Question

量子力学跟相对论有何异同点？

Answer 1

我又要从wikipedia上拿出这张百用不厌的图了：

这个图是物理学的四大基础理论。左上是经典力学，以牛顿力学和分析力学为主，宏观低速世界遵守的物理规律。这个领域发展到麦克斯韦的电动力学的时候，出现了一些不可调和的矛盾：

第一个矛盾是面对微观世界，仅靠电磁波（光）的波动性无法解释黑体辐射能量的发散、光电效应、以及原子的稳定性，这就导致了普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意建立了早期的量子理论，后来经过海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利、玻恩的努力建立了量子力学。所以左下方的量子力学是经典力学在微观方向的升级，或者说经典力学是量子力学在宏观方向的近似。

第二个矛盾是电磁波（光）的速度不变原理显示了它和欧几里得时空中的伽利略变换存在矛盾，这就导致爱因斯坦摒弃了伽利略变化，用相对性原理了光速不变原理建立了狭义相对论。所以右上方的相对论是经典力学在高速（接近光速）方向的升级，或者说经典力学是相对论在低速方向的近似。

这样就非常清楚了，量子力学和相对论是经典力学在两个不同方向的升级，除了共用时间空间、质量、能量、动量、电荷等基本物理学概念之外，它们可以说是完全不同的两个基础理论，或者说是物理学向完全不同的两个方向的深入发展。它们唯一的共同点是都可以近似到经典力学。当它们结合的时候，就是一个能够同时描述微观和高速的基础理论——量子场论。