相对论与量子力学的不协调问题
相对论知识：亚原子领域中的相对论与量子物理学——双重挑战
相对论知识：亚原子领域中的相对论与量子物理学——双重挑战在科学领域里，相对论和量子物理学是最具挑战性的领域之一。
如今，随着人类对宇宙与微观领域的探索不断深入，相对论和量子物理学的研究显得尤为重要。
但是，这两个领域的研究往往会相互冲突，并且在亚原子领域中的相对论与量子物理学，更是双重挑战。
在相对论中，爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc²，使物理学进入了一个全新的纪元。
在相对论中，时间和空间是相互依赖的，他们可以相互转化。
当物质的速度接近光速时，时间将会减缓，空间也将会收缩。
同时，物质也具备波粒二象性，这对于研究亚原子领域中的物质是具有重要意义的。
然而，量子物理学中也存在着很多的难点，其中粒子的行为受到随机事件的影响，量子纠缠现象等也让人费解。
在量子领域中，物理学家们发现，粒子之间具有纠缠性，即两个物理粒子之间存在的一种特殊的量子态，让它们的状态在很远的距离上也能够相互影响，并且这种影响是瞬间的。
在亚原子领域中，相对论和量子物理学的研究都有其局限性。
相对论并不能很好的描述微观领域中物质的行为，同时量子物理学也不能很好的解释那些以相对论之中的c为相近量级的高精度实验中的数据。
因此，在亚原子领域中研究相对论和量子物理学是一项双重挑战。
然而，一些物学家们在研究亚原子领域时采用了相对论量子力学，即量子场论，将相对论与量子物理学的理论结合在一起。
与传统量子力学相比，量子场论可以更好地描述粒子的运动状态，同时也能很好的处理湮灭和产生粒子的问题，并能够引入自旋等个别物理概念。
在多年的研究中，科学家们发现，相对论量子力学对于亚原子领域中的粒子运动状况和相互作用的研究，具有太多的优势。
并且，通过近年来对多粒子系统运动状态的研究，相对论量子力学在许多方面也是粒子轨迹的准确描述。
例如，在著名的脉冲干涉设备中，利用粒子的波粒二象性，相对论量子力学可以很好的解释实验结果。
相对论和量子物理学的结合，为我们提供了一个全新的研究方向。
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。
相对论与量子力学之间的矛盾
第二,时间地膨胀,对于运动地物体,物体运动地速度越快,时间就走地越慢.第三尺度地缩短,一个刚性杆在运动地时候长度是缩短地,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量地物体地极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量地物体永远不可能超过光速,只能无限地接近.第五,在万有引力场附近地空间是弯曲地,第七∧.就是著名地爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速地平方.也就是广意地质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有地能量可以被看作是他地质量,运动地物体地质量要大过它静止地时候地质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面地质能方程换算成物体地质量,只不过一般地情况下我们宏观世界运动地物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量地变化而已尽而推导下去,会发现当物体地速度很大了地时候质量地增加就会越来越大,当快接近光速地时候质量几乎是无限大,想要让无限大地质量继续加速你需要地推动力就是无限大,所以才有了第五个结论地光速是物体地速度极限.应该把这个推导过程给你写上地,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接地语言来说相对论地结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金地话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们地生活经验也好,还是课本上地教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速地状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说地光速不变,时间膨胀,空间尺度地压缩,等等都是事实.