使得让两种理论同时适用于同一个系统是不可能的。
例如，在引力波探测器中，相对论被用来描述引力波的传播，而量子力学被用来描述检测器的微粒子行为。
如何将这两种理论整合成一个完整的理论仍然是一个重大挑战。
5. 可能的解决方案为了解决相对论和量子力学之间的矛盾，许多物理学家已经提出了一些可能的解决方案。
其中最流行的一个是弦理论。
弦理论试图用一组维度更高的物理实体来替代基础粒子，比如说从单因子变为多因子。
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量子力学与广义相对论没有统一的原因
摘要
要问别人物理学中哪一门学科最难，恐怕很多人会说到是量子力学，它就像牛顿所说的巨人一样，让人仰视。
而广义相对论则造就了实际最伟大的人物爱因斯坦，推翻了之前普通物理学的大厦。
本文就讨论了量子力学与广义相对论没有统一的原因。
关键词：量子力学广义相对论
引言
普朗克提出量子论已百余年,其间爱因斯坦将量子论与光辐射理论结合;丹尼斯·玻尔将其引如原子内部;薛定鄂等人共同建立起量子力学大厦.但引力量子的研究目前是停滞不前，是二十乃至二十一世纪物理学晴朗天空上的一片乌云！量子引力的困难，暗示了对通常物质场有效的量子化方案引力场已不再适用。
这就是为什么大统一理论不能纳入引力相互作用的原因，甚至于形式上的统一也办不到。
场相互作用理论认为强相互作用是传递胶子实现的；弱相互作用是通过传递中间玻色子实现的；电磁相互作用是传递虚光子实现的；引力相互作用是传递引力子实现的。
一．长期以来，科学家一直在构思各种实验方法以探测引力波，并通过对射电脉冲双星PSR1913+16公转周期变化的研究间接证实了引力波的存在，但迄今直接测量引力波的实验尚未成功。
根据广义相对论，当物体做加速运动时就会对原有的引力场产生干扰从而辐射出引力波，这就好像将一块石头扔到平静的水面上出现的波纹一样。
因此，任何物体都在无时无刻地辐射引力波，它在宇宙中是无处不在的。
例如，地球绕着太阳运行就一定会发出引力波。
地球由此而丧失能量，因而渐渐地沿着螺旋线越来越向太阳靠拢。
使原子保持为一个整体的电磁力
要比引力强1000万亿亿亿亿（即1039）倍。
我们之所以感受到引力，惟一的原因乃是地球极其巨大，组成地球的无数粒子的引力拉曳累加起来便相当可观了。
但是，引力波是自然界中最微弱、最不易察觉的波，它不会产生我们通常能察觉到的任何效应。
例如，地球绕太阳公转时辐射引力波而丧失的能量只有大约0.001瓦，因而在几十亿年中，它向太阳靠拢的距离简直微不足道。
而假如500亿颗直径为1公里的速度撞向地球，所产生的引力波能量也仅能点亮一只灯波。
不过没有人能活着看到这个结果。
Einstein的广义相对论预言：引力波（也称重力波）的主要性质有：在真空中以光速传播；携带能量和与波源有关的信息；是横波，在远源处为平面波；最低次为四极辐射；辐射强度极弱；物质对引力波吸收效率极低，引力波穿透性极强，地球对引力波几乎是透明的；其偏振特性为两个独立的偏振态等。
二.广义相对论和量子力学彼此不直接矛盾，但是它们看起来不可能融于一个统一理论，根本原因在于广义相对论是研究引力场，量子力学研究electric field。
虽然Einstein的狭义相对论开始写作《论运动物体的电动力学》，但是它只考虑到电磁质量与引力质量的等价性，没有研究其区别，与研究引力场没有区别。
狭义相对论与量子力学的结合则十分自然地产生了相对论量子力学和相对论量子场论，在这基础上又发展出粒子物理学，经受了无数实验的检验。
由经典力学和量子力学可知，物理系统其全部性质由其拉氏量ψ完全决定。
拉氏量是由物理系统的动力学变量及其一阶时、空微商所构成。
拉氏量中动力学变量的对称性，即在某类连续群变换下的不变性，反映了该系统存在的守恒量及相应的守恒流。
连续群所表征的变换称为规范变换，其变换群参数是独立于背景space-time 的常数。
如将其参数改成依赖背景space-time位置的任意函数，其变换称为局域性变换，前者称为整体变换。
由于局域性变换是space-time流形坐标的函数，因而它不能与space-time坐标微商交换。
拉氏量对局域性变换不再具有原有的对称性，为了维持其对称，需将拉氏量中的普通微商改成协变微商，即在微商中引入补偿场，其场称为规范场。
物质之间的相互作用是通过规范场在中间传递来实现。
因此物质之间的相互作用力是规范力，规范场也是研究电磁质量和引力质量的等价性的。
下面的分析来自于网络，说明对于电磁质量不能只考虑其对称性，还应当考虑考察它们的非对称性：
1．关于电磁场的算子理论.
