相對(duì)論和量子力學(xué)思想提出的簡(jiǎn)要過(guò)程(僅限名稱)

? ? ? ? 20世紀(jì)初,兩朵小烏云:邁克爾遜·莫雷實(shí)驗(yàn)(以太)、黑體輻射實(shí)驗(yàn)和理論的不一致打破了經(jīng)典物理學(xué)和經(jīng)典時(shí)空觀,導(dǎo)致了相對(duì)論和量子論革命的爆發(fā)。

一、相對(duì)論

? ? ? ? 邁克爾遜·莫雷實(shí)驗(yàn),又叫MM實(shí)驗(yàn)(滑稽),推翻了牛頓的經(jīng)典時(shí)空觀,愛(ài)因斯坦利用兩大不變?cè)恚ü馑俨蛔儯蝗魏螒T性系中物理定律保持不變)修正了伽利略變換式,正確的詮釋了洛倫茲變換,從而得出“時(shí)間膨脹,空間收縮”的理論,并利用動(dòng)量守恒定律及洛倫茲變換得到質(zhì)速關(guān)系式,再與動(dòng)能公式相結(jié)合,便得出了那個(gè)大名鼎鼎的質(zhì)能方程(E=MC2),建立了狹義相對(duì)論,1905年。

? ? ? ? 然而愛(ài)因斯坦并不滿足于這個(gè)理論,事實(shí)上,世界上根本就不存在絕對(duì)意義上的慣性系。于是十年后,也就是1915年,廣義相對(duì)論——具有跨時(shí)代意義的理論誕生了,它的先決條件便是等效原理(加速度和萬(wàn)有引力完全等價(jià))。對(duì)于任何參考系來(lái)說(shuō),我們都可以把它分解為一個(gè)在引力場(chǎng)中的慣性系來(lái)考慮,即,在任何參考系中,所有物理定律保持不變。從而進(jìn)一步推出了時(shí)空彎曲效應(yīng),利用引力場(chǎng)方程,成功預(yù)言了引力波、黑洞的存在,甚至是宇宙膨脹,雖然他本人并不相信宇宙會(huì)膨脹,還往方程中添加了一個(gè)“宇宙常數(shù)”來(lái)掩蓋這個(gè)事實(shí)。

? ? ? ? 不過(guò)隨著科技設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步,從哈勃發(fā)現(xiàn)第一個(gè)河外星系——仙女座大星系,證明了宇宙膨脹說(shuō);到彭齊亞斯和威爾遜第一次捕捉到了宇宙微波背景輻射,證明了宇宙大爆炸理論(有限無(wú)界,無(wú)限循環(huán)的三維空間);再到16年,地球上最大的引力波探測(cè)器LIGO宣布找到了引力波,補(bǔ)全了廣義相對(duì)論的最后一塊拼圖。(甚至就在今年4月,第一張黑洞照片再次證明了愛(ài)因斯坦理論的正確性),一個(gè)嶄新的由相對(duì)論為框架構(gòu)成的宏觀世界便展現(xiàn)在了我們面前,蕓蕓眾生,無(wú)不為它的美麗所傾倒,然而事情并沒(méi)有結(jié)束。

? ? ? ? 1908年,閔可夫斯基創(chuàng)建了四維時(shí)空坐標(biāo),得到了那個(gè)氣勢(shì)恢宏的模型——光錐。正所謂“光錐之內(nèi)即命運(yùn)”。這是一個(gè)“定域”的宇宙(任何一個(gè)事件所能影響的時(shí)空范圍是有大小的,且呈固定的圓錐形),相對(duì)論便擁有了“一個(gè)中心,兩個(gè)基本點(diǎn)”——實(shí)在、定域、因果律。然而隨著量子力學(xué)的創(chuàng)立,貝爾不等式的推翻,整個(gè)世界又被重新蒙上了一團(tuán)迷霧,孰對(duì)孰錯(cuò),可否統(tǒng)一?超弦/M理論應(yīng)運(yùn)而生,每種不同的粒子都是以不同頻率震動(dòng)著的六維的弦。追尋真理的腳步未曾停止,2012年,希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn),補(bǔ)全了標(biāo)準(zhǔn)粒子模型最后一個(gè)且最為重要的粒子,它代表質(zhì)量,別名上帝粒子。于是物理世界急需統(tǒng)一,物質(zhì)的統(tǒng)一(基本粒子的起源和成因);力的統(tǒng)一(GUT大統(tǒng)一理論);以及最后的宏觀——相對(duì)論,微觀——量子力學(xué),常規(guī)——牛頓經(jīng)典物理的統(tǒng)一(TOE萬(wàn)物理論)。

二、量子力學(xué)

? ? ? ? 普朗克假設(shè)打破了連續(xù)平滑的牛頓、麥克斯韋體系,宣告了量子力學(xué)的誕生(12/14/1900)。玻爾三部曲、泡利不相容原理、德布羅意波、海森堡矩陣與不確定性原理、薛定諤波動(dòng)方程和貓,從微粒波動(dòng)說(shuō)對(duì)決到波粒二象性的統(tǒng)一。波恩概率解釋、海森堡不確定原理、玻爾互補(bǔ)原理,分別摧毀了經(jīng)典世界的因果性、客觀性和實(shí)在性。愛(ài)因斯坦和玻爾的精彩對(duì)決,第五、六屆索爾維會(huì)議上的華山論劍更給量子力學(xué)的發(fā)展史上畫出濃墨重彩的一筆。哥本哈根坍縮理論、MWI多世界解釋、DH退相干多歷史、系綜解釋、隱變量理論、GRW自發(fā)定域理論,高手對(duì)陣,眾生喧嘩;超弦/M理論,TOE萬(wàn)物理論,仍未放棄失落已久的大統(tǒng)一之夢(mèng),永無(wú)止境的探索鑄就了此時(shí)此刻的輝煌篇章。

? ? ? ? 如今量子物理的應(yīng)用已滲透到生活的方方面面(核能,計(jì)算機(jī),網(wǎng)絡(luò)信息,分子生物)。但對(duì)于量子糾纏、“坍縮”的原因和本質(zhì)至今還沒(méi)有解決。甚至有些理論發(fā)展到了形而上的層面,要我們?cè)趯?shí)在性和定域性方面做出抉擇,實(shí)在太挑戰(zhàn)三觀了。所以才有了那句:“如果你說(shuō)懂了量子力學(xué),那你根本就不懂。”

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