只是因为我们地速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论地关系吧!因为我们最开始学地先是经典力学,后来才知道地相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律地真理,而经典力学只是相对论地近似而已,在一般地低速情况下还适用,举了例子,一个地物体假如你推了他一把他以地速度前进那么他所具有地动能^ 焦耳他具有了焦耳地动能这个时候由于他地运动而具有地能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量焦耳代入爱因斯坦质能方程中去*^ *^ 我用计算机算了一下质量增加,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,按照经典力学地理解物体运动不运动质量都一样,而由于运动而多出来地这根本不考虑,如果加上这点点质量就叫考虑相对论效应了.再说量子力学吧!量子力学是一们真正研究原子内部规律地学科,研究地对象是微观尺度地问题,是一门很难学地学科，也是一门超级枯燥地学科,一方面由于我们从一出生开始对于宏观世界规律地惯性，导致了我们经常不觉就把我门从宏观世界总结地规律和经验代入到了微观世界中去，另一方面学习量子力学需要相当好地高等数学基础,他地最基本理论叫"测不准原理",也就是说在微观世界地测不准,拿电子来做例子,他在高速围绕原子核旋转地时候,无论你用什么方法都不可能既同时得到他在某一时刻所在地位置,和他这一时刻地速度地.这个世界上地所有物质其实都是有波和粒两个性质地,只不过宏观物体地波性质很弱,粒子性很强,而微观物体特别是电子,波动性非常大,在很多地情况下,他是被当作有波来看待地,波特有地性质就是衍射,所以不能确定它地具体位置,用宏观世界地经验和相对论都描述不了这原子内部地规律,所以才有地量子力学这个学科.文档收集自网络，仅用于个人学习相对论是描述超大尺度空间地规律,而量子力学是描述原子内部超级小空间地规律,而两种理论格格不入.所以到目前为止理论物理学领域地最大一个攻关就是找一种理论能把这两种规律统一起来,霍金管这种尚未诞生地理论叫"量子引力论".文档收集自网络，仅用于个人学习在量子力学中，物质都有波粒二象性地属性.有一个利用“电子物质波干涉”形成干涉条纹地实验证明了这一点.在用量子力学对实验进行解释时，说电子以波地形式传播，在到达接收屏地时候，瞬间塌缩为一个粒子.不论波地范围有多远，哪怕有几光年.这就引发出了一个矛盾，就是看上去好像波地坍塌速度超过了光速，相对论否定任何物质地运动速度能超过光速.但是事实上，近代物理观点认为，这两种现象并不存在矛盾.因为电子波地塌缩过程并不存在物质运动.你要知道，相速度是可以大于光速地，德布罗意波（也就是物质波）地相速度就大于光速.在一个电光源地映照下，一个哪怕运动很慢地物体，只要投影范围比较广，影子地速度就可以超过光速，甚至可以远超光速.但是，影子和光斑地“运动”不传递信息和能量.所以信息地极限速度还是光速.这上面地说明是旧时认为地矛盾之一，但其实是佯谬（伪装地矛盾）.第二，相对论时空学中用世界线描述事件与时空.比如一个粒子做匀速直线运动，它地世界线就是一条直线（空间线与时间线地合成），但是，这就假定了粒子具有确定地轨迹，这就是说粒子可以有确定地存在位置和速度，这也与量子力学格格不入，因为根据量子力学地测不准原理，位置与动量不可能同时准确地测定，这也是一个矛盾.但如果把相对论当成近似理论倒也可以解决这个矛盾，但这就需要修改相对论.类似地还有由量子力学推导出地平行宇宙论（但这个在我看来漏洞很多，所以不加赘述）.文档收集自网络，仅用于个人学习现在，我总结一下相对论和量子力学地四大分歧：.偶然地作用.相对论认为：偶然不存在，一切现象都是决定性地.这从上面粒子轨迹地例子就可以看出.量子力学认为偶然无处不在.根据现在所有地信息也不能推倒出绝对地未来（注意这个未来并不单纯指人类地行为未来）文档收集自网络，仅用于个人学习.时空地结构.相对论认为时空是活跃地，可弯曲地，程度由物质地分布决定.但量子力学认为时空是静止和平坦地，不受物质地影响.文档收集自网络，仅用于个人学习.引力.相对论认为，引力是有时空弯曲造成地效应，但量子力学认为引力是时空中地粒子交换..真空地能量.相对论认为真空中没有能量，但量子力学认为真空中充满了巨大乃至无限地能量.注意，上面四点就是主流地两个理论地分歧.但要注意，这是分歧，不一定是矛盾，因为不排除有理论可以合理解释这几种分歧. 文档收集自网络，仅用于个人学习。