经典场论中并矢格林函数的形式为: (1)
但是可以证明由于奇异项的存在,格林函数不再具有几何对称性,即对于一个矩形腔,取不同的领示矢量就会得到不同的结果.用算子理论可以得到没有奇异项的并矢格林函数,十多年后国外也出现了电磁场算子理论的著作,也不再出现并矢格林函数中奇异项.
2.关于矢量偏微分算子理论. 麦克斯韦方程组是经典数学所不可能精确求解的.其原因在于经典数学无法严格的处理矢量偏微分运算符,因而研究并建立了矢量偏微分算子理论.它是以拉普拉斯算子的波函数空间和广义函数理论为基础,把那些原来只对于标量函数的数学理论扩展到三维矢量函数.一个三维矢量函数的几何空间,可以从欧氏空间的尺度对矢量函数进行射影,也可以在矢量偏微分算子的矢量波函数空间的子空间上进行射影.由于欧氏空间内的射影与麦克斯韦方程组本身的数学形式不符,因而只能是近似的,而不可能精确的求解麦克斯韦方程组.
3.关于电磁波基本方程组. 在矢量偏微分算子理论下,电磁场被分成了两个子空间:旋量场子空间和无旋场子空间.而电磁波属于旋量场子空间.通过子空间的射影可以把无旋场分离出去,建立纯旋量场空间内的电磁波方程组棗电磁波基本方程组.所以它实际上就是麦克斯韦方程组在旋量场空间尺度下的新形式.它是一个以两个标量波函数和两个标量拉普拉斯运算符,在一个联立的齐次边界条件组成的方程组.这一方程组具有数学逻辑的自洽性.
4.齐次边界和辐射边界条件下电磁波基本方程组的本征问题和格林函数问题.
由电磁波基本方程组的数学自洽性,从理论上可以解决理想边界和辐射边界条件下的本征问题和格林函数问题.也就是说现在我们对宏观的电磁场问题的认识,已经不再是Einstein时代的那种抽象的概念性的认识,不再只是一维平面波
的认识,而是有了精确解决电磁波的各种传播特性的条件.
5.关于现代场论与经典场论.
它并没有改变麦克斯韦电磁场理论的基本内容,麦克斯韦方程组并没有任何改变.所改变的主要只是求解麦克斯韦方程组的数学方法.麦克斯韦方程组本来就是不能直接求解的,只有通过一定的变换才能得到可以解析或计算的形式.这种变换依赖的是一种“尺度”,不同的尺度对变换的等价性有不同的定义.经典理论用的是欧氏空间的尺度,现代场论用的是矢量偏微分算子空间的尺度,特别是它的旋量场子空间的尺度.这与其说是一种改变,不如说是把原来没有找到的合适的尺度找出来了.这一旋量场空间上的尺度的发现,在物理上搞清楚了两件事:一是原来电磁波与电磁场不是一回事,电磁波是电磁场中的一个子空间,它不是欧氏空间中的任意的矢量函数,它能够用两个独立的标量函数而不是欧氏空间中的三个射影来精确的表示.二是根据矢量函数的广义函数理论,麦克斯韦方程中的电流J也不再是经典函数形式的电流,其本身就成了电流与电磁波相互作用所产生的激励电磁波.
下面是中国科学院电子学研究所的宋文淼的分析：
现代电磁场理论使电磁波与光量子之间的差别大大缩小了:都是有两个独立的标量波函数组成的,对于光量子一般只考虑自由空间,两个函数就退化为一个;标量波函数都需要“旋”一下才能表达出它们更丰富的空间形态;只有在特殊的环境下,才能够以单一模式存在,一般情况下都以孪生模的形式存在.
所不同的只是:1.在微波状态下,不讨论粒子性问题,而对光量子要考虑粒子性,2.在量子光学中,自旋算符只是一种符号,而微波状态下,两类旋度算符与经典数学的运算方法最后是相通的.寻找这两者的更多的共同点,建立一个既有宏观机制又有粒子性电磁场理论,已经成了应该着手解决的努力方向.
(2)波函数尺度下的数理逻辑的因果律.
关于波函数的物理解释一直是物理学界争论不休的问题.现代电磁场理论解决了波函数空间尺度下的因果律问题.不同的数学范畴下,有它自己的运算规则和尺度.波函数空间下的尺度与欧氏空间下的尺度是不同的.在同一数学范畴下,各个量之间的等价性是可以通过严格的数学运算来表示的;而不同空间尺度下的物理量之间的等价性是不能直接用数学运算来表示的.这里需要的是建立一种为
大量实验所认可的数理逻辑关系.这种逻辑关系不可能对于两种不同的数学范畴的运算规则和尺度,都保持严格的数学形式上的相等.
量子力学与相对论没有统一的根本原因在于广义相对论研究引力质量（在实数集上连续分布），而量子力学研究电磁质量（在实数集上离散分布）。
参考文献：
【1】理查德·罗兹.原子弹出世记[M].北京：世界知识出版社，1990：56 ; 【2】 A.Einstein,Annalen der Physik,17(1905),132-148.
【3】王仁川著.《广义相对论引论》中国科学技术大学出版社 1996年版。