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相对论和量子力学 #126

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相对论和量子学是现代物理学两个非常重要的分支,它们虽然有很多的相似之处,但是也存在着很多的不同。下面是相对论和量子学的一些主要的不同点和相似点的对比:

方面 相对论 量子学
基本概念 时间和空间的统一性和相对性 不确定性和波粒二象性
基本单位 时间、长度、质量等 能量、角动量、自旋等
基本方程 广义相对论等式 薛定谔方程
蕴含的数学 曲线度量、四维时空、张量等 微积分、波函数、矩阵等
测量方式 尺子、钟表等经典测量工具 测量粒子的状态改变的影响
影响的尺度 宏观尺度的物体和事件,比如引力和黑洞 微观粒子尺度,比如原子和分子
表征方式 连续变化和整体特征 离散的、量子化的、特殊的态和瞬间变化
一致性 物理规律在不同参考系下具有不变性 物理规律在不同测量条件下具有不变性

例如,一个明显的量子效应是随机性,而相对论理论则不包括随机性因素。相对论理论认为所有物理规律应该在所有惯性参考系下具有不变性,而量子学则表现为更难以预测的量子事件。此外,量子学和相对论在研究尺度上取得了很大的进展,但这些尺度是互不重叠的,在量子级别下,引力和时间被认为是离散的、量子化的。相对论扩展到黑洞和宇宙学,而量子物理学则涉及原子和分子的微观世界。