物理学中对立的概念
物理学中对立的概念全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：物理学是一门研究物质、能量、力量以及它们之间相互作用的科学。
在物理学的研究过程中，人们常常会遇到一些对立的概念，这些对立的概念不仅是物理学研究的关键问题，也是人们认识世界的重要窗口。
本文将就物理学中常见的对立概念进行探讨，并就其产生的原因以及解决办法进行分析。
在物理学中，对立的概念是指两个或多个相互矛盾、互不相容的概念。
这些对立的概念往往是在研究物理现象、解释物理规律时所遇到的基本问题。
在研究光的性质时，物理学家发现光既表现出波动的特性，又表现出粒子的特性，这就引发了光的波粒二象性的对立。
在研究宇宙起源时，物理学家既要考虑引力的作用，又要考虑量子力学的规律，这就引发了宇宙起源理论的对立。
在研究电磁场时，物理学家既要考虑电场的存在，又要考虑磁场的作用，这就引发了电磁场的对立。
这些对立的概念不仅挑战着物理学家的智力，也拓展了人们对世界的认识。
对立的概念在物理学中产生的原因有多种。
对立的概念是由于物质的多样性和复杂性所导致的。
物质是由原子和分子组成的，原子和分子之间的相互作用非常复杂，这就导致了物质表现出多种形态和性质。
对立的概念是由于物理规律的多样性和复杂性所导致的。
在物理学中，存在着经典力学、相对论物理、量子力学等多种不同的物理规律，这些规律之间既有联系又有矛盾，这就导致了对立的概念的出现。
对立的概念是由于科学研究的方法和手段不断发展所导致的。
随着物理学研究方法和手段的不断发展，人们对物质、能量、力量等基本物理概念的认识也不断深化，这就引发了对立的概念的出现。
在面对对立的概念时，物理学家往往采取不同的方法来解决这些问题。
物理学家可以通过实验来验证对立的概念。
通过实验，物理学家可以验证所提出的物理规律或理论，从而确定哪种概念更贴近事实。
物理学家可以通过建立理论模型来解决对立的概念。
通过建立理论模型，物理学家可以模拟物理现象，从而探究物理规律的本质。
消除相对论与量子力学深层矛盾的新进路
1 相对论与量子力学中的决定论与非决定论、定域性与非定域性矛盾量子力学与相对论是20世纪物理学的两大台柱，它们对科学技术发展的贡献是无与伦比的。
但是，相对论和量子力学理论深层次上却存在深刻的尖锐矛盾。
这就是决定论与非决定论、定域性与非定域性矛盾。
众所周知，牛顿力学是质点力学。
所谓质点，就是当我们讨论的问题与物体的“形状”相比，“形”对讨论的问题的影响可以忽略不计时，物体就可抽象成一个几何点，这个几何点就是质点。
质点具有客体所具有的一切力学属性。
质点在运动中与时空中的几何点重合，因此，经典力学中，包括相对论在内，质点具有完全确定的能量、动量、位置和运动时间。
物体在时空中运动，就是质点在时空中的运动，具有确定的运动轨迹，通过运动方程，我们可确定地预言客体任何时刻的运动状态，这就是人们常说的经典力学及相对论的决定论。
量子力学与相对论不同，量子力学描述的是微观客体的波粒二象性，在正统学派那里物质波是概率波。
为了解释微观粒子通过云室具有确定的径迹的实验事实，而又不与玻恩的几率波解释相矛盾，海森伯提出微观客体具有位置和动量的不可确定性，并用测不准关系式：ΔP·Δx=h作了定量的数学描述。
测不准关系指出，对于微观客体，动量确定了（ΔP=0），位置就完全不能确定（Δx=∞），位置确定了（Δx=0），动量就完全不能确定（ΔP=∞）。
在微观世界，任何客体的动量和位置是不能同时确定的，其不确定度就由ΔP·Δx=h来判定。
对于哥本哈根学派来说，微观客体本质上的不确定性，是测不准关系的一个直接推论，而微观客体的不可确定性，又为哥本哈根几率解释奠定了哲学基础。
微观客体的动量和位置，能量和时间是不确定的，当我们把微观客体也按宏观思维方式抽象成质点时，这个质点也就具有了动量和位置，时间和能量的不确定性，这样对微观客体就谈不上运动轨迹，我们也无法确定地预言其运动状态，我们知道的仅是状态的概率演化。
这就是人们常说的量子力学中的不确定性属性，它与相对论是直接对立的。
量子力学与相对论的结合
量子力学与相对论的结合量子力学和相对论是现代物理学中两个最重要的理论。
量子力学研究微观领域的粒子行为，而相对论则揭示了宏观物体和光的运动规律。
尽管它们在描述物质和能量方面都非常成功，但是在极端条件下，如黑洞或宇宙大爆炸等情况下，这两个理论之间存在的冲突变得显而易见。
因此，许多物理学家致力于找到一种将量子力学和相对论有效结合的新理论。
本文将探讨量子力学与相对论的结合，并介绍已有的一些尝试。
一、相对论的基本原理在介绍量子力学与相对论结合的尝试之前，首先需要了解相对论的基本原理。
相对论由爱因斯坦于20世纪初提出，主要有两个方面：狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论是描述高速运动问题的理论，它提出了著名的质能方程E=mc²，即质量和能量之间的关系。
同时，狭义相对论还引入了相对论性速度叠加原理，即光速是唯一不变的速度。
这些原理在高速运动物体的描述中起到了至关重要的作用。
广义相对论则是研究引力问题的理论，它将引力解释为时空的弯曲效应。
其中最有名的例子是黑洞。
广义相对论预言了黑洞的形成和性质，并通过引力波实验证实了这一理论的正确性。
然而，相对论无法解释量子效应，因此需要与量子力学进行结合。
二、量子力学的基本原理量子力学是研究微观领域的物理学，它描述了微观粒子的行为和性质。
量子力学有许多重要的概念，如波粒二象性、不确定性原理和量子纠缠等。
波粒二象性表明微观粒子既可以像波一样传播，也可以像粒子一样表现。
这一概念在解释电子、光子和其他粒子的行为时起到了关键作用。
不确定性原理指出，对于某些共轭物理量，如位置和动量，精确测量是不可能的，只能得到概率分布。
量子纠缠则描述了量子系统之间的非局域性关系，即在物理上相互依赖的状态。
尽管量子力学解释了微观物质和能量的行为，但在描述宇宙学和黑洞等极端条件时，无法与广义相对论相容。
三、量子引力理论量子引力理论是将量子力学和相对论结合的尝试之一。
它的目标是形成一个完整的理论来描述宇宙早期的大爆炸和黑洞这样极端条件下的物理现象。
相对论与量子力学的矛盾问题
论多维空间中量子力学与相对论的矛盾问题阿尔伯特·爱因斯坦一生发现了很多东西，最重要的是提出了量子力学和广义的相对论。
广义相对论代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平，在天体物理学中有着非常重要的应用，还提出了引力和引力波的存在，是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。
并且它是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。
量子力学是研究原子和次原子等“量子领域”的运动规律的物理学分支学科，基本原理包括量子态的概念，运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。
与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。
不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，或者说怎样理解这两大理论的统一？这个矛盾问题在科学家们提出的多维空间里有了解释。
首先我们先来了解一下我们的多维空间。
"维"是一种度量，在三维空间坐标上，加上时间，时空互相联系，就构成四维时空。
现在科学家的理论认为整个宇宙是十一维的，只是人类的理解只能理解到三维。
零维是点，一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。
在这个四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势，从四维上的某一点分出无限多的时间线，构成了五维空间。
五维空间上两条时间线如同二维空间（如报纸上的两个对角点）不能直接到达，而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。
五维空间也可以弯曲，产生了六维空间，在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。
七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束，所有空间维，所有时间维上的所有可能性，以及在任意两点直接到达的可行性。
五维空间是某一点产生无限个发展趋势，七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。
，八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙，这些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常数，或许有没有万有引力也说不定，不同的光速。
九维空间则是八维空间的弯曲，在八维空间中，不到直接在各个宇宙中到达不同的两点，而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。
相对论与量子力学之间的矛盾
相对论的研究对象和适用范围是那些大尺度,高速度的宏观物体.爱因斯坦的相对论分为两个阶段,第一个阶段叫狭义相对论,他研究的是物体在惯性系中(也就是我们初中,高中物理中的理想状态)的高速运动状态,第二个阶段叫广义相对论,主要是研究物体在非惯性系(也就是万有引力场)中的运动状态.相对论的推导过程相当复杂,是个超级的数学推导过程,需要相当高的数学工具才可以理解,所以在研究广义相对论的时候爱因斯坦本人也遇到了困难,找了他一个朋友,当时的一位数学家帮他的忙才得到的结论,据说到目前为止全世界能真正理解相对论的原由的人也不到100人,既然楼主说了不要太复杂,要通俗的可以直接理解的话来解释的话,就不谈由来,只谈结果,相对论的几个重要的结论.第一个是光速不变,我们初中，高中所学的物理学都是牛顿的经典力学,牛顿的经典力在我们日常生活当中的低速,小尺度的环境里是适用的,我们的观念里的速度是叠加的,比如当我们骑自行车前进的过程中向前开了一枪,那么这个子弹的速度是自行车的速度和子弹本身的速度相加,而光则不然,光速恒定不变,你骑自行车打手电筒和站在地上打手电桶,光的速度不发生变化,即便是你以很快的速度向着光射出的放行追逐,光速依然不变.第二,时间的膨胀,对于运动的物体,物体运动的速度越快,时间就走的越慢.第三尺度的缩短,一个刚性杆在运动的时候长度是缩短的,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量的物体的极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量的物体永远不可能超过光速,只能无限的接近.第五,在万有引力场附近的空间是弯曲的,第七E=MC ∧2.就是著名的爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速的平方.也就是广意的质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有的能量可以被看作是他的质量,运动的物体的质量要大过它静止的时候的质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面的质能方程换算成物体的质量,只不过一般的情况下我们宏观世界运动的物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量的变化而已尽而推导下去,会发现当物体的速度很大了的时候质量的增加就会越来越大,当快接近光速的时候质量几乎是无限大,想要让无限大的质量继续加速你需要的推动力就是无限大,所以才有了第五个结论的光速是物体的速度极限.应该把这个推导过程给你写上的,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接的语言来说相对论的结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金的话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们的生活经验也好,还是课本上的教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速的状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说的光速不变,时间膨胀,空间尺度的压缩,等等都是事实.只是因为我们的速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论的关系吧!因为我们最开始学的先是经典力学,后来才知道的相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律的真理,而经典力学只是相对论的近似而已,在一般的低速情况下还适用,举了例子,一个1kg的物体假如你推了他一把他以1m/s的速度前进那么他所具有的动能mv^2/2 =0.5焦耳他具有了0.5焦耳的动能这个时候由于他的运动而具有的能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量0.5焦耳代入爱因斯坦质能方程中去E=m*C^2 0.5=m*C^2 我用计算机算了一下质量增加m=0.0000000000000000055kg,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,按照经典力学的理解物体运动不运动质量都一样,而由于运动而多出来的这0.0000000000000000055kg根本不考虑,如果加上这点点质量就叫考虑相对论效应了.再说量子力学吧!量子力学是一们真正研究原子内部规律的学科,研究的对象是微观尺度的问题,是一门很难学的学科，也是一门超级枯燥的学科,一方面由于我们从一出生开始对于宏观世界规律的惯性，导致了我们经常不觉就把我门从宏观世界总结的规律和经验代入到了微观世界中去，另一方面学习量子力学需要相当好的高等数学基础,他的最基本理论叫"测不准原理",也就是说在微观世界的测不准,拿电子来做例子,他在高速围绕原子核旋转的时候,无论你用什么方法都不可能既同时得到他在某一时刻所在的位置,和他这一时刻的速度的.这个世界上的所有物质其实都是有波和粒两个性质的,只不过宏观物体的波性质很弱,粒子性很强,而微观物体特别是电子,波动性非常大,在很多的情况下,他是被当作有波来看待的,波特有的性质就是衍射,所以不能确定它的具体位置,用宏观世界的经验和相对论都描述不了这原子内部的规律,所以才有的量子力学这个学科.相对论是描述超大尺度空间的规律,而量子力学是描述原子内部超级小空间的规律,而两种理论格格不入.所以到目前为止理论物理学领域的最大一个攻关就是找一种理论能把这两种规律统一起来,霍金管这种尚未诞生的理论叫"量子引力论".在量子力学中，物质都有波粒二象性的属性。
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相对论与量子力学的不协调问题在“前沿科学”杂志创刊一周年座谈会上，国家外国专家局原局长马俊如发言：“当前科技界存在的最主要问题是对自己发展科学的自信心不够。
他说，缺乏自信心表现在多方面。
在基础研究方面，表现为独立思考提出来的研究命题很少，大多数或者主要的都是跟着国际风向走。
同时，不敢挑战权威，迎合国际观点，做一些验证性的工作。
”阿兰德基在《起源》中说：“科学是唯一的自动纠错的人类系统，不过，科学也是只有通过证明自己错误才得以进步的过程。
”物理学最基本的目的是寻求自然界物质运动的统一规律，然而现代物理学拥有一个支离破碎的物理理念世界:超宏观的有天文学的"黑洞"，"宇宙大爆炸"；微观的有微观粒子的波粒二象性；介于其间的有狭义和广义相对论。
量子力学的不确定原理，使真空中充满虚实粒子对，它们具有无限大的能量，按照相对论就应该有无限大的质量，进而产生无限大的引力，宇宙就会坍塌成一个点，但实际宇宙并未坍塌。
我们的科学被划分成了一个个相对孤立的体系，并不断地进行继续的分化，看起来科学之树越来越枝繁叶茂，但同时也越来越繁琐，越来越孤立。
实验和理论的对立统一作为科学发展的内在动力是根本的，也是显而易见的。
但是，世纪之交的物理学革命表明，各理论体系之间的对立统一也是科学发展的一种不可忽视的内在动力，它有时也会导致新概念或新理论的提出。
客观世界是统一的，作为反映客观世界运动规律的理论必然具有某种内在的联系。
这是从表面上的对立入手，追求本质上统一的理论的客观基础。
作为演绎前提的基本概念和基本假设变得愈来愈抽象，愈来愈远离感觉经验。
仅仅通过实验，用构造性的努力去发现真实定律是相当困难的，甚至是不可能的。
着眼于各理论体系之间的对立统一，往往能创出新路。
由于种种条件的限制，有关实验在一定的历史时期内不可能实现或一时难以完成。
如果要等实验与现有科学理论发生尖锐矛盾时再立足于实验事实进行研究，势必大大延缓科学发展的进程。
在这种情况下，从旧有理论体系之间的矛盾入手，往往能取得突破。
实验由于设备复杂、要求精度很高等原因，其他人往往难以重复，这样便难于及时得到科学界的公认和受到应有的重视。
科学家(包括实验者本人)对新实验的认识有一个曲折的过程，特别是那些触及传统观念的实验，其深刻意义往往需要很久才能被揭示出来。
在现代物理学把各个学科的观察分别描述成各种互相独立的力作用系统，而忽略了其中的内在联系。
中科院原院长、理论物理学家周光召2005年在中科院理论物理所的一次演讲中所说：“像相对论、量子力学或是量子场论这些最基本的理论，到现在为止，仍有迹象表明都不是最终的理论。
无论是基本粒子，还是天体物理，都在不断提供很多新的现象，对这些现象，现有的理论完全无法解释。
” 我国一位著名理论物理学家曾表示：“从五十年代开始广义相对论引力论工作者用不同的条件和数学方法发表了数以百计篇的场方程准确解的论文。
但是，作者们自己也不得不承认这些解的绝大多数和物理现象没有关系。
”我国著名科学家周光召先生在《21世纪一百个科学难题》一书的序言中明确指出：“科学问题的产生和出现往往是科学真理产生的标志，往往也是一个全新科学体系诞生的前提条件。
”如果说目前尚有100道物理难题困扰着人类；然而比起其他99道物理难题来，量子力学同相对论的协调问题乃是所有问题的根本。
此问题实乃20世纪人类留给21世纪物理学的第一朵“乌云”。
一位学者说：现在的物理学家应该是这样的一些人，星期一、三、五研究量子理论，星期二、四、六研究引力相对论，星期日就去向上帝祈祷。
让别人，最好是他自己能把量子理论与相对论结合在一起。
【1】爱因斯坦于1946年就指出：“迄今为止想把量子论和相对论融合起来的一切努力都遇到了抵制”。
【2】30余年后惠勒再次指出：“我们常说，物理学中最大的问题是协调量子论和相对论。
我现在更显明地说：量子论和相对论根本不能协调”。
【3】霍夫曼则说：“虽然在我们寻求知识当中，这两个理论一起作出了最深刻的进展，然而它们必将彼此为敌，要等到一个更加有力的理论把这两个理论都征服了，它们的根本分歧才会得到解决。
新理论会消除我们现在煞费苦心获得的关于空间、时间、物质和辐射及因果性等的幻想。
” 【4】也有人说：量子理论同相对论之间，有着深刻的，尖锐的，灾难性的矛盾。
妥善解决量子理论同相对论之间的问题，应该是蕴含了一场科学的革命。
李政道提出，在21世纪会出现四个重大的研究领域：目前在原来的物理学框架上，理论发展已经很困难，应该有一个大的突破。
应该着眼于微观的基本粒子和宏观的真空态统一起来研究，这比20世纪初的理论革命会有更加大的突破。
本世纪20年代量子力学建立以后，狭义和广义相对论与量子理论相结合，一直是理论物理学发展的坚实基础。
半个世纪以来，这种结合不断发展和深化，也不断接受科学实验的检验。
一方面，实验事实充分证明相对论和量子力学在其有效范围内是可靠的理论；另一方面，实验研究和理论进展表明，它们也遇到了一些难以解决的反常问题，其中一些问题是带有根本性的和革命性的，似乎难以容纳在相对论和量子力学的框架内。
（1）广义相对论中应用的是张量算子，而它是以微分学为基础的，这要求空间是光滑的，但是量子力学要求空间的量子化，必然对广义相对论建立的基础产生冲击，量子力学的基本方程是薛定鄂方程，为一波函数的二阶偏微分方程，因为波函数的标准条件是有限，唯一，连续，所以事实上量子化的结论只是波函数求解时为了满足连续这一标准条件所得出的结果．运用薛定鄂方程证明波尔的定态假设即是例证。
Einstein讲的好：“任意次实验都不能证明我是对的，但只要一次实验就能证明我是错误的。
”因此，在相对论和量子力学还处于兴盛时期的今天，汲取这些理论的真理性的内容，克服它们所面临的疑难，进一步探索自然界的奥秘，就已经提到当代物理学家的议事日程上来了。
在这些种种矛盾和非协调的物理现象背后，存在着一个更为基本的自然层面。
所有的问题，如不涉及或深入到这一层面是不可能得出一个完整的解来的。
统一目前物理理论中的各个局部理论的工作，不应当是建立在通过修改或扩展某一具体定律来实现的。
这里需要的是一个更为有力的思想工具，或说是观念。
前苏联科学院院士塔姆说：“……我们现在正处在认识自然构造的根本规律的一个新阶段，量子理论、相对论、牛顿理论等等都将作为这些普通规律的一个个特殊情况引伸出来。
……无法预言新的彻底的物理理论何时才能建立起来，也不知它将如何建立起来的……但在全世界有成千上万实验工作者和理论工作者奋战在物理学的这块前沿阵地，这个事实使我们相信，这一时刻已为期不远了”。
科学体系越是成就辉煌，魅力无限，它的基本理论就越容易被赋予类似宗教里教义的地位。
相对论体系作为一个理论体系并没有完成。
从前人继承下来的惯性和惯性运动的起源问题尽管有所发展，但并没有解决。
1960年代末以来，发现广义相对论存在时空失去意义的“奇性”，宇宙起源于奇性，星系演化经过黑洞终结于奇性。
黑洞不“黑”，任何有序物体掉进黑洞，都变成无序的热辐射发射出来，从而信息丢失。
这不仅与物理学理论基础之一的量子力学薛定谔方程的概率流守恒矛盾，也与其他理论冲突。
作为量子论和狭义相对论的结合的量子电动力学和量子场论更是如此。
一方面，量子电动力学取得了巨大成功，可以给出与实验精确符合的微扰论计算结果，例如：关于电子反常磁矩的微扰论计算结果与实验结果可以符合到十几位有效数字；格拉肖-温伯格-萨拉姆(Glashow-Weinberg-Salam)的弱电模型在很大程度上统一了微观尺度上的电磁作用和弱作用，在相当于1000倍质子质量的能量尺度下与几乎所有实验符合；包括量子色动力学在内的标准模型对于强作用的一些性质也能给出令人满意的结果等。
另一方面，与实验精确符合的微扰论计算在理论上却并不成立，微扰级数本身一定会发散。
标准模型中有20几个自由参数需要实验输入，其中包括一些极重要的无量纲参数，如精细结构常数、μ介子与电子质量之比等。
为了减少参数的大统一理论或超对称大统一理论，往往会导致质子衰变。
可是，实验上一直没有观测到质子衰变现象，也没有观测到超对称粒子，这是为什么？超对称如何破缺？为什么有夸克禁闭和色禁闭？为什么夸克质量谱中存在极大的质量间隙？为什么会有三代夸克-轻子及其质谱？理论上作用极大的“真空”到底是什么?理论上计算的“真空”能量，与宇宙学常数观测值相应的“真空能”相比，高出几十到一百多个数量级，这又是为什么？这些问题都难以回答。
联合国教科文组织《1998年世界科学报告》中有一段话：“Einstein的理论(相对论)和量子理论是二十世纪的两大学术成就。
遗憾的是，这两个理论迄今为止被证明是对立的。
这是一个严重的障碍”。
物理学家S.温伯格在“引力论和宇宙论”一书的绪论中写道：“物理学并不是一个已经完成的体系，相反它每时每刻都存在着一些观念上的巨大混乱，有些观念像民间史诗那样，从往昔的英雄时代流传下来；而另一些则像空想小说那样，从我们对于将来会有伟大的综合理论的向往中产生出来。
”诺贝尔奖获得者海森伯（W.Heisenberg）说过：“在人类思想发展史上，最高成果的发展几乎总是发生在两种不同思维方法的交会点上。
它们可能起源于人类文化中十分不同的部分……。
因此，如果它们真正地汇合，也就是说，如果它们之间至少关联到这样的程度，以致于发生真正的相互作用，那么我们就可以预期将继之以新颖有趣的发展。
”近10多年来，关于非平衡统计物理学的研究前景也十分诱人，非平衡相变、耗散结构、协同学等就是其中比较活跃的研究领地。
这几年，人们注意到，远离平衡的系统可能经过突变进入混沌(chaos)状态，而且混沌态可能并不比时空有序的状态更“无序”，混沌态和耗散结构还可能交替出现。
现在，人们大体上已了解到，混沌是非常普遍的自然现象，在一定的意义上讲，混沌状态比无理数要多得多，而且混沌序(内在随机性)比自然界存在的有理序(周期性)、无理序(准周期性)更“高级”，即使在通常认为由决定论统治的牛顿力学中，也普遍地存在着内在随机性，完全确定论的描述在牛顿力学中倒是少如风毛麟角。
但是，混沌决不是简单的无序，而更像是不具备周期性和其他明显对称特征的有序态。
在理想情况下，混沌状态具有无穷的内部结构，只要有足够精密的观察手段，就可以在混沌态之间发现周期和准周期运动，以及在更小的尺度上重复出现的混沌运动。
正因为如此，我国学者才从古汉语中引用“混沌”一词(气似质具而未相离，谓之混沌)来描述这种奇特的现象。
混沌转变和非平衡相变都是经过突变而不是渐变实现的，这说明混沌状态的出现也与对称破缺有关。
现在重整化技术已经成功地用于混沌转变的研究，已有一批反映通向混沌道路的数学模型，而且新的实验报道也在不断涌